Doctora en Ciencias, Mención Geología / La costa semiárida de Chile, localizada al sur del desierto hiperárido de Atacama, es una región altamente sensible a los cambios climáticos, cuya disponibilidad de agua es limitada y fuertemente dependiente de los sistemas frontales conducidos por los Vientos del Oeste durante el invierno y la primavera austral. Estas incursiones se hacen más frecuentes e intensas durante las fases cálidas de El Niño Oscilación del Sur (ENSO: El Niño‒Southern Oscillation), producto del debilitamiento del Anticiclón Subtropical del Pacífico Suroriental y la mayor frecuencia y/o persistencia de anticiclones de bloqueo localizados al suroeste de Sudamérica producto del patrón de teleconexión trópico-extratrópico Pacífico‒América del Sur (PSA: Pacific South America) asociado a El Niño. El objetivo de esta tesis doctoral fue determinar el rol del Anticiclón Subtropical del Pacífico Suroriental y de ENSO y la variabilidad climática tipo ENSO en los cambios hidrológicos experimentados en la costa semiárida de Chile (30°-32ºS) durante los últimos 13.000 años, a través del estudio de depósitos sedimentarios costeros, continentales y marinos, asociados a la escorrentía generada a partir de la ocurrencia de lluvias torrenciales. Estos depósitos conforman un registro paleohidrológico que refleja las variaciones del clima de la región durante el Pleistoceno terminal y el Holoceno. La determinación de las principales anomalías de la circulación atmosférica que condicionaron la ocurrencia de flujos detríticos en el pasado fue evaluado a partir del análisis meteorológico de eventos aluviales históricos ocurridos durante la segunda mitad del siglo XX y su relación con las fases de ENSO en la escala interanual y tipo ENSO en escalas temporales mayores. El registro paleohidrológico permitió interpretar variaciones a escala milenial para el período comprendido entre el Pleistoceno terminal-Holoceno, basado en depósitos continentales de Los Vilos (31°50 S), y variaciones a escala centenal y multidecadal durante los siglos XIX y XX, basado en sedimentos marinos de las bahías de Tongoy y Guanaqueros (30°S). Durante el Pleistoceno terminal y el Holoceno temprano (13.000-8.600 cal años AP) la costa semiárida de Chile estuvo sujeta a una intensa influencia del Anticiclón Subtropical del Pacífico Sur, determinando una aridez extrema, regional, mayor que en la actualidad, vientos intensificados y ausencia de lluvias torrenciales. Sin embargo, la influencia del anticiclón sumado a la baja temperatura de la corriente de Humboldt durante este período, habría favorecido la mayor frecuencia e intensidad de la neblina costera, sustentando una humedad incrementada localmente en contextos geomorfológicos específicos, tal como ocurre hoy en día bajo condiciones tipo La Niña. Durante el Holoceno medio (ca. 8.600-5.700 años cal AP) la influencia del Anticiclón Subtropical del Pacífico Sur en la costa semiárida de Chile habría disminuido en relación al Holoceno temprano, aún sustentando condiciones de aridez en la región. Sin embargo, escasas lluvias intensas y esporádicas generaron flujos aluviales probablemente asociadas al desarrollo del patrón PSA bajo condiciones neutras de ENSO. A escala del Holoceno tardío, a comienzos del siglo XIX hubo un aumento secular de las lluvias torrenciales sobrepuesto a una tendencia general de aridificación, caracterizando el clima moderno hasta la actualidad. A partir de 1820 EC, lluvias intensas se desarrollaron más frecuentemente bajo condiciones El Niño a escala interanual, asociadas a un patrón de teleconexión PSA más frecuente y/o persistente, modulado por una mayor influencia de la variabilidad multi-decadal tipo ENSO. Se concluye que la intensidad del Anticiclón Subtropical del Pacífico Suroriental sobre la costa semiárida de Chile es el factor más importante para explicar la tendencia de desertificación de esta región, que continuará durante el presente siglo, determinando la mayor o menor ocurrencia de lluvias estacionales. Además, factores tales como la temperatura del océano costero y las condiciones ENSO y tipo ENSO han jugado un rol importante, condicionando la frecuencia e intensidad de la neblina costera y la ocurrencia de lluvias torrenciales en la región.

