Validación de técnicas geoestadísticas para estimación de caudales en cuencas sin registro

En este estudio se validan técnicas avanzadas para estimación de caudales en cuencas sin registro, involucrando a microcuencas de quebradas Quintana (N°1) y Cantilote (N°2), Estado Carabobo. Las características geomorfológicas de las microcuencas se obtuvieron procesando modelos de elevación digital adquiridos desde satélites ALOS PALSAR y ASTER mediante herramientas ArcGIS V-10.0 y ENVI V-4.7. Las técnicas incluyeron dos modelos para predicción espacial de variables hidrometeorológicas. El primero involucró componentes determinísticos y estocásticos, calibrados usando dos series de tiempo (ST). La ST-1 consistió de 227 estaciones de precipitación y 62 de evaporación colectados por Ministerio del Ambiente y Recursos Naturales Renovables (M.A.R.N.) en el período 1980-1999. La ST-2 abarcó registros desde 28 estaciones de precipitación y 18 de evapotranspiración colectados por Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMEH) en el período 2015-2018. El segundo estimó precipitación efectiva, recibiendo mapas de precipitación de ST-2, del coeficiente de escorrentía desde la predicción de usos y coberturas terrestres (UCT) y el tipo de suelo. Los UCTs fueron estimados sobre 59 imágenes del satélite Landsat 8OLI en el período 2015-2018 aplicando clasificación supervisada. La validación se realizó con observaciones de compañía Hidrológica del Centro y resultó coeficientes R2 0.95-0.98. El flujo subterráneo fue estimado usando información de niveles de agua y perfiles litológicos de estudios MARN -INAMEH. La producción hídrica mensual para ST-1 y ST-2 durante época lluviosa para microcuencas N° 1 y 2 resultó 120,000 m³/mes, y 30,000 m³/mes, para probabilidad de excedencia 80 %. El aporte subterráneo fue 100 veces menor al flujo superficial.

Palabras clave: imágenes satelitales, modelos de elevación digital, modelos estocásticos, modelos determinísticos.

This study validates advanced techniques for estimating flows in basins without registration, involving micro-basins of Quintana (No. 1) and Cantilote (No. 2) streams, Carabobo State. The geomorphological characteristics of the micro-basins were obtained by processing digital elevation models acquired from the ALOS PALSAR and ASTER satellites using ArcGIS V-10.0 and ENVI V-4.7 tools. The techniques included two models for spatial prediction of hydrometeorological variables. The first involved deterministic and stochastic components, calibrated using two time series (TS). TS-1 consisted of 227 precipitation stations and 62 evaporation stations collected by the Ministry of the Environment and Renewable Natural Resources (M.A.R.N.) in the period 1980-1999. TS-2 included records from 28 precipitation stations and 18 evapotranspiration stations collected by the National Institute of Meteorology and Hydrology (INAMEH) in the period 2015-2018. The second estimated effective precipitation, receiving precipitation maps from ST-2, the runoff coefficient from the prediction of land use and land cover (LULC) and the type of soil. The LULCs were estimated on 59 images from the Landsat 8OLI satellite in the period 2015-2018 applying supervised classification. The validation was carried out with observations from the Hydrological Company of the Center and resulted in coefficients R2 0.95-0.98. The grounwater flow was estimated using information on water levels and lithological profiles from MARN-INAMEH studies. The monthly water production for TS-1 and TS-2 during the rainy season for micro-basins N ° 1 and 2 was 120,000 m³ / month, and 30,000 m³ / month, for a probability of 80% exceedance. The underground contribution was 100 times less than the surface flow.

Key words: satellite images, digital elevation models, stochastic models, deterministic models.

