Los modelos hidrológicos que simulan y predicen el flujo de agua se utilizan para estimar cómo los sistemas naturales responden a diferentes escenarios, como cambios en el clima, uso del suelo, y manejo del suelo. El resultado de estos modelos puede informar las decisiones normativas y reglamentarias con respecto a las prácticas de gestión del agua y la tierra.

Los modelos numéricos se han vuelto cada vez más fáciles de emplear con los avances en la tecnología informática y el software con interfaz gráfica de usuario (GUI). Si bien estas tecnologías hacen que los modelos sean más accesibles, pueden surgir problemas si son utilizados por modeladores sin experiencia, dice Juan Sebastian Acero Triana, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica de la Universidad de Illinois.

Acero Triana es el autor principal de un estudio que evalúa la precisión de un modelo numérico de uso común en hidrología.

Los resultados de la investigación muestran que incluso cuando el modelo parece estar calibrado correctamente, sus resultados pueden ser difíciles de interpretar correctamente. El estudio, publicado en el Revista de hidrología , proporciona recomendaciones sobre cómo ajustar el proceso y obtener resultados más precisos.

La precisión del modelo es importante para garantizar que las decisiones de política se basen en escenarios realistas. dice Maria Chu, coautor del estudio. Chu es profesor asistente de ingeniería agrícola y biológica en la Facultad de Agricultura, Ciencias Ambientales y del Consumidor y la Facultad de Ingeniería Grainger en la U of I.

"Por ejemplo, es posible que desee estimar los impactos del clima futuro sobre la disponibilidad de agua durante los próximos 100 años. Si el modelo no representa la realidad, vas a sacar conclusiones equivocadas. Y las conclusiones incorrectas conducirán a políticas incorrectas, que puede afectar en gran medida a las comunidades que dependen del suministro de agua, "Chu dice.

El estudio se centra en el modelo de evaluación de suelos y aguas (SWAT), que simula la circulación del agua incorporando datos sobre el uso de la tierra, tierra, topografía, y clima. Es un modelo popular utilizado para evaluar los impactos del clima y las prácticas de gestión de la tierra sobre los recursos hídricos y el movimiento de contaminantes.

Los investigadores realizaron un estudio de caso en la Cuenca Experimental del Embalse de Fort Cobb (FCREW) en Oklahoma para evaluar la precisión del modelo. FCREW sirve como sitio de prueba para el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-ARS) y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS); por lo tanto, los datos detallados ya están disponibles sobre el flujo de la corriente, reservorio, agua subterránea, y topografía.

El estudio combinó el modelo SWAT con otro modelo llamado MODFLOW, o el modelo de flujo modular de diferencias finitas, que incluye información más detallada sobre los niveles y flujos de las aguas subterráneas.

"Nuestro propósito era determinar si el modelo SWAT por sí solo puede representar adecuadamente el sistema hidrológico, "Dice Acero Triana." Descubrimos que no es el caso. Realmente no puede representar todo el sistema hidrológico ".

De hecho, el modelo SWAT produjo 12 iteraciones de movimiento del agua que parecían aceptables. Sin embargo, cuando se combinó con MODFLOW, quedó claro que solo algunos de estos resultados contabilizaron adecuadamente el flujo de agua subterránea. Los investigadores compararon los 12 resultados de SWAT con 103 diferentes iteraciones de agua subterránea de MODFLOW para encontrar una representación realista de los flujos de agua en la cuenca.

La obtención de varios resultados diferentes que parecen igualmente correctos se denomina "equifinalidad". Una calibración cuidadosa del modelo puede reducir la equifinalidad, Acero Triana explica. La calibración también debe tener en cuenta las limitaciones inherentes en la forma en que se diseña el modelo y cómo se definen los parámetros. En términos técnicos, debe tener en cuenta la insuficiencia del modelo y la restricción.

Sin embargo, Es posible que los modeladores sin experiencia no comprendan completamente las complejidades de la calibración. Y debido a las limitaciones inherentes de SWAT y MODFLOW, Es posible que el uso de métricas de un solo modelo no proporcione resultados precisos.

Los investigadores recomiendan utilizar un modelo combinado llamado SWATmf, que integra los procesos SWAT y MODFLOW.

"Este documento presenta un estudio de caso que proporciona pautas generales sobre cómo utilizar modelos hidrológicos, "Dice Acero Triana." Demostramos que para representar realmente un sistema hidrológico se necesitan dos modelos de dominio. Es necesario representar tanto los procesos superficiales como los subsuperficiales que están teniendo lugar ".

Las diferencias en los resultados pueden ser pequeñas, pero con el tiempo el efecto podría ser significativo, concluye.

El artículo, "Más allá de las métricas del modelo:los peligros de calibrar modelos hidrológicos" se publica en Revista de hidrología .