Resumo A presente pesquisa avaliou a distribuição espacial do risco de seca na bacia hidrográfica do lago Titicaca localizada em território peruano para uma escala de distrito, com base em perigo e vulnerabilidade. O perigo foi quantificado com o déficit de precipitação usando índice de Precipitação Padronizado (SPI, por suas siglas em inglês), para uma escala de tempo de três meses; e a vulnerabilidade foi obtida de acordo com os indicadores socioeconômicas e físicas da bacia. Os resultados mostram que a seca é fortemente modulada por condições anômalas de TSM dos oceanos circundantes, principalmente pela região do Pacífico. Na Bacia do Lago Titicaca, foi identificado que aproximadamente 50% dos distritos apresentam alto a muito alto risco de seca, localizados principalmente no Noroeste, centro-leste, e centro-sul da bacia. Esses distritos apresentam um maior déficit de precipitação e apresentam indicadores mais vulneráveis ao perigo de seca devido ao facto de depender economicamente de uma agricultura de sequeiro precária e de um sistema de pecuária extensiva e mista. Nesta área estão as províncias mais importantes da região alto-andino, como Puno, San Roman, Azángaro, Melgar e Carabaya, e destacam-se distritos como Puno e Juliaca considerado o capital econômico do departamento de Puno.

Abstract The present research has assessed the spatial distribution of drought risk in the Titicaca Lake Basin located in Peruvian territory for a district scale, based on hazard and vulnerability. Drought hazard has been quantified with the deficit of precipitation using the Standardized Precipitation Index (SPI) for a time scale of 3-months, and the vulnerability has been obtained according to the socio-economic and physical indicators of the Basin. The results show that the drought is strongly modulated by anomalous SST conditions of the surrounding Oceans, mainly by the Pacific region. Over the Titicaca Lake Basin was identified that about 50% of districts present a high to very high risk of drought mainly, in the northwestern, central-east, and central-south of the Basin. These districts have a larger deficit of precipitation and showed indicators that are more vulnerable to the drought hazard due to that economically depends on precarious rainfed agriculture and an extensive and mixed livestock system. Within this area are the most important provinces of the high-Andean region, such as Puno, San Roman, Azángaro, Melgar, and Carabaya, and outstanding districts as Puno and Juliaca, considered the economic capital of the department of Puno.

Abstract The aggressiveness of the rain contributes to the erosivity of the soil in high mountain regions, and therefore to the sedimentation in the lower part of the watershed. The reduction of uncertainty about the aggressiveness of rain in coastal and Andean regions contributes to the formulation of mitigation measures that contribute to the reduction of erosion and loss of nutrients. Fournier indices, Modified Fournier and precipitation concentration, provide the ability to estimate the spatial and temporal distribution of the aggressiveness of the rain. This study presents a spatial and temporal analysis of climatic aggressiveness in the Guayas river watershed located on the coast and the equatorial Andes. Registered monthly data of 30 rainfall stations for the period 1968-2014 was selected. Homogeneous precipitation zones were determined by the k-means method. The results indicated two predominant homogenous regions, the first located to the west in the coastal and Andean zone (85.2% of the area of the Watershed), with a high and very high aggressiveness index, while the distribution of precipitation in the second region (High mountain) resulted from very low to low aggressiveness. The greater potential aggressiveness of rain corresponds to a greater accumulation of average annual rainfall, which indicates a high seasonal influence of rainfall, that is, a greater amount of rainfall can precipitate in a reduced number of consecutive months. The concentration values reveal a regional gradient in the east-west direction, which goes from moderately to strongly seasonal. The trend analysis of the monthly rainfall concentration shows no significant changes in the study period. However, our findings explain why the western and southern region of the Guayas river watershed is exposed to sedimentation problems in the lower part, product of the erosive capacity of rain in the higher and middle part of the watershed.

Resumen La agresividad de la lluvia contribuye a la erosividad del suelo en regiones de alta montaña, y por tal a la sedimentación en la parte baja de la cuenca. La reducción de incertidumbre acerca de la agresividad de la lluvia en regiones costeras y andinas contribuye a la formulación de medidas de mitigación que contribuyan a la reducción de erosión y pérdida de nutrientes. Los índices Fournier, Fournier modificado y de concentración de precipitación proveen la capacidad de estimar la distribución espacial y temporal de la agresividad de la lluvia. Este estudio presenta un análisis de la lluvia mediante estos índices de agresividad en la cuenca del río Guayas ubicada en la costa y Andes ecuatoriales. Se seleccionó datos mensuales registrados de 30 estaciones pluviométricas para el periodo 1968-2014. Se determinó zonas homogéneas de precipitación mediante el método k-means. Los resultados indicaron dos regiones homogeneas predominantes, la primera ubicada al oeste en la zona costera y andina (85.2% del área de la cuenca), con un índice de agresividad alto y muy alto, mientras que la distribución de la precipitación en la segunda región (Alta montaña) resultó de muy baja a baja agresividad. La mayor agresividad potencial de la lluvia le corresponde una mayor acumulación de precipitación promedio anual, lo que indica una alta influencia estacional de las lluvias, i.e, una mayor cantidad de lluvia puede precipitar en un número reducido de meses consecutivos. Los valores de concentración revelan una gradiente regional en dirección este-oeste, que va de moderadamente a fuertemente estacional. El análisis de tendencias de la concentración de lluvia mensual no muestra cambios significativos en el periodo de estudio. No obstante, nuestros hallazgos explican el porqué la región oeste y sur de la cuenca del río Guayas está expuesta a problemas de sedimentación en la parte baja, producto de la capacidad erosiva de la lluvia en la parte alta y media de la cuenca.