Geóloga / Una reducción de las precipitaciones y una mayor intensidad de las mismas, acompañado, además, por un aumento en las temperaturas medias, son algunas de las modificaciones que el cambio climático global proyecta, para mediados y finales de siglo, en la zona centro-sur del país. De acuerdo a los escenarios planteados se prevé, para dicha zona, una disminución general en la disponibilidad de los recursos hídricos. Por otro lado, para entonces, se ha estimado un incremento del crecimiento demográfico, del desarrollo social, y un aumento de la superficie agrícola proyectado que harán aumentar la demanda de agua en la región. Estos hechos pueden afectar particularmente a la cuenca del río Maule donde se espera que la demanda del recurso supere considerablemente la oferta del mismo. Es, por esto último, que el presente estudio, intenta buscar, en la recarga artificial de acuíferos, una solución efectiva a la problemática expuesta. El objetivo principal de este estudio consiste en determinar sectores, dentro de la cuenca del Maule, que posean las características hidrogeológicas más adecuadas para realizar exitosos proyectos de recarga. Además, se pretende evaluar, a modo preliminar, la factibilidad económica relacionada con distintas alternativas metodológicas de recarga. Analizando y evaluando las características hidrogeológicas del área de estudio, se ha observado que en la cuenca del río Maule, existen, efectivamente, al menos ocho sectores que por sus profundidades del nivel estático pueden ser potenciales sectores de recarga. Sin embargo, el sector S4 parece ser el mejor emplazamiento para realizar proyectos de recarga ya que posee una gran superficie y las mayores profundidades freáticas del área de estudio. En particular, dentro de dicho sector, el subsector SS4.2 se ha propuesto, finalmente, como adecuado para inducir procesos de recarga porque posee una permeabilidad aceptable y una fuente cercana y medible de agua. Las cuatro alternativas de métodos de recarga propuestas en el subsector SS4.2, con tasa de infiltración de 6 m/día, resultaron ser proyectos preliminarmente viables. Sin embargo, la factibilidad real y el comportamiento de los materiales sujetos a recarga solo puede ser asegurada con estudios de terreno para conocer la estratigrafía, la tasa real de infiltración, y la calidad actual del agua. Conocimiento que se puede adquirir mediante la ejecución de proyectos pilotos de recarga.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Los recursos hídricos a nivel mundial son cada vez más escasos, afectando a todos los continentes y a más del 40% de la población del planeta. Dentro de los usos consuntivos, el sector agrícola es el que consume la mayor cantidad de agua dulce disponible a nivel mundial. En Chile y el mundo hay gran incertidumbre en relación a la disponibilidad futura del agua, como consecuencia de la variabilidad climática y el explosivo incremento de las poblaciones, lo que supone una intensificación de la competencia por este escaso recurso. Por este motivo es indispensable realizar una gestión eficiente de los recursos hídricos comprendiendo el funcionamiento hidrológico de las distintas cuencas y sus problemáticas. La cuenca del río Maipo presenta la más alta concentración poblacional e industrial del país, la cual ha tenido un aumento explosivo en las últimas décadas, esto ha generado demandas cada vez mayores sobre los recursos hídricos por parte de los diversos sectores, especialmente en los sectores de riego y generación hidroeléctrica. En el presente estudio se analizó la respuesta de la cuenca del Río Maipo frente al problema de la escasez del recurso hídrico, considerando los efectos de escenarios de cambio climático y de aumento de la demanda hidroeléctrica sobre la satisfacción de la demanda de riego. Esto se logró mediante la utilización de modelos de simulación hidrológicos operacionales que realizan un balance de agua a través de los elementos superficiales y subterráneos existentes en la cuenca. En este caso, el modelo MAGIC-Maipo fue especialmente diseñado y actualizado por la DGA, describiendo topológica y físicamente las principales características de la cuenca. Con este tipo de modelación es posible simular distintos escenarios para una misma cuenca variando los parámetros de entrada y de salida del modelo, logrando comparar la situacion actual con las situaciones futuras. Los resultados permiten reconocer para el escenario de cambio climático, una disminución de la satisfación de las demandas de agua para regadío en el 76% de los sectores de riego, haciendo más restrictivas las condiciones en comparación con la situación actual. Sin embargo, no ocurre lo mismo para el escenario de inclusión de centrales hidroeléctricas, principalmente debido a que las captaciones de agua se realizan en la parte alta de la cuenca, no afectando a las zonas de riego. / Maipo River’s watershed has the highest concentration of population and industry in the country, within an explosive increase these last decades. This has generated larger water requirements in different areas, specially those concerning irrigation and hydroelectric supply. The present study analyzes Maipo River’s watershed answer to the water scant problem, considering the effects of climatic changes and the raise of water demand for irrigation. This is developed through the use of hydrologic simulation models, which are based on water balance procedures through deep and shallow elements of the watershed. In this case MAGIC-Maipo model was designed and updated by the DGA, describing physically and topographically the main features of the watershed. With this type of model, it is possible to simulate several scenarios for a watershed, changing the parameters of the model, comparing the current situation, with the ones in that may occur in the future. The results showed for the climate change scenario, a 76% decrease in water demand satisfaction for irrigating, restricting the irrigating area conditions comparing with the current situation. However, for hydroelectric plants scenario it occurs a different situation, because they are installed in the high part of the watershed, and it doesn’t affect irrigating areas.