En este estudio se presenta una estimación de la producción hídrica mensual de las microcuencas de las Quebradas Quintana y Cantilote, tributarios de la cuenca del río Paíto, Estado Carabobo. El estudio está fundamentado en una estimación mediante balance hídrico mensual y predicción de la escorrentía directa ocurrida durante dos períodos 1980-2000 y 2015-2018. El balance hídrico mensual se realizó sobre la superficie del terreno, incluyendo componentes de entrada-salida asociados a la precipitación, como principal variable de entrada y las pérdidas de agua representadas por los procesos de infiltración y evaporación. Con respecto a la infiltración, se tomaron en cuenta la influencia de las coberturas naturales, usos y tipos de suelo, así como la evaporación.

Las microcuencas de las Quebradas Quintana y Cantilote no poseen información hidrometeorológica medida por métodos directos dentro de su extensión, lo cual ha conducido a aplicar métodos de predicción espacial soportados en el uso de información producida por equipos satelitales remotos mediante teledetección, tales como modelos de elevación digital de terreno producidos por los satélites ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, en inglés) (Jet Propulsion Laboratory, 2021) y ALOS-PALSAR, siendo PALSAR uno de los instrumentos correspondientes ALOS (Advanced Land Observing Satellite-1, en inglés) (Alaska Satellite Facility, 2021), ambos en un esfuerzo cooperativo entre los gobiernos de los Estados Unidos de América y Japón. Esta tecnología tiene propósitos de contribuir a los campos de la cartografía, la observación precisa de la cobertura terrestre regional, el seguimiento de desastres y la prospección de recursos. Así mismo se usaron imágenes multiespectrales de tecnología satelital para introducir la dinámica de cambios en las coberturas y usos de la tierra en la zona de estudio, producidas por la tercera generación de la serie de satélites LANDSAT (LANDSAT 8OLI) colocados en el espacio por el gobierno de los Estados Unidos de América desde 1972 hasta el presente. Los datos de LANDSAT 8OLI se han convertido rápidamente en la fuente principal de información utilizada por estos satélites debido a que los datos han ofrecido un rendimiento espacial, espectral, radiométrico y geométrico mejorado sobre los datos de los sensores de la primera y segunda generación de la serie de satélites LANDSAT (Chander et al., 2009). Algunas experiencias han validado la clasificación supervisada de imágenes de satélites de la serie LANDSAT a cuencas de Venezuela, incluyendo los ríos Pao (Farías et al., 2018) y Urama (López et al., 2020).

El balance hídrico se realizó mediante la adaptación de métodos de predicción de variables hidrometeorológicas concentradas en el área hacia métodos de predicción espacio-temporal para obtener información autóctona para las microcuencas sin información. Para la predicción de las variables meteorológicas, precipitación y evaporación, se aplicó un modelo geoestadístico clasificado dentro de los modelos estadísticos lineales (probabilísticos) conocido como Kriging Ordinario (Gelfand et al., 2010). Las experiencias de aplicación de modelos geoestadísticos para la predicción de balance hídrico han conducido a establecer funciones matemáticas que se han aproximado satisfactoriamente a las observaciones de las variables meteorológicas en la cuenca del río Pao, la cual ha incluido como una subcuenca a la correspondiente al río Paíto (Farías et al., 2020).

En cuanto a la estimación de la escorrentía superficial ha sido realizada adaptando el método propuesto por el Servicio de Conservación de suelos de los Estados Unidos (U.S. Soil Conservation Service, en inglés) (Guevara y Cartaya, 2004) y un método propuesto por el Centro de Investigaciones Hidrológicas y Ambientales (CIHAM-UC) (Márquez et al., 2020) en una dimensión espacio-temporal para la estimación del componente de lluvia efectiva dentro de la expresión matemática del balance hídrico considerada en este estudio.

