Multi-scale monitoring en modellering voor de analyse van de hydrologische reactie van zuidelijke Ecuadoriaanse Andes páramos

Het huidige onderzoek is gericht op een "alpine" neotropisch grasland ecosysteem, gelegen tussen ca. 3500 en 4500 m a.s.l. -locaal bekend als 'páramo' - dat betrekking heeft op de Andes-bergen. Onder de páramo herbergt het studiegebied andere soorten hoogwaardige Andes-ecosystemen, zoals: tropisch montane wolkwoud en graslanden. Het studiegebied is gelegen in de zuidwestelijke hooglanden van het stroomgebied van de Paute-rivier die afvoer naar de Amazone-rivier. Deze hooglanden vormen een deel van de westelijke Cordillera in de Ecuadoriaanse Andes met een maximale hoogte van 4420 m a.s.l. Het studiegebied omvat een bergketen van 2647 tot 3882 m a.s.l. Twee naburige bekken zijn geselecteerd uit deze regio: Portete (24.4 km2) en Cumbe (44.0 km2). Daarnaast is een klein hoofdwater-opvanggebied in de hooglanden van het stroomgebied van de Rircay-rivier, een buurwateropvang naar Portete (Jordanita, 2.70 km2), ook een onderdeel van het onderzoeksgebied. Het overkoepelende doel van het onderzoek is om te laten zien hoe een multi-scale monitoring set-up voor experimentele onderzoeksopvoeringen kan worden geïmplementeerd en gebruikt om de grondslagen van een hydrologisch observatorium in de zuidelijke Ecuadoriaanse Andes regio te vestigen. Daarnaast presenteert het onderzoek een doordachte aanpak van opvangmodellen en de interactie tussen modellering en experimentele hydrologie.

Een gedetailleerde karakterisering van het weer van drie hoogwaardige Andes-ecosystemen (dat wil zeggen páramo, tropisch montane wolkwoud en graslanden) werd uitgevoerd. Als gevolg hiervan waren de luchttemperatuurpatronen in zowel ecosystemen -forest als páramo- hetzelfde. Daarom kan men concluderen dat de gronddekking geen invloed heeft op de luchttemperatuur van de vervaltempo in vergelijking met het effect van de hoogte. Het geanalyseerde hoogtebereik was ca. 1000 m. Bovendien kan in het waterbalans op de opvangschaal worden geconcludeerd dat de gronddekking geen significant effect heeft op de Ea in vergelijking met de hoeveelheid regenval die daadwerkelijk elk ecosysteem ontvangt (páramo of tropisch montane wolkwoud).

Hydrologische modellering met TOPMODEL

Door het vergelijken van de resultaten van de implementatie van TOPMODEL (een TOPografie-gebaseerde hydrologische MODEL) voor de páramo-opvangs, bleek dat de effectieve parameters, die de kenmerken van de opvanggebieden weerspiegelen, toenemen in grootte als functie van de omvang van het opvanggebied ( die steeg van 0.21 km2 tot 4.39 km2). Betrouwbare voorspellingen van TOPMODEL werden bevestigd door veldmetingen, maar de impliciete veronderstelling gebruikt de topografische index te berekenen (dat wil zeggen dat het omhooggaande bijkomende gebied "a" constant zou zijn voor elk punt) niet volledig geldig is. Dit moet worden herzien in toekomstige toepassingen van TOPMODEL voor páramo, die meer frequente droogte-gebeurtenissen lijdt. In deze context kan de droogteanalyse concluderen dat op de plotschaal de verschillen tussen het herstel van de bodem relatief groot waren. Het gemeten watergehalte in páramo gronden vertoonde een sneller herstel in vergelijking met de minerale bodems onder de páramo. Op de opvangschaal waren de verschillen in de snelheid van herstel, afgeleid van de bodemwateropslag, gesimuleerd door het probabiliteitsverdeelde vochtmodel en de droogteanalyse, evenwel niet zo uitgesproken. Alleen voor de langdurige droogte gebeurtenis van 2009-2010 waren de verschillen groter. Het verschil tussen de neerslag en de potentiële evapotranspiratie is aangetoond dat het regionale verschil in hydrologisch gedrag meer beïnvloedt dan het verschil tussen de wateropslagcapaciteiten van de bodem. Beleidsmakers en onderzoekers zullen deze basisresultaten kunnen vergelijken met toekomstige hydrologische en grondmonitorgegevens, om veranderingen in het páramo-ecosysteem bij te houden.