Interpretación de:
Benchmarking convection-permitting climate simulations for hydrological applications: A comparative study of WRF-SAAG and observation-based products
https://doi.org/10.5194/egusphere-2025-3061Segovia, S., Mendoza, P., Lagos-Zúñiga, M., Scaff, L., Prein, A., 2025: Benchmarking convection-permitting climate simulations for hydrological applications: A comparative study of WRF-SAAG and observation-based products, Copernicus GmbH, https://doi.org/10.5194/egusphere-2025-3061
Intérprete
Chira Arica Marialejandra Vanessa
Fecha de interpretación
13/10/2025
Revisor
Calderon Martha S.
Resultados y conclusiones
El estudio evaluó el rendimiento de las simulaciones climáticas WRF-SAAG que permiten la convección frente a dos conjuntos de datos meteorológicos basados en observaciones, CR2MET y RF-MEP, en Chile continental para estimaciones de precipitación y temperaturas extremas. Si bien WRF-SAAG tuvo dificultades para replicar eventos individuales de precipitación diaria en comparación con los conjuntos de datos corregidos por estación, ofreció una precisión general comparable, especialmente para aplicaciones hidrológicas que utilizan un modelo conceptual de lluvia-escorrentía en 44 cuencas. CR2MET, en general, superó a WRF-SAAG y RF-MEP a escala de estación, particularmente en la captura de extremos de precipitación y variabilidad de temperatura. RF-MEP mostró una fuerte detección de eventos de precipitación, pero tendió a sobreestimar la variabilidad de la precipitación. Todos los conjuntos de datos presentaron limitaciones en las regiones áridas del norte, donde la precipitación es escasa. La principal ventaja de WRF-SAAG radica en proporcionar variables atmosféricas físicamente consistentes que pueden beneficiar a los modelos hidrológicos complejos. Las simulaciones de modelos hidrológicos impulsadas por WRF-SAAG y CR2MET tuvieron métricas de rendimiento similares, mientras que RF-MEP a menudo condujo a sobreestimaciones. El estudio destaca la promesa de los modelos que permiten la convección para estudios hidrológicos en terrenos complejos, a pesar de las dificultades para replicar con precisión la precipitación a escala de eventos, y sugiere la utilidad del posprocesamiento estadístico para mejorar la calidad de la simulación. También identifica las regiones áridas y con escasez de datos como prioritarias para futuras investigaciones con el fin de mejorar la precisión de los productos meteorológicos.
Metodología y datos
El estudio evaluó las simulaciones del modelo climático WRF-SAAG, que permiten la convección, reducidas dinámicamente a partir del reanálisis ERA5 con una resolución de 4 km sobre Sudamérica (2000-2021) para la precipitación y temperatura diarias en Chile continental (2001-2018). Las observaciones de 494 estaciones meteorológicas de precipitación y 95 de temperatura sirvieron como datos de referencia. Los resultados de WRF-SAAG se compararon con dos conjuntos de datos meteorológicos basados en observaciones en cuadrícula, CR2MET y RF-MEP, que combinan datos de estaciones in situ con reanálisis y entradas satelitales en una cuadrícula de 0,05° en Chile para el mismo período. El dominio del estudio abarcó la compleja topografía e hidroclimas de Chile desde los 17,5°S hasta los 56°S, divididos en cinco zonas macroclimáticas. Se realizaron simulaciones de modelos hidrológicos con el modelo conceptual de precipitación-escorrentía TUW en 44 cuencas hidrográficas casi naturales, forzadas por series de precipitación y temperatura de WRF-SAAG, CR2MET y RF-MEP. El modelo TUW se calibró y evaluó utilizando una función objetivo compuesta basada en las eficiencias de Kling-Gupta, y el modelo consideró las bandas de elevación dentro de las cuencas utilizando datos digitales de elevación SRTM. La evaluación incluyó métricas de replicación de eventos de precipitación (p. ej., porcentaje correcto) y métricas de precisión para la precipitación diaria y las temperaturas extremas utilizando una eficiencia de Kling-Gupta modificada. La metodología integró posprocesamiento estadístico para la estimación de la ocurrencia y cantidad de precipitación en CR2MET, y un enfoque de fusión de Bosques Aleatorios en RF-MEP, ambos empleando covariables topográficas y climáticas. El enfoque integral combinó simulaciones climáticas, conjuntos de datos basados en observaciones, modelado hidrológico y análisis espacial para evaluar la calidad y aplicabilidad de estos productos meteorológicos en las diversas zonas climáticas de Chile.
Limitaciones de la investigación
La investigación presenta varias limitaciones, incluyendo desafíos para representar con precisión la precipitación en regiones áridas y con escasez de datos, como el Extremo Norte y la Patagonia, donde la densidad de estaciones es baja y la habilidad de simulación es reducida. Tanto WRF-SAAG como el CR2MET basado en observaciones muestran un rendimiento más débil en estas regiones, especialmente durante los meses con baja precipitación. El modelo WRF-SAAG, si bien proporciona variables atmosféricas físicamente consistentes, puede presentar desplazamientos espaciotemporales de tormentas individuales debido a la naturaleza caótica de la atmósfera y al amplio dominio computacional, lo que limita su capacidad para replicar eventos de precipitación con exactitud. Además, los conjuntos de datos observacionales (CR2MET y RF-MEP) incorporan datos de estaciones que se superponen con las estaciones utilizadas para la validación, lo que puede influir en las evaluaciones comparativas del rendimiento. Finalmente, el estudio se centra en escalas diarias y puede no capturar la variabilidad subdiaria crítica para algunas aplicaciones hidrológicas, y la calibración del modelo hidrológico TUW depende de parametrizaciones que pueden no capturar perfectamente todas las respuestas de la cuenca. Estos factores resaltan los desafíos actuales para los modelos que permiten la convección y los productos de observación en regiones con topografía compleja y redes de monitoreo escasas.
Recomendaciones
Para superar estas limitaciones, se recomienda incorporar datos adicionales de estaciones meteorológicas, especialmente en zonas áridas y escasamente muestreadas, para mejorar la representatividad espacial. Se sugiere realizar análisis que consideren escalas temporales subdiarias para captar eventos hidrológicos más finos. Además, sería útil aplicar y desarrollar técnicas avanzadas de posprocesamiento para corregir los desplazamientos espaciotemporales de las simulaciones WRF-SAAG. Se aconseja diversificar y mejorar la calibración del modelo hidrológico TUW con datos más detallados y específicos de las cuencas, para captar mejor la heterogeneidad en las respuestas a la precipitación y temperatura.
Adaptación: Agua
Mitigación: Energía
Escala: Nacional
Ámbito geográfico: Chile
Palabras clave: precipitación, modelación hidrológica, simulación climática
Cita de la interpretación
Chira Arica, Marialejandra Vanessa, 2025: Interpretación de Segovia et al. (2025, doi:10.5194/egusphere-2025-3061), Observatorio de Conocimiento Científico sobre Cambio Climático del Perú, IGP, https://cienciaclimatica.igp.gob.pe/entities/interpretation/a01511d0-548e-4d90-8d6d-5a6b20ff8214