El flujo total se ha estimado combinando el flujo de la escorrentía directa con el flujo subterráneo o base para las microcuencas de las Quebradas Quintana y Cantilote. El flujo base proveniente de la filtración del almacenamiento del agua subterránea ha sido cuantificado mediante el principio de la ley de Darcy (Guevara y Cartaya, 2004). En el acuífero del sector La Guacamaya ha sido estimado un flujo subterráneo hasta de 1.58 m³/s en 90 % del área del acuífero, ocurriendo valores de hasta de 9.73 m³/s para el resto del área del acuífero (Márquez et al., 2019b). Así mismo, el balance hídrico mensual en el acuífero del Municipio San Diego, Estado Carabobo ocupando un área de 117 km², se ha cuantificado en una lámina promedio mensual extraída variando entre 77 y 110 mm/mes (aproximadamente 12.87 millones m³/mes) (Márquez et al., 2018b).

El estudio ha incluido las secciones de descripción del área de estudio, métodos, resultados, conclusiones y recomendaciones. En la sección del área de estudio se ha presentado el alcance y la referencia espacial de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote, Estado Carabobo. En la sección de métodos se ha descrito el esquema del método aplicado y las fases de la investigación. En la sección de resultados se han presentado gráficos que han descrito la variación temporal de los componentes del balance hídrico en el período 1980-2000 y 2015-2018. Así como, se han incluido los mapas de predicción espacial de la precipitación total y efectiva mensual usados para la predicción espacio-temporal de las variables en las microcuencas sin información, presentando como muestra al año 2015. Finalmente, se han presentado las conclusiones y recomendaciones derivadas del análisis de los resultados.

Los materiales y métodos empleados para la elaboración de este estudio están asociados en el esquema mostrado en la Figura 1. El método involucró el procesamiento en tres herramientas computacionales MATLAB®, ArcGIS V-10.0, y ENVI V-4.7. Mediante la aplicación de las herramientas contenidas en estos paquetes computacionales se siguieron las fases descritas a continuación (Figura 1):

La delimitación y propiedades de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote fue llevada a cabo usando una imagen cartográfica a escala 1:25,000 producida por el Instituto Geográfico de Venezuela Simón Bolívar (IGVSB), se aplicó un procedimiento de referencia espacial en el entorno de trabajo de ArcGIS V. 10.0 para la localización de la zona de estudio y comparar la red hídrica de las quebradas Quintana y Cantilote con la red producida usando modelos de elevación digital de los satélites ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, en inglés) y ALOS-PALSAR.

El modelo de elevación digital (MED) ASTER fue adquirido desde el sitio web EarthExplorer (https://earthexplorer.usgs.gov/>https://earthexplorer.usgs.gov/) del U.S. Geological Survey (USGS). Cuatro escenas fueron adquiridas para cubrir la cuenca del río Pao, cuyos archivos se identifican como ASTGTM2_N09W068 (por ejemplo este código indica, 09 grados de latitud norte y 68 grados de longitud oeste), ASTGTM2_N09W069, ASTGTM2_N010W068, ASTGTM2_N10W069. Las características generales de cada escena ASTER son: tamaño de mosaico (3601 x 3601 (1 x 1)), tamaño de pixel (1 arc-second, aproximadamente 30 m en el ecuador), y sistema de coordenadas geográficas referenciado para referenciado al geoide del Sistema Geodésico Mundial de 1984 (WGS84) / Modelo Gravitacional de la Tierra de 1996 (EGM96) (Land Processes Distributed Active Archive Center (DAAC), 2011).

El modelo de elevación digital (MED) ALOS-PALSAR fue adquirido desde el sitio web Alaska Satellite Facility (https://asf.alaska.edu/). Los modelos digitales de elevación se crean utilizando el procesamiento de SAR (Synthetic Aperture Radar ) interferométrico. Según Japan Aerospace Exploration Agency (2008), el radar de apertura sintética de banda L (PALSAR; 1.270 MHz / 23,5 cm) transportado en ALOS es, en principio, capaz de realizar observaciones con un gran número de combinaciones diferentes de polarización, ángulos fuera del nadir y resolución. Con el fin de garantizar la uniformidad cronológica y espacial, se han seleccionado los siguientes tres modos.

