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Miercoles ecpa
Cambios climáticos
y análisis de variabilidad
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para la gestión sostenible
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      Ana P. Barros
      Duke University


                   Arequipa, March 18, 2013
gestión sostenible del Agua



              Quando
              Quanta    Lluvia
              Adonde
              Como

            Variabilidad
            Incertidumbre
Cambios climáticos y Variabilidad
Milankovich Cycles




Δ: 0 ~ 800 years lag with temperature precedes CO2
Lluvia en Montañas y Interacciones
   Entre la Tierra y la Atmosfera
                   Muy intensa,
                    de curta
                    duración
                *                 PR
              * **
           *
            * * *
     *   *     * * *     *
             * *




Zc

         Evapotranspiración
            25-50%
Interacciones entre la tierra y la atmosfera ventilan al paisaje y pueden
 tener un gran impacto en la formación de nubes e llluvia a escalas
 multiples, l que a vez depende de la meteorologia regional.




        3000 BC




Cedars of Lebanon , NRCS99
Regolith
Spring


Ka           Groundwater
  rst        Flow
     i   c                        Fr a
                                      ctu
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                                           s
                       Bedrock
gestión sostenible del Agua



              Quando
              Quanta    Lluvia
              Adonde
              Como

            Variabilidad
            Incertidumbre
Variaciones Naturales en los Acuíferos




                                         “Gaining” Streams

                                         “Cursos Ganadores”
Variaciones Con Irrigación
        Y en tiempo de sequia                      Near Dry well




                                        Dry well




“Loosing” Streams

“Cursos perdedores”




                                     Dry well

                            Dry river
Renaissance




Y de un punto de vista regional,
local que significa?                             Revolución
                                                 Industrial
Ciclo Hidrológico
                                              Precipitation
                             Evapo-
                             Transpiration
                                             70%
Evaporation

                     10%

                           Runoff

                                              Soil Moisture
Processos de Formación de Lluvia
                        Clausius-Clapeyron
                                                                                      Variabilidad Interanual
   vapor pressure                                                        saturation vapor pressure Year
                                                                            September Rainfall Totals by
                                                                                 Appalachian Mountains
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                                                                         300.0

Microphysics              Heating
                           (2)                                               Local
                                                                         250.0       Evapotranspiration / CCN
     (3)            e




                                                   Rainfall Total (mm)
                                                                         200.0            ~
                                      Td                                 Temperature na
                                                                                 La Ni
                                             (1)   T                                 AMO +
                                                                         150.0

                                    Cooling / Lifting
Fog, Snow & Rainfall                            100.0


                                                                          50.0


                                                                           0.0
                                                                                       2008              2009
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USGS
Daytime Energy Budget


                           LhLatent heat
                                       Sh Sensible heat
Net Radiation
                                                                          Sh
        Rn                                                          B=
                                                                          Lh
                                                  Heat        Bowen Ratio
                                                  Advection
                                  Gh
                              Ground Heat


                                                                  RH <<
                RH >>
                                                                  T>
                T<
                B<                                               B>
                                         Land
                                         Breeze
April 2000     Annual Cycle

                                    Hidrometeorologia
                                             and Ecohidrologia


                                                     August 2000




    MODIS Visible Imagery

Note el ordenamento de las nubes
Con el terreno y la vegetacion
 permanente (florestas)
The Westward March of the Diurnal Cycle




12 km – 4km – 1km               Evaporation 2-5 mm/day
                                Biogenic Aerosol
                                         Bushan and Barros, 2007
California – Consequencias de Irrigación




                                           Subsidencia




                                                         USGS
Sistemas de Observación
    son essenciales

         Datos de Satélite
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Global Precipitation Mission Measurement
Tropical Rainfall Measurement Mission




                    http://www.nasa.gov/mission_pages/GPM
                    http://www.nasa.gov/mission_pages/TRMM
South American Monsoon




Datos son disponibles para todo el mondo sin costo y acesso fácil
Warm Rain




Daytime
Central Andes   “Embedded”
                Convective
Moisture transport – Andes
                         Vertically integrated moisture flux




               Verano                                    Invierno


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                                              2012
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                                              2011

Financiado por la NSF
TRMM-PR
GPM Core
Satellite




            (Image: NASA)
Adapt. Lemos 2011
Adapatación
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Sistemas de Observación

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Evaluación dinamica de recursos y
      Gestión de riesgos Informada
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Miercoles ecpa

