Ingeniero Civil / Mediciones recientemente realizadas en la laguna Carén, ubicada en la comuna de Pudahuel, muestran que este cuerpo de agua somero tiene importantes variaciones intradiarias de la temperatura del fluido, debido a la dinámica producida por las condiciones atmosféricas de la zona y la estratificación natural propia de ambientes lénticos. El presente trabajo de título tiene como objetivo diseñar e implementar un modelo termodinámico para la estructura térmica de la columna de agua, que incluya el efecto de los sedimentos sobre un cuerpo de agua somero, con aplicación en la laguna Carén, y que además pueda reproducir la evolución de largo plazo (50-70 años), para lograr evidenciar los efectos del cambio climático. Para lo anterior se requiere estudiar cuál es el impacto que poseen estos sedimentos en las variaciones de la temperatura de una laguna de este tipo. Para esto, se formula un modelo unidimensional para la vertical que acople los flujos de calor entre los sedimentos y el agua que incluya la mayor cantidad de información acerca de esta laguna. Los resultados obtenidos muestran un flujo de calor importante a escala intradiaria con los sedimentos, además de un aumento en las temperaturas máximas anuales y una disminución en las temperaturas mínimas anuales para los últimos 69 años, tanto en la superficie de la laguna como en el fondo de esta. Adicionalmente se evidencia un descenso considerable con respecto a la evaporación tal como se determinó para el caso del salar del Huasco por de la Fuente y Meruane (2016). Estos resultados si bien prueban un efecto de cambio climático, deben considerarse con moderación pues el modelo es unidimensional y no considera el efecto de corrientes laterales.

Ingeniero Civil / Las lagunas someras altipl´anicas son cuerpos de agua extremadamente someros albergados en ecosistemas ubicados en los territorios altipl´anicos de Chile, Argentina, Per´u y Bolivia. Generalmente la profundidad promedio de los salares no supera los 30 cm, por lo que la temperatura del agua de estas lagunas, tambi´en denominadas salares, est´a fuertemente influenciada por los flujos de calor provenientes de la atm´osfera y de los sedimentos. El objetivo principal de este trabajo consisti´o en generar una herramienta computacional que permita, dado un campo de velocidades del flujo, determinar la distribuci´on espacial y temporal de la temperatura del agua de una laguna somera altipl´anica, analizando casos con distintas batimetr´ıas y forzantes externas. La herramienta computacional que se desarroll´o corresponde a un programa que entrega la soluci´on de la hidrodin´amica, utilizando el modelo de Crank Nicolson, y del transporte de calor en la laguna representado por una ecuaci´on de advecci´on-dispersi´on en 2 dimensiones. La geometr´ıa utilizada para el modelo fue una geometr´ıa de Kranenburg, que simula un cuerpo de agua somero. Debido a la periodicidad de los t´erminos fuente de la ecuaci´on de transporte de calor del sistema, se opta por utilizar el m´etodo de vol´umenes finitos en conjunto con el m´etodo espectral para solucionarla. El beneficio de la incorporaci´on del m´etodo espectral para obtener la soluci´on del problema, radica en que es posible independizar la ecuaci´on del tiempo, lo que otorga eficiencia en los usos de recursos computacionales. Esto ´ultimo hace posible que, utilizando la herramienta desarrollada en este trabajo, sea posible determinar el comportamiento de la termodin´amica de una laguna somera altipl´anica para per´ıodos superiores a 15 a nos en menos de 5 horas de c´omputo, considerando que los datos meteorol´ogicos de entrada fueron tomados cada una hora. Los resultados obtenidos en el trabajo justifican la importancia de realizar un an´alisis en 2 dimensiones para la temperatura del agua de las lagunas someras altipl´anicas, debido a que se encuentran diferencias de m´as de 3◦C para un mismo tiempo en distintos puntos de la laguna. Tambi´en se obtuvo a partir de an´alisis con el n´umero de Wedderburn, que para las geometr´ıas consideradas en el an´alisis, los procesos de transporte de calor en la laguna no es tan sensible ante cambios del forzante de viento reinante en la superficie. Finalmente, gracias al bajo consumo de recursos computacionales del programa desarrolloado, este trabajo da pie para que se realicen investigaciones del comportamiento termodin´amico de lagunas someras altipl´anicas ante variados escenarios de cambio clim´atico, que servir´ıan de informaci´on para estudios hidrol´ogicos, biol´ogicos y ambientales, entre otros.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniero Civil / Los salares son extensiones planas de terreno formadas por la evapo-concentración de sales. Se localizan mayoritariamente en el Altiplano Andino, en la zona central de los Andes y son la base de ecosistemas altamente vulnerables, los cuales están sustentados por la producción bentónica primaria que en parte está controlada por los procesos de intercambio de calor, masa y moméntum entre la laguna y la atmósfera, los que han sido poco estudiados a la fecha. El objetivo del trabajo es analizar la variación intradiaria de los procesos termodinámicos e hidrodinámicos que ocurren en la interfaz aire-agua de la laguna principal del Salar del Huasco, en la Región de Tarapacá (20° 19'40'' S, 68° 51'25'' O, 3800 m.s.n.m.), y explicar los flujos de masa, calor y momentum entre la laguna y la atmósfera. Para ello, se llevaron a cabo dos campañas de mediciones en terreno en el Salar del Huasco, en las cuales, mediante un anemómetro sónico con sensor de gases incorporado, una estación meteorológica estándar y sensores en el agua; se midieron series de tiempo de velocidad viento, temperatura del aire y del agua, y radiación, entre otras variables. Las mediciones obtenidas mostraron periodos tranquilos de viento durante las noches y las mañanas variando a periodos ventosos después de mediodía, con velocidades que sobrepasaron los 12 m/s; la temperatura mínima en ambas campañas estuvo en torno a los -10°C y la máxima en torno a los 15°C; la evaporación media sobrepasó los 4 mm/día; y se observó la formación de hielo sobre la laguna durante las noches. El análisis de esta información se centró en la caracterización y cuantificación del efecto de las forzantes principales del sistema (viento y radiación de onda corta) en los procesos de transporte vertical de masa y calor entre la atmósfera y el agua, con énfasis en las parametrizaciones de la estabilidad atmosférica y rugosidad superficial. Además, el análisis de las mediciones de terreno permitió desarrollar dos metodologías para cuantificar la temperatura superficial de la laguna, basadas en perfiles no estables de temperatura atmosférica y el balance de energía superficial que considera una modelación de la formación y derretimiento del hielo. Estos resultados permiten estimar los coeficientes de transporte de masa y calor entre la atmósfera y la laguna, los que son útiles para comparar el sistema estudiado con otros sistemas similares, y obtener información de flujos turbulentos y de procesos de transporte. Se concluye que la principal forzante en los procesos de transferencia de masa, moméntum y calor es el viento, condicionado a la existencia de una interfaz aire-agua en la superficie, la cual a su vez está sujeta al balance de energía superficial en la laguna.