Según Japan Aerospace Exploration Agency (2008), el nivel de procesamiento de las escenas de ALOS-PALSAR 1.5 implica que después de realizar la compresión de azimut de alcance y de múltiples vistas, se realizan correcciones radiométricas y geométricas de acuerdo con la proyección del mapa. Los modos observacionales de ALOS-PALSAR 1.5 abarcan fino (polarización individual y dual), modo de escaneo SAR (Synthetic Aperture Radar, por sus siglas en inglés), modo de enlace descendente directo y el modo de polarimetría. La definición de la escena PALSAR adquirida en modo de escaneo SAR se caracteriza por un espaciamiento de pixel de 12.5 m, tamaño de imagen (rango x azimut) de 250 x 350 km, tamaño de cuadro este-oeste (3500 píxeles), tamaño de cuadro sur-norte (2500 píxeles). Cuatro escenas de ALOS-PALSAR fueron adquiridas para cubrir la cuenca del río Pao, cuyos archivos se identifican como AP_02335_FBS_F0180, AP_02335_FBS_F0190, AP_02758_FBS_F0180, AP_02758_BS_F0190.

En el entorno de ArcGIS V-10.0, las escenas de los satélites ASTER y ALOS-PALSAR fueron proyectadas en el plano al transformar las coordenadas geográficas a coordenadas proyectadas aplicando el método Universal Transverse Mercator (UTM), usando las Zona UTM 19, Datum WGS84 y elipsoide WGS84. Posteriormente se realizó un mosaico consistente de los cuatro MEDs hacia un único raster. Cada raster dentro del mosaico poseía la misma cantidad de bandas y la misma profundidad de bit.

Una vez preparados los MEDs ASTER y ALOS-PALSAR, las microcuencas fueron delimitadas usando la herramienta de cuenca hidrográfica dentro del módulo de hidrología contenido en la caja de herramientas de Análisis Espacial de ArcGIS 10.0. La delimitación de la cuenca requirió como entradas un mapa de dirección de flujo generado a partir de un MDE y un archivo vectorial de puntos conteniendo el punto de la desembocadura de las microcuencas sobre el río Paito, obtenido desde la cartografía 1:25,000. La herramienta de dirección de flujo crea un ráster de dirección de flujo desde cada celda hasta su vecina con la pendiente descendente más empinada. La herramienta dio como resultado mapas raster de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote. Los mapas raster de cada microcuenca fueron convertidos desde raster a polígono usando herramientas de conversión dentro del entorno ArcGIS 10.0. Los polígonos de divisoria de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote fueron superpuestos encontrando coincidencia total.

En cuanto a las propiedades de la cuenca, la pendiente del terreno expresada en porcentaje fue determinada usando como entrada al MED-ALOS PALSAR para cada microcuenca, usando las herramientas de superficie en ArcGIS 10.0.

La delineación y propiedades de la red hídrica de las quebradas Quintana y Cantilote fue llevada a cabo usando los MED, MED-ASTER y MED-ALOS PALSAR, en conjunto con las herramientas del módulo de hidrología en ArcGIS 10.0 para generar mapas de dirección de flujo, flujo acumulado y corrientes. Las capas de la red hídrica generada a través de cada MED fueron superpuestas encontrando total coincidencia. Adicionalmente se usó la herramienta de clasificación de corrientes para asignar órdenes a la red hídrica.

Los modelos para la predicción de la distribución espacio-temporal de variables meteorológicas de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote se aplicaron para la precipitación y evaporación mediante el módulo de análisis geoestaditico en ArcGIS 10.0. Los datos meteorológicos en la escala mensual fueron adquiridos en dos series de tiempo, la serie de tiempo No. 1 corresponde al período 1980-2000 producida por el Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales (MARN) y la serie de tiempo No. 2 producida por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMEH) en el período 2015-2018. La serie de tiempo No. 1 incluyó valores mensuales de precipitación medida con pluviografo, usando un tipo de medidor que observa y registra la precipitación automáticamente. El registro automático se basó en un medidor de peso con un registrador de datos de gráfico de bandas. La evaporación fue medida con tina de evaporación tipo A (World Meteorological Organization, 2008).

