La vida en la región amazónica está principalmente relacionada con la estacionalidad del régimen hidrológico fluvial. La riqueza de la biodiversidad y productividad de la llanura de inundación depende de los nutrientes y la materia orgánica que son transportados por los ríos en los sedimentos en suspensión, desde los Andes hacia el océano Atlántico. Sin embargo, poco se conoce sobre la influencia de la variabilidad hidrológica y pluvial en los flujos sedimentarios. Para abordar esta brecha, analizamos 3069 muestras superficiales de agua y sedimentos recolectadas en el centro del río, cada 10 días durante el período 1995-2014, en 6 estaciones ubicadas en el río Amazonas y sus tributarios. Este análisis se ha realizado haciendo una distinción del tamaño de las partículas, sedimentos finos (arcilla y limo) y sedimentos gruesos (arena). Considerando esta distinción, se e...

The biodiversity and productivity of the Amazon floodplain depend on nutrients and organic matter transported with suspended sediments. Nevertheless, there are still fundamental unknowns about how hydrological and rainfall variability influence sediment flux in the Amazon River. To address this gap, we analyzed 3069 sediment samples collected every 10 days during 1995–2014 at five gauging stations located in the main rivers. We have two distinct fractions of suspended sediments, fine (clay and silt) and coarse (sand), which followed contrasting seasonal and long-term patterns. By taking these dynamics into account, it was estimated, for first time, in the Amazon plain, that the suspended sediment flux separately measured approximately 60% fine and 40% coarse sediment. We find that the fine suspended sediments flux is linked to rainfall and higher coarse suspended sediment flux is relat...

Universidad Nacional Agraria La Molina. Escuela de Posgrado. Maestría en Recursos Hídricos

El proyecto MoSARD, es una iniciativa de los doctores Sergio Morera, Elisa Armijos y Raúl Espinoza, investigadores científicos de la Subdirección de Ciencias de la Atmósfera e Hidrósfera del Instituto Geofísico del Perú (IGP), que tiene como objetivo continuar con estudios que contribuyan con el entendimiento de los procesos de transporte y la dinámica del ciclo de sedimentos ya sea en laderas o sistemas hídricos. Generando información inédita, así como estudios técnico-científicos que faciliten la gestión-mitigación de las modificaciones abruptas en los ecosistemas Andinos, zonas de piedemonte, costero y la llanura amazónica. El proyecto está vinculado con instituciones gubernamentales, proyectos nacionales e internacionales, así como centros académicos; para en conjunto actuar de manera eficiente frente a la presencia de eventos de riesgos climáticos y/o geológico...

La costa peruana es la región que sustenta la mayor actividad económica del país. No obstante, dicha región es altamente afectada por eventos climáticos extremos como el Fenómeno El Niño (FEN). El FEN está asociado a precipitaciones elevadas en el período de enero a marzo en la costa norte del Perú (Woodman. 1997; Woodman y Takahashi, 2014), las cuales incrementan el volumen de agua en los ríos y promueven el arrastre de grandes cantidades de sedimentos. La acumulación de estos sedimentos provoca la colmatación de los ríos haciendo que estos se desborden. Morera et al. (2017), identifican que durante el FEN los flujos sedimentarios en la costa peruana se incrementan en aproximadamente un 60%.

La agricultura ribereña en épocas de recesión del caudal (junio-octubre) es una de las actividades económicas más importantes de la llanura amazónica. Sin embargo, esta labor se ve afectada por los conocidos “repiquetes”, los cuales son inundaciones repentinas que se desarrollan en plena época de recesión debido a la reversión en el nivel del río. Utilizando datos diarios de nivel del río obtenidos de las reglas limnimétricas de las estaciones localizadas en los ríos Amazonas, Marañón y Ucayali, durante el período 1996-2018; se pudo determinar que de los 73 repiquetes observados en el río Amazonas (reversión ≥ 20 cm), el 64 % de ellos fueron precedidos por repiquetes solo en el río Marañón, y el 5 % fueron repiquetes originados solo en el río Ucayali. El 21 % de los eventos fueron antecedidos por repiquetes en ambos ríos y 10 % no tuvieron precursor aguas arr...