El objetivo general del presente trabajo de título es evaluar la aplicabilidad de los modelos de función de transferencia (modelos ARMAX) en la proyección de series de caudales futuros en la cuenca alta del río Loa considerando los efectos del cambio climático global. Para esto, se analiza tanto la serie de caudales proyectada en período futuro, como las etapas intermedias de cálculo realizadas para obtener este resultado. La importancia de obtener proyecciones de caudales del río Loa, radica en su papel como fuente de abastecimiento de agua para importantes sectores productivos y sociales, emplazados en una cuenca árida, y en la cual el río Loa se considera agotado en cuanto a la posibilidad de otorgamiento de nuevos derechos de aprovechamiento de aguas superficiales permanentes. Los efectos del cambio climático global quedan caracterizados mediante proyecciones meteorológicas futuras, obtenidas en un estudio realizado por el Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile como proyecciones del modelo meteorológico regional PRECIS. Estas proyecciones se realizan para un periodo de línea de base (1960-1990) y otro futuro (2070-2100) considerando diferentes escenarios de aumento de concentraciones de CO2 para diferentes regiones del país, donde la variable de interés para el presente estudio corresponde a las precipitaciones estimadas en un nivel temporal mensual, en periodo de línea de base y futuro A2. Mediante el uso de modelos de función de transferencia se realizaron proyecciones de caudales futuros a nivel mensual, empleando como variables de entrada las series de precipitaciones PRECIS. Para esto, fue necesario realizar una secuencia de cálculos, correspondientes a diferentes etapas como: validar y corregir las series de precipitaciones PRECIS, calibrar el modelo de función de transferencia a partir de series históricas de precipitaciones y caudales, y validarlo tanto para las series históricas como para las respectivas series PRECIS corregidas. Un punto importante en el desarrollo de la metodología, corresponde al cumplimiento de normalidad y estacionariedad requeridos para las series modeladas mediante función de transferencia, ninguno de los cuales se cumple para las series de caudales y precipitaciones, debiendo aplicarse previamente funciones de transformación sobre las series. Como etapa final del proceso de cálculo, se aplican las inversas de éstas últimas transformaciones en las series proyectadas por el modelo de función de transferencia. Como resultado final se obtienen proyecciones de caudales que, comparadas con la serie de caudales observados en periodo de línea de base, son coherentes con la comparación entre las respectivas series de precipitaciones de entrada, en cuanto a un valor promedio general. Pero presentan problemas en cuanto a la distribución de caudales en el ciclo anual, y en los valores extremos (máximos y mínimos) de la serie, ya que no son coherentes con las variaciones de los valores extremos de las precipitaciones futuras. Se concluye planteando dos posibles hipótesis que pueden explicar los problemas en los resultados obtenidos. La primera plantea emplear un modelo de función de transferencia que contenga componentes estacionales para ver si mejora el problema de la distribución de valores en el ciclo anual, y la otra plantea la incompatibilidad entre el uso de modelos de función de transferencia y series PRECIS, debido a que éste modelo considera el orden de los valores dentro de la serie, mientras que las series PRECIS no presentan correspondencia cronológica con las series observadas.