La información correspondiente al período 2015-2018 fue adquirida usando para la precipitación, cubo basculante como colector de lluvia, calibrado de fábrica para medir 0.01 ” (0.2 mm) de lluvia con cada tip (contacto entre el cubo y el sensor) y un sistema de telemetría con transmisores de radio UHF (frecuencia ultra alta) (Meza y Vargas, 2007). La evapotranspiración (ET) es una medida de la cantidad de vapor de agua devuelto al aire en un área determinada. Combina la cantidad de vapor de agua devuelto a través evaporación (de superficies húmedas) con la cantidad de vapor de agua que regresa a través transpiración (exhalación de humedad a través de los estomas de la planta) para llegar a un total (Guevara y Cartaya, 2004). Efectivamente, ET es lo opuesto a la lluvia y se expresa en las mismas unidades de medida (pulgadas, milímetros). Las estaciones del sistema automatizado del INAMEH usan temperatura del aire, humedad relativa, velocidad promedio del viento y datos de radiación solar para estimar la ET, que se calcula una vez cada hora, requiriendo contar con un sensor de radiación solar (Meza y Vargas, 2007).

Las predicciones se basaron en un modelo que combina componentes determinísticos y estocásticos (Márquez et al., 2019a):

Donde la variable objetivo Z está asociada a alguna ubicación, µ es la función estacionaria constante (media global) y ξ’(s) la parte estocástica espacialmente correlacionada de la variación. Las predicciones se hacen como en Metheron, (1963) introduciendo al análisis de datos puntuales, la derivación y el trazado de las llamadas semivarianzas - diferencias entre los valores vecinos:

Donde Z(S_i) es el valor de la variable objetivo en alguna ubicación muestreada y Z(S_i+h) es el valor del vecino a la distancia Si+h. Las semivarianzas frente a sus distancias producen un variograma experimental estándar. A partir del variograma experimental, se puede ajustar utilizando algunos de los modelos de variogramas autorizados, como lineal, esférico, exponencial, circular, Gaussiano, Bessel, potencia y similares (Goovaerts, 2000).

La validación del método de predicción de Kriging Ordinario para la estimación de las variables meteorológicas de las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote se realizó mediante la comparación de las estimaciones en las variables de precipitación y evaporación con las mediciones de la estación meteorológica ubicada en el embalse Pao Cachinche y reportadas en balances hídricos elaborados por la empresa hidrológica HIDROCENTRO, (Márquez et al., 2015).

La estimación de la precipitación efectiva en las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote se realizó mediante la aplicación del método del U.S. Conservation Service (US-SCS) (Guevara y Cartaya, 2004). El método US-SCS comúnmente conocido como el método del número de curva (CN), cuyo objetivo es calcular las abstracciones de agua de una tormenta. En este método la precipitación de excesos (profundidad de escorrentía superficial) es una función de la precipitación total en la cuenca, de un parámetro de abstracción y del número de curva de escorrentía (CN).

En este estudio, para la aplicación del modelo US-SCS se determinaron los componentes adaptados a variables espacialmente distribuidas. La descripción detallada de la estimación de la distribución espacial a través de raster de tres componentes del modelo US-SCS (usos y coberturas terrestres, tipo de suelo y coeficientes de escorrentía). En forma resumida, la información requerida fue estimada como se indica a continuación:

En cuencas grandes, parte del agua infiltrada retorna como flujo sub-superficial o subterráneo, pero no son consideradas en el análisis de tormentas puesto que tienen un tiempo de retardo suficientemente largo como para no influenciar el hidrograma de escorrentía directa. De acuerdo con lo anterior, la escorrentía es estimada mediante la Ecuación 3