Una de las actividades económicas importantes en la llanura amazónica es la agricultura de ciclo corto en los meses de recesión, sin embargo, esta se ve afectada por inundaciones repentinas. Estos eventos identificados por las reversiones en el nivel del río son conocidos localmente como repiquetes y su génesis ha sido poco estudiada. Utilizando los niveles registrados en dos estaciones limnimétricas localizadas en los ríos Marañón y Ucayali, aguas arriba de la confluencia para formar el río Amazonas; se pudo identificar que los repiquetes, ocurridos próximos a la estación de Tamshiyacu (río Amazonas), son producidos principalmente por eventos observados en el río Marañón. El origen de los repiquetes en el río Marañón está relacionado al aporte de las lluvias ocurridas en el norte de la cuenca en los Andes ecuatorianos y peruanos. Estos primeros resultados son un avan...

This study focuses on the confluence of two major rivers of the world, the Solimões River (white waters) and Negro River (black waters). Surface suspended sediment samples (SSC) and spectroradiometer taken along transverse profiles at 500 m intervals over a distance of 10 km, as well as satellite images (MODIS) during the hydrological year, were used to follow suspended sediment variability. In January and February, the confluence is dominated by white waters from the Solimões River in the two banks, and in June and July in the right bank by black waters from the Negro River and in the left bank by clear waters from the Solimões River. We found that indirect tools, such as reflectance obtained by spectrometer or MODIS images, can be used to determine surface suspended sediments in a contrasting zone.

The Andes-Amazon transition region features critically important ecological services on the local, regional and global scales. This region is among the rainiest zones in the world, with rainfall rates of up to 7000 mm/year. However, the physical mechanisms leading to the existence of these “precipitation hotspots” remain poorly known. Here, we attempt to disentangle the controlling atmospheric mechanisms exerted by local topographic structures that started to uplift about 5–10 million years ago in response to the Nazca Ridge subduction, in the vicinity of the Quincemil hotspot, the most intense of them. We first use the Weather Research and Forecasting model to conduct sensitivity tests to planetary boundary layer parameterizations at 5 km horizontal grid spacing during the austral summer of 2012–13. After finding the most suitable configuration in terms of the diurnal cycle of r...

Study region: The Amazonas River and its tributaries (Peru), where riparian farmers face hydro-logical events that put their lowland crops at high risk of production loss during the flood recession period. Study focus: This paper analyzes the hydro-meteorological mechanisms over the Andes-Amazon basins that produce “repiquetes”, which are sudden reversals of the river stage. They are defined and characterized for the period 1996–2018 by using river stage data from three hy-drological gauging stations for the Amazonas, Mara ̃n ́on and Ucayali Rivers. Daily rainfall and low-level winds depict the large-scale atmospheric patterns associated with repiquetes. New hydrological insights: Among 73 significant repiquetes (reversal ≥20 cm) observed in the Amazonas River, 64 % were preceded by repiquetes only in the Mara ̃n ́on River, 5 % by repiquetes only in the Ucayali River, 21 % by...

La región de Tumbes, ubicada en el norte de Perú, se ve afectada por los fenómenos climáticos de El Niño y La Niña. El Niño provoca una intensa precipitación, lo que resulta en altos flujos de agua y generación de sedimentos. En cambio, La Niña conlleva déficits de precipitación, resultando en flujos líquidos más bajos y cargas de sedimentos menores en comparación con El Niño. El objetivo de este estudio es analizar los perfiles verticales de velocidad de flujo y la concentración de sedimentos en suspensión medidos en la estación hidrométrica El Tigre en el río Tumbes, ubicado a 50 km río arriba del estuario del Océano Pacífico, durante los períodos de inundación en los eventos de El Niño de 2017 y La Niña de 2018. Los perfiles verticales de velocidad de flujo, medidos utilizando un medidor de corriente de efecto Doppler, se modelaron aplicando la distribució...

El presente avance de investigación evalúa el realismo de la climatología histórica (1981-2005) de la precipitación de verano en la zona de transición Andes-Amazonía a partir de las simulaciones del experimento regional coordinado de reducción de escala (CORDEX, por sus siglas en inglés) para Sudamérica. Los resultados preliminares muestran que no habría una relación aparente entre la performance del modelo y la resolución espacial en cuanto a la reproducción de las climatologías de precipitación, cuando se esperaría que los modelos tengan un mejor rendimiento, es decir, reproduzcan mejor las precipitaciones al tener una resolución espacial más alta o más fina. En conclusión, será necesaria la aplicación de modelos regionales de resolución espacial más fina y realizar experimentos de sensibilidad con diferentes parametrizaciones físicas para lograr mejorar el re...

