Por primera vez, Los ingenieros de Caltech han desarrollado un modelo estatal empírico de la red de reservorios de California. El modelo se construyó a partir de datos recopilados durante un período de 13 años que incluye la última sequía, permitiendo a los investigadores hacer observaciones sobre cómo 55 de los principales reservorios del estado responden a una variedad de condiciones externas como un sistema unificado.
Los embalses actúan como amortiguador del estado contra la variabilidad climática, acumular agua durante la temporada de lluvias para su uso durante la sequía. El agua puede liberarse para generar energía hidroeléctrica, y puede desviarse hacia la agricultura y el consumo residencial. Mientras tanto, un reservorio en sí mismo se usa a menudo con fines recreativos, como nadar y pasear en bote. Los embalses están interconectados en el sentido de que se colocan a lo largo de las principales vías fluviales, con unos aguas abajo de otros, y también porque pueden recibir cantidades similares de entrada de agua y pueden estar sujetos a decisiones de gestión similares.
Los administradores de estas instalaciones deben mantener una cantidad de agua de referencia en cada depósito. A medida que el nivel del agua desciende más cerca de esa marca mínima, reducen la cantidad de agua liberada, lo que a su vez afecta a todos los embalses aguas abajo. Los administradores de los reservorios tratan de evitar tener que cerrar la descarga de agua por completo, ya que eso puede tener consecuencias catastróficas para las granjas y comunidades que dependen del agua. El comportamiento de un reservorio (el aumento y la caída del nivel del agua) está determinado en parte por cambios en el clima y en parte por los humanos que manejan el flujo de salida del reservorio. Estos dos componentes pueden dificultar la predicción del almacenamiento en yacimientos.
"El pan y la mantequilla de la hidrología es usar las leyes físicas para describir los fenómenos del agua. Pero el comportamiento de estos reservorios no está determinado únicamente por las leyes físicas del ciclo del agua, sino también por las demandas y para qué se utilizan estos reservorios, "dice el estudiante graduado de Caltech Armeen Taeb, autor principal de un artículo sobre el modelo que se publicará en línea el 22 de noviembre en la revista Investigación de recursos hídricos . "El importante componente humano en el comportamiento de los reservorios significa que el modelado basado en la física se vuelve rápidamente intratable en entornos con un gran número de reservorios".
Para solucionar este problema, Taeb y sus colegas, Venkat Chandrasekaran, profesor de informática y ciencias matemáticas e ingeniería eléctrica en Caltech, y John Reager y Michael Turmon de JPL:utilizaron técnicas estadísticas para aprender del pasado y arrojar luz sobre cómo los embalses responderán a diferentes patrones climáticos en el futuro. Compararon las fluctuaciones en los niveles de agua de los embalses entre 2003 y 2016 con una variedad de factores, como la precipitación, la severidad de la sequía, los niveles del manto de nieve en las Sierras, y niveles de otros embalses de California. Los investigadores encontraron que el mayor predictor de cambios en la red de embalses fue el índice de severidad de sequía de Palmer, que fue desarrollado por el Servicio Meteorológico Nacional en 1965.
Con este modelo empírico, Taeb dice:los gerentes pueden obtener una imagen más clara de las demandas que se impondrán a sus reservorios, y pueden ajustar su comportamiento antes reduciendo las liberaciones de agua más gradualmente, lo que reduce la posibilidad de tener que cortar las liberaciones de agua por completo.
"Digamos que estás en una sequía y tienes una predicción avanzada del valor del índice de sequía en dos meses, "Dice Taeb." Puedes mirar nuestra trama y preguntar, 'Okey, ¿Cuál es la probabilidad de que se agoten los reservorios si nos mantenemos como de costumbre? ' Y si ves que es alto necesitas salir de tu rutina y hacer algo ahora antes de meterte en problemas ".
Como analogía, piense en la respuesta de un conductor a una luz roja. Si el conductor ve la luz roja con mucho tiempo para reaccionar, puede soltar lentamente los frenos, lo que es más seguro para todos los conductores detrás de él. Si, en lugar de, espera hasta el último minuto y golpea el suelo con el pedal del freno, es más probable que cause un accidente a todos los que están detrás de él.
La sequía de 2012-2015, lo que inspiró a Taeb y sus colegas a realizar esta investigación, fue uno de los más intensos en el pasado 1, 200 años. "Estábamos muy cerca del desastre al final del período de sequía. De hecho, dos de los 55 reservorios estudiados en nuestro trabajo tuvieron escasa o nula liberación de agua en 2014, "Dice Taeb. En el futuro, el estado experimentará periódicamente sequías mientras la demanda de agua aumenta constantemente en medio de una población en crecimiento, y, por lo tanto, es probable que la tensión ejercida sobre la red de embalses de California vuelva a ocurrir, dice Taeb, quien cree que se necesitan pautas para garantizar que el estado no enfrente una catástrofe en todo el sistema.
"Debido a la frecuente escasez de agua superficial, California tiene que recurrir al bombeo de agua del suelo, pero eso no es sostenible porque no hay suficiente lluvia para reponer la cantidad que sacamos. No durará ", dice. Taeb y sus coautores creen que su modelo es una herramienta importante de análisis de datos que debe utilizarse como entrada en el proceso de toma de decisiones al hacer cumplir la políticas de gestión sostenible del agua.
Taeb dice que el mismo tipo de modelo empírico también podría usarse en otros estados que enfrentan desafíos similares.
El estudio se titula "Un modelo gráfico estadístico del sistema de embalses de California".