El análisis de la frecuencia de ocurrencia de la precipitación efectiva en las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote se realizó extrayendo una muestra de datos de los mapas de precipitación efectiva en la escala mensual en el período 2015-2018 para las microcuencas Quintana y Cantilote, mediante la generación de un vector que fue ingresado en una herramienta para generar histogramas y prueba de bondad de ajuste de funciones probabilísticas a las variable de estudio, dentro del módulo de estadística de MATLAB®. Los resultados obtenidos corresponden con histogramas, gráficos de probabilidad de excedencia de la precipitación efectiva y prueba de la máxima verosimilitud como criterio para la selección de la función de distribución probabilística para la precipitación efectiva.

La predicción espacio-temporal del flujo subterráneo en las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote se realizó usando la base de datos del Ministerio del Poder Popular para el Ambiente (MPPA), la cual facilitó la información sobre 255 perfiles estratigráficos de suelo obtenidos desde los registros de pozos de explotación de agua subterránea registrados en el MPPA en el período 1971-2015. La predicción del flujo subterráneo se llevó a cabo usando el módulo de aguas subterráneas de ArcGIS 10.0, el cual realiza la estimación del flujo basado en la Ley de Darcy (Guevara y Cartaya, 2004). La herramienta requiere mapas de niveles estáticos de agua en pozos, porosidad efectiva, espesor saturado, permeabilidad, transmisividad.

Los mapas de niveles de agua referenciados con respecto al nivel del mar. Los mapas de descenso de nivel de agua en los pozos fueron obtenidos aplicando el método de Kriging Ordinario. Posteriormente, se realizó la referencia con respecto al terreno mediante la diferencia con respecto al MED-ALOS PALSAR. Las propiedades de suelo referentes a porosidad efectiva, espesor saturado, permeabilidad y transmisividad fueron configuradas de acuerdo a valores reportados en la bibliografía de mecánica de suelos (Lambe y Whitman, 1990).

El área de estudio está constituida por dos microcuencas correspondientes a las corrientes principales representadas por las quebradas Quintana y Cantilote, las cuales son tributarios del río Paíto (Figura 2).

La microcuenca de la quebrada Quintana se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas asociadas a los meridianos cuya longitud varía entre O 68°10’30” y O 68°07’30” y latitud comprendida entre los paralelos N 9° 59’ 00” y N 9° 56’00” (Figura 2). El área de la microcuenca de la quebrada Quintana es de 8.23 km² (Tabla 1). Las características de las corrientes de la microcuenca de la quebrada Quintana se pueden observar en la Figura 1a, donde se observa que la longitud de la corriente principal de la quebrada Quintana es de 6.98 km, el orden máximo de la red hídrica correspondiente a la corriente principal es de 5, drenada mayormente por 20.75 km de corrientes de orden 1 y una longitud total de corrientes de 39.74 km. Las variaciones de las elevaciones de terreno dentro de la microcuenca de la quebrada Quintana se pueden observar en la Figura 2b, donde se observa que por encima del 20 % del área desde las cabeceras de la microcuenca, ésta posee una variación suave de las elevaciones del terreno indicando que la mayor parte de la microcuenca es una planicie. Este comportamiento es confirmado en el mapa de pendientes de terreno (Figura 2c), donde se observa que la extensión del área cubierta por las pendientes despreciables y suaves es representativa en la mayor parte de la microcuenca tomando como referencia al cauce principal, el cual se encuentra dentro de las pendientes clasificadas como despreciables (< 1 %). Las pendientes de terreno de la microcuenca Quintana menores a 20 % ocurren con una frecuencia mayor entre 80 y 100 %, siendo la pendiente ponderada de 19.22 % (Tabla 1). Así como la pendiente ponderada del cauce principal de 1.23 % (Tabla 1).