  • 2. Cambios climáticos y análisis de variabilidad y incertidumbre para la gestión sostenible de cuencas de montaña Ana P. Barros Duke University Arequipa, March 18, 2013
  • 3. gestión sostenible del Agua  Quando  Quanta Lluvia  Adonde  Como  Variabilidad  Incertidumbre
  • 4. Cambios climáticos y Variabilidad
  • 5. Milankovich Cycles Δ: 0 ~ 800 years lag with temperature precedes CO2
  • 6. Lluvia en Montañas y Interacciones Entre la Tierra y la Atmosfera Muy intensa, de curta duración * PR * ** * * * * * * * * * * * * Zc Evapotranspiración 25-50%
  • 7. Interacciones entre la tierra y la atmosfera ventilan al paisaje y pueden tener un gran impacto en la formación de nubes e llluvia a escalas multiples, l que a vez depende de la meteorologia regional. 3000 BC Cedars of Lebanon , NRCS99
  • 8. Regolith Spring Ka Groundwater rst Flow i c Fr a ctu re s Bedrock
  • 9. gestión sostenible del Agua  Quando  Quanta Lluvia  Adonde  Como  Variabilidad  Incertidumbre
  • 10. Variaciones Naturales en los Acuíferos “Gaining” Streams “Cursos Ganadores”
  • 11. Variaciones Con Irrigación Y en tiempo de sequia Near Dry well Dry well “Loosing” Streams “Cursos perdedores” Dry well Dry river
  • 12. Renaissance Y de un punto de vista regional, local que significa? Revolución Industrial
  • 13. Ciclo Hidrológico Precipitation Evapo- Transpiration 70% Evaporation 10% Runoff Soil Moisture
  • 14. Processos de Formación de Lluvia Clausius-Clapeyron Variabilidad Interanual vapor pressure saturation vapor pressure Year September Rainfall Totals by Appalachian Mountains 350.0 Clouds Large-Scale Moisture Convergence 300.0 Microphysics Heating (2) Local 250.0 Evapotranspiration / CCN (3) e Rainfall Total (mm) 200.0 ~ Td Temperature na La Ni (1) T AMO + 150.0 Cooling / Lifting Fog, Snow & Rainfall 100.0 50.0 0.0 2008 2009 Year
  • 15. Hydrometeorology of Mountainous Regions Maritime vs Continental Tropical Monsoon Regimes Mid-Latitude Seasonal Regimes Global to Regional Scale Controls
  • 16. 20/6/2011 5.23 PM Great Smoky Mountains, USA 7/6/2011 7:09 AM Parque Nacional De Manu , Peru
  • 19. USGS
  • 20. Daytime Energy Budget LhLatent heat Sh Sensible heat Net Radiation Sh Rn B= Lh Heat Bowen Ratio Advection Gh Ground Heat RH << RH >> T> T< B< B> Land Breeze
  • 21. April 2000 Annual Cycle Hidrometeorologia and Ecohidrologia August 2000 MODIS Visible Imagery Note el ordenamento de las nubes Con el terreno y la vegetacion permanente (florestas)
  • 22. The Westward March of the Diurnal Cycle 12 km – 4km – 1km Evaporation 2-5 mm/day Biogenic Aerosol Bushan and Barros, 2007
  • 23. California – Consequencias de Irrigación Subsidencia USGS
  • 24. Sistemas de Observación son essenciales Datos de Satélite Sistemas de tierra
  • 25. Global Precipitation Mission Measurement Tropical Rainfall Measurement Mission http://www.nasa.gov/mission_pages/GPM http://www.nasa.gov/mission_pages/TRMM
  • 26. South American Monsoon Datos son disponibles para todo el mondo sin costo y acesso fácil
  • 27. Warm Rain Daytime Central Andes “Embedded” Convective
  • 28. Moisture transport – Andes Vertically integrated moisture flux Verano Invierno Role of vegetation/ET in “harvesting” atmospheric moisture???
  • 29. First Observations Central Andes San Pedro, Andes 2012 Rio Kospiñata 2011 Financiado por la NSF
  • 31. GPM Core Satellite (Image: NASA)
  • 33. Adapatación ( la base científica) Sistemas de Observación Integración: COMO Funciona el Paisaje? Evaluación dinamica de recursos y Gestión de riesgos Informada
  • 34. ¡Únete a esta iniciativa hemisférica!

Notas del editor

  1. Scanning mode of DPR and GMI.