Introducción

SPHY (Spatial Processes in Hydrology) es un modelo conceptual de balance hídrico distribuido espacialmente (basado en raster) del tipo «leaky-bucket». Integra los procesos hidrológicos dominantes, incluyendo:

  • Lluvia-escorrentía
  • Desagüe de lagos y embalses
  • Procesos criosféricos (nieve, hielo, glaciares)
  • Evapotranspiración
  • Procesos hidrológicos del suelo

SPHY ha evolucionado con el tiempo incorporando los mejores componentes de modelos de simulación bien establecidos, como SRM, VIC, HydroS, SWAT, PCR-GLOBWB, SWAP y HimSim. Capta los procesos hidrológicos terrestres relevantes a través de varias escalas espaciales (local, regional y global) y es adaptable a diferentes cambios en el uso del suelo, condiciones meteorológicas extremas y escenarios climáticos.

En la figura siguiente se ilustra una visión general de los conceptos del modelo SPHY:

SPHY Model Concept
Visión general conceptual del modelo SPHY

Características principales

La conservación de la masa es el principio básico del modelo SPHY. Los procesos hidrológicos dominantes se definen mediante ecuaciones físicas y parámetros. El modelo emplea un enfoque de variabilidad de subcuadrícula para representar con precisión los procesos a escala fina. Cada celda del modelo puede ser:

  • Sin glaciares
  • Parcialmente glaciarizada
  • Completamente cubierta por glaciares

Las celdas no glaciarizadas pueden incluir diferentes tipos de uso del suelo. La variabilidad de la submalla está influida principalmente por la cobertura vegetal fraccional, que afecta a procesos como la interceptación, la precipitación efectiva y la evapotranspiración potencial.

El modelo divide la columna suelo/tierra en:

  • Dos almacenes superiores de suelo
  • Un tercer almacén de agua subterránea

Cada depósito tiene sus correspondientes componentes de drenaje: escorrentía superficial, flujo lateral y flujo de base. El deshielo de los glaciares contribuye a la descarga fluvial a través de dos vías:

  • Componente lento: Percolación en el depósito de aguas subterráneas, que acaba convirtiéndose en flujo de base.
  • Componente rápido: Escorrentía directa.

Capacidades del modelo

SPHY simula el comportamiento dinámico de los glaciares integrando procesos clave como la acumulación, la ablación y la transferencia de masa de hielo de las zonas de acumulación a las de ablación. Si un glaciar pierde masa, el hielo de la zona de ablación se redistribuye según los principios de redistribución de hielo en volumen.

Los módulos adicionales incluyen:

  • Módulo de lagos: Realiza un seguimiento de los niveles y el almacenamiento de los lagos a lo largo del tiempo, utilizando un esquema de enrutamiento avanzado para dirigir el flujo de agua de los lagos a las regiones situadas aguas abajo.
  • Módulo de erosión: Calcula la erosión del suelo debida al impacto de las gotas de lluvia, al flujo por tierra y al flujo fluvial.

No existe un único modelo hidrológico que sea el mejor para todas las aplicaciones; la elección óptima depende de los objetivos del proyecto. Sin embargo, SPHY destaca por su versatilidad y su amplia gama de funcionalidades, entre las que se incluyen:

  • Escala espacial: SPHY puede aplicarse a varias escalas espaciales, desde pequeñas explotaciones hasta grandes aplicaciones regionales y globales. Los usuarios pueden analizar la variabilidad hidrológica en diferentes resoluciones (por ejemplo, 50 m para glaciares, 1000 m para hidrología general).
  • Escala temporal: El modelo admite pasos temporales subdiarios a anuales, lo que permite una flexibilidad basada en la disponibilidad de datos y la dinámica del proceso.
  • Adaptabilidad: SPHY puede personalizarse para diferentes condiciones climáticas. Los usuarios pueden desactivar procesos no relevantes (por ejemplo, el deshielo de glaciares en regiones tropicales) para agilizar las simulaciones.
  • Requisitos de datos: SPHY puede funcionar con datos mínimos o integrar amplios conjuntos de datos, como mediciones hidrológicas, datos criosféricos, coeficientes de cultivo e información sobre lagos y embalses.
  • Facilidad de uso: Diseñado para ser accesible, SPHY permite la introducción de datos mediante valores estáticos, series temporales o datos espaciales rasterizados. Los resultados incluyen mapas espaciales detallados y datos de series temporales adaptados a las preferencias del usuario.

Aplicaciones de FutureWater

FutureWater utiliza SPHY para una gran variedad de estudios y aplicaciones hidrológicas:

  • Análisis del cambio hidrológico: Evaluación de regímenes hidrológicos pasados y futuros en proyectos como GIRH-Bhagirathi y GIRH-Tayikistán.
  • Gestión de cuencas: Apoyo a la planificación estratégica de grandes cuencas fluviales, como la del Ganges.
  • Gestión del riego: Asesoramiento específico para explotaciones agrícolas, como en Rumanía y Angola.
  • Previsión de caudales: Utilizada en la predicción operativa de caudales en Chile.
  • Degradación y restauración del suelo: Aplicado en proyectos de gestión del paisaje como Madagascar.
  • Evaluaciones hidroeléctricas: Apoyo al desarrollo hidroeléctrico en Georgia, Indonesia, Kenia y otros lugares.
  • Evaluación del riesgo de inundaciones: Evaluación del impacto de fenómenos meteorológicos extremos en proyectos como SYSTEM-RISK e IMPREX.

Más información en

Para más información, visite sphymodel.com.

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