La microcuenca de la quebrada Cantilote se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas asociadas a los meridianos cuya longitud varía entre O 68°08’30” y O 68°07’00” y latitud comprendida entre los paralelos N 9° 57’ 00” y N 9° 58’30” (Figura 2). El área de la microcuenca de la quebrada Cantilote es de 2.09 km² (Tabla 1). Las variaciones de las elevaciones de terreno dentro de la microcuenca de la quebrada Cantilote se pueden observar en la Figura 2e, donde se observa que por encima del 20 % del área desde las cabeceras de la microcuenca, ésta posee una variación suave de las elevaciones del terreno indicando que la mayor parte de la microcuenca es una planicie. Este comportamiento es confirmado en el mapa de pendientes de terreno (Figura 2f), donde se observa que la extensión del área cubierta por las pendientes despreciables y suaves es representativa en la mayor parte de la microcuenca tomando como referencia al cauce principal, el cual se encuentra dentro de las pendientes clasificadas como despreciables (< 1 %).

El balance hídrico fue estimado para las microcuencas de las Quebradas Quintana y Cantilote para dos series de tiempo. La serie de tiempo No. 1 abracó el período 1980-2000 y la serie de tiempo No. 2 se correspondió con el período 2015-2018.

El balance hídrico para la serie de tiempo No. 1 fue estimado haciendo la diferencia entre los mapas raster de precipitación media mensual y evapotranspiración media mensual, ponderada por el área para las microcuencas de las quebradas Quintana y Cantilote. La predicción espacial de las variables meteorológicas fue llevada a cabo mediante la aplicación del método de Kriging Ordinario desde la información registrada por el Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales (MARN). Los resultados de la predicción de las variables meteorológicas, precipitación media mensual y evaporación media mensual, se obtuvieron desde 227 estaciones de monitoreo de precipitación y 62 estaciones de monitoreo de evaporación administradas por el MARN para el período 1980-2000.

Para ambas microcuencas, en el período seco (enero-marzo), la precipitación mensual se encontró por debajo de 30 mm/mes (Figuras 3a-c,4a-c). En el período lluvioso, la precipitación varió entre 50 y 230 mm/mes (Figuras 4a-5a) para el 25 y 50 % de tiempo (Figura 4). Así mismo, ocurren valores mínimos y máximos durante los meses de época lluviosa, donde la precipitación ocurrió variando entre 30 y 250 mm/mes, como ejemplo, el mes de mayo presenta la mayor aleatoriedad en los valores. La máxima precipitación es observada en los meses desde mayo a agosto, correspondiente a 250 mm/mes. Los diagramas de cajas y bigotes muestran que existe escasa varianza de la precipitación dentro de cualquier mes en la época seca en los valores estimados para 1980-1999 (Figuras 3a-4a), la cual varió entre 5 y 10 mm/mes, ocurriendo en un 25 a 50 % del tiempo, mientras que la varianza se incrementa entre 40 y 50 mm/mes dentro de cualquier mes ubicado en la estación lluviosa para el período 1980-1999 (Figuras 3a-4a). Algunos valores atípicos de la precipitación mensual ocurrieron, asociados con aquellos puntos más allá de 1.5 veces el rango intercuartil (ancho de caja) por arriba o debajo de la caja, indicados por un punto símbolo, que fueron encontrados en los meses secos (enero, febrero, abril, noviembre y diciembre).

En cuanto a la evaporación (E) (Figuras 3b-4), fue encontrado que toma los valores más altos y la mayor varianza (40-60 mm/mes), para la estación seca (enero-abril), variando entre 180 y 260 mm/mes.

Durante el período lluvioso, la E se vuelve más predecible debido a que la varianza disminuye significativamente (10 mm/mes). Además, los valores en el rango intercuartilico donde se ubican entre un 25 y 50 % de los valores, variaron entre 130 y 150 mm/mes (Figura 3), siendo un rango de ocurrencia estable durante el período lluvioso.