Regional climate models (RCMs) are widely used to assess future impacts associated with climate change at regional and local scales. RCMs must represent relevant climate variables in the present-day climate to be considered fit-for-purpose for impact assessment. This condition is particularly difficult to meet over complex regions such as the Andes-Amazon transition region, where the Andean topography and abundance of tropical rainfall regimes remain a challenge for numerical climate models. In this study, we evaluate the ability of 30 regional climate simulations (6 RCMs driven by 10 global climate models) to reproduce historical (1981–2005) rainfall climatology and temporal variability over the Andes-Amazon transition region. We assess spatio-temporal features such as spatial distribution of rainfall, focusing on the orographic effects over the Andes-Amazon “rainfall hotspots” re...

Los Modelos Climáticos Regionales (RCMs, por sus siglas en inglés) son ampliamente utilizados para evaluar los impactos futuros asociados al cambio climático a escalas locales y regionales; sin embargo, su capacidad para ser utilizados en estudios de impacto del cambio climático debe ser evaluada a partir de la representación de variables relevantes del clima, como la precipitación. En este estudio se evaluó la capacidad de 30 simulaciones regionales del clima (6 RCMs forzados por 10 Modelos Climáticos Globales) para reproducir las climatologías históricas (1981-2005) de la precipitación sobre la región de transición Andes-Amazonía, una zona de alta complejidad topográfica. Nos enfocamos en la distribución espacial de la precipitación, la precipitación orográfica sobre las áreas de hotspots de precipitación andino-amazónicas, y la variabilidad estacional. Encontramo...

El proyecto “Origen, frecuencia y magnitud de los repiquetes, su impacto en la agricultura amazónica y en el transporte de sedimentos, utilizando sensoramiento remoto”, financiado por PROCIENCIA, tuvo como objetivo estudiar las características climatológicas e hidrológicas que producen inundaciones repentinas (conocidos como repiquetes) en las riberas de los ríos amazónicos, las cuales afectan la agricultura ribereña. En los meses de vaciante (junio-octubre) se aprovechan las tierras fértiles de las playas que se forman en las riberas del río Amazonas, con cultivos de ciclo corto, siendo el arroz el más importante por su consumo interno e ingreso económico. Utilizando datos de fotogrametría de la orilla izquierda del río Amazonas, frente a la ciudad de Tamshiyacu (ubicada a 50 km aguas arriba de la ciudad de Iquitos), junto con datos batimétricos y la serie de datos de ...

Study región: The western Amazon basin at Tamshiyacu gauging station (near the Iquitos City) hosts floodplain agriculture that can be affected by the sudden reversal in direction of water levels known as “repiquetes” that produce intermittent flooding. Study focus: This study assesses repiquete flooding risk in riparian crop areas based on statistical analyses of repiquete events registered from 1996 to 2018, hydraulic modeling to estimate flooded extension, and assessment of climatological characteristics during the formation of repiquetes. New hydrological insights: Floods (≥ 20 cm) produced by repiquetes in riparian crop areas between 83.00 and 88.00 m above sea level (masl) occur 1.8 times per year. However, not all elevation ranges have the same flooding risk to crops. Terrain elevations between 85.31 and 87.00 masl have a reduced flooding risk of 0.35 per year. Likewise, are...

Fluvial sediment dynamics plays a key role in the Amazonian environment, with most of the sediments originating in the Andes. The Madeira River, the second largest tributary of the Amazon River, contributes up to 50% of its sediment discharge to the Atlantic Ocean, most of it provided by the Andean part of the Madeira basin, in particular the Beni River. In this study, we assessed the rainfall (R)-surface suspended sediment concentration (SSSC) and discharge (Q)-SSSC relationship at the Rurrenabaque station (200 m a.s.l.) in the Beni Andean piedmont (Bolivia). We started by showing how the R and Q relationship varies throughout the hydrological year (September to August), describing a counter-clockwise hysteresis, and went on to evaluate the R–SSSC and Q–SSSC relationships. Although no marked hysteresis is observed in the first case, a clockwise hysteresis is described in the second....

The Madeira River is the second largest Amazon tributary, contributing up to 50% of the Amazon River’s sediment load. The Madeira has significant hydropower potential, which has started to be used by the Madeira Hydroelectric Complex (MHC), with two large dams along the middle stretch of the river. In this study, fine suspended sediment concentration (FSC) data were assessed downstream of the MHC at the Porto Velho gauging station and at the outlet of each tributary (Beni and Mamoré Rivers, upstream from the MHC), from 2003 to 2017. When comparing the pre-MHC (2003–2008) and post-MHC (2015–2017) periods, a 36% decrease in FSC was observed in the Beni River during the peak months of sediment load (December–March). At Porto Velho, a reduction of 30% was found, which responds to the Upper Madeira Basin and hydroelectric regulation. Concerning water discharge, no significant change ...