Geógrafo / Las metrópolis chilenas han sufrido un acelerado proceso de crecimiento demográfico y expansión espacial durante las últimas décadas, lo cual ha implicado un cambio en los usos y coberturas de suelos naturales y agrícolas por superficies urbanas, produciendo una serie de impactos negativos sobre el medio ambiente en general y en particular sobre clima de las ciudades. Este gran dinamismo demográfico y espacial de las ciudades en conjunto, ha provocado un constante aumento de conflictos ambientales urbanos, que deben ser adicionados a los escenarios de incertidumbre planteados por los cambios planetarios, entre ellos el calentamiento global, lo que realza la necesidad de desarrollar medidas para adaptar las ciudades, mitigar los efectos negativos y asegurar su sustentabilidad en el largo plazo. Las áreas verdes ribereñas urbanas son reconocidas por los diversos servicios ambientales que prestan a la comunidad, entre ellos su rol como enfriador térmico y se debería constituir en parques y áreas de recreación y conservación de la naturaleza. Se analiza el efecto que este tipo de infraestructura urbana ejerce sobre la temperatura local y las diversas variables urbanas que influyen en ello. Se considera además el escaso interés que los instrumentos de ordenamiento territorial metropolitano le han otorgado a estos parques y al río Mapocho.

Ingeniero Civil / Debido al Calentamiento Global se proyectan en el mundo variaciones tanto en las precipitaciones como en las temperaturas. En general en la zona central de Chile los Modelos de Circulación Global de la atmósfera coinciden en que se tendrá un aumento de la temperatura y muchos de ellos proyectan un incremento en la intensidad de la precipitación diaria, aunque con una disminución de la precipitación total anual. En consecuencia, el efecto de estos cambios debe analizarse localmente para estudiar los efectos que puedan ocasionar sobre las crecidas. Como consecuencia de este cambio, podrían generarse problemas, entre otros, asociados a caudales de crecidas, aumentando la frecuencia con las que éstas ocurren así como también su magnitud. Por ello, con el objetivo de aportar información para una futura planificación del manejo de cauces, en este estudio se analiza el impacto que se puede ocasionar sobre las zonas de inundación en un lugar específico de Chile, la comuna de Isla de Maipo, que a la fecha no cuenta con ningún plan de manejo. Usando el programa WEAP, se modela hidrológicamente a nivel diario la cuenca Maipo en San Alfonso, ubicada en la cordillera de la Región Metropolitana de Chile, caudal que se usa para determinar los caudales en un punto de control aguas abajo de la cuenca, ubicado en la comuna de Isla de Maipo en la misma región. Estos caudales son proyectados en el mediano plazo (2040-2070) al escenario futuro A1B el cual se basa en un equilibrio socio-económico a nivel mundial, donde se incorporan balanceadamente matrices energéticas de distinta fuente. Usando correlaciones establecidas entre caudales a nivel diario y el caudal máximo instantáneo en las estaciones Maipo en San Alfonso y Maipo en el Manzano, se derivan estos últimos en el punto de control a la entrada de la comuna. A base de resultados disponibles en estudios anteriores se comparan los caudales con períodos de retorno entre 2 y 200 años con los caudales generados para el escenario futuro. Estos caudales son los valores de entrada en la modelación hidráulica del cauce, que se realizó con el programa HEC-RAS. La superficie de inundación obtenida para cada crecida fue georefenciada y con la cartografía de la zona se generan mapas de inundación. En este informe se presentan 8 mapas, correspondientes a los períodos de retorno 2 y 200 años, para régimen pluvial y nival, en línea base y escenario futuro. Los mapas obtenidos muestran que la zona de estudio presenta una inundación frecuente, definida por crecidas con períodos de retorno menores a 5 años. Asimismo, se aprecia que la zona posee pocas defensas fluviales y que son prácticamente inservibles para crecidas mayores. Las proyecciones realizadas en este estudio reafirman las conclusiones obtenidas en otros estudios. En particular, las precipitaciones disminuyen alrededor de un 30% lo que da origen a una disminución del caudal medio diario en la cuenca Maipo en San Alfonso en un 24% en su valor promedio anual. Del análisis de frecuencia realizado tanto para los caudales futuros como los de línea base se observó que existe, efectivamente, un aumento en el caudal asociado al período de retorno de 200 años, donde en el escenario futuro el caudal es mayor que en la línea base, mientras que los caudales asociados a períodos de retorno menores disminuyen.

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