The aim of this research was to evaluate the gridded precipitation products of the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) and the Global Precipitation Measurement (GPM), in hydrological modeling in the Huancané river basin of the Peruvian Altiplano. When comparing the average daily rainfall of the 3B42RT, 3B42V7 and IMERG products with respect to the average daily rainfall of the basin (April 2014 - December 2015), IMERG best represents the precipitation patterns (R2: 0.38) but does not adequately quantify the intensity (BIAS: -32%). The 3B42V7 product captures the rain intensity very well in contrast to the 3B42RT, which presents high overestimates. An evaluation of these uncorrected products in the hydrological model GR4J, shows that, the 3B42V7 product is the best option for the estimation of the discharges in avenue periods. However, when correcting the bias to the IMERG average, rainfall estimates improve (R2: 0.9; BIAS: -10.1%), therefore, corrected IMERG would be the best precipitation product. These preliminary results are limited to the analysis of a short period, however, as more IMERG data are released, more studies will be needed to explore their usefulness in hydrology and climate change.

El objetivo de esta investigación fue evaluar los productos grillados de precipitación de la Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) y de la Global Precipitation Measurement (GPM), en el modelamiento hidrológico en la cuenca del río Huancané, del Altiplano peruano. Al comparar la precipitación media diaria de los productos 3B42RT, 3B42V7 e IMERG respecto a la lluvia media diaria de la cuenca (abril 2014 - diciembre 2015), IMERG representa mejor los patrones de precipitación (R2: 0,38) pero no cuantifica adecuadamente la intensidad (BIAS: -32%). El producto 3B42V7 capta muy bien la intensidad de lluvia en contraste con el 3B42RT que presenta elevadas sobrestimaciones. Una evaluación de estos productos sin corregir en el modelo hidrológico GR4J, evidencia que, el producto 3B42V7 es la mejor opción para la estimación de las descargas en periodos de avenida. Sin embargo, al realizar la corrección del sesgo al promedio de IMERG, las estimaciones de lluvia mejoran (R2: 0,9; BIAS: -10,1%), en consecuencia, IMERG corregido sería el mejor producto de precipitación. Estos resultados preliminares están limitados al análisis de un corto periodo, sin embargo, a medida que se liberan más datos del IMERG, serán necesarios más estudios que exploren su utilidad en aspectos de hidrología y cambio climático.

The impacts of El Niño (EN) and La Niña (LN) in rainfall in Peru are evaluated using monthly data (1965-2007) of 155 stations distributed over the three hydrographic drainages of Peru: 85 in the Pacific (VP), 21 in the Lake Titicaca (VT) and 49 in the Amazon (VA). To classify El Niño and La Niña is used the Index Troup Southern Oscillation (SOI) based on hydrological years (September to August). Using these values was reclassified as strong El Niño (ENF) moderate El Niño (ENM), moderate La Niña (LNM) and strong La Niña (LNF). The results show that only during ENF and LNF events exhibit a high percentage of stations with significant anomalies of precipitation and mainly located in the VP and VT during the December to May period. Our analysis confirms that the northern part of the VP has an increased rainfall during ENF, while the southern Andean region of the VP has decreased (increased) rainfall during ENF (LNF). The VT presents a significant rainfall deficit during ENF. The precipitation variation in the VA is instead more sensitive to LNF events, during which major rainfall are observed than usually. In a second step, we analyze the main modes of interannual variability of rainfall in Peru using the technique of empirical orthogonal functions (EOF). The results are related to the variability of sea surface temperature and IOS, E and C indices of the equatorial Pacific. It was found that the main mode of rainfall variability (PC1, 37% of the total variance) is associated with two extraordinary events EN (1983 and 1998), which generated heavy rain in the north of the VP and droughts in the VT and VA. On the other hand, the second mode of variability of rainfall (PC2, 25%) correlates with anomalies of sea surface temperature in the central equatorial Pacific, cold conditions in this region (LN) causes more rainfall than normal in the Andean region of the VP, VT and in VA. In conclusion, it appears that the variability of the Pacific Ocean not explain the entire rainfall variability in Peru. Thus, perspectives are described considering other regions such as the Tropical Atlantic Ocean.

Los impactos de El Niño (EN) y La Niña (LN) en las lluvias del Perú son evaluados utilizando datos de lluvias mensuales (1965-2007) de 155 estaciones distribuidos sobre las tres vertientes hidrográficas del Perú: 85 en la del Pacífico (VP), 21 en la del Lago Titicaca (VT) y 49 en la del Amazonas (VA). En una primera etapa, clasificamos los eventos El Niño y La Niña utilizando el Índice Troup de Oscilación del Sur (IOS) sobre la base de años hidrológicos (septiembre a agosto). Con esta información, los años se clasificaron en El Niño fuerte (ENF), El Niño moderado (ENM), La Niña moderada (LNM) y La Niña fuerte (LNF). Los resultados muestran que sólo durante los eventos ENF y LNF se observa un alto porcentaje de estaciones con anomalías significativas de precipitación y sobre todo localizadas en la VP y VT durante el periodo de diciembre a mayo. Nuestro análisis confirma que la parte norte de la VP presenta un aumento de las lluvias durante ENF, mientras que la región sur andina de la VP presenta disminución (aumento) de lluvias durante ENF (LNF). La VT, por su parte, presenta un importante déficit de lluvias durante ENF. La variación de la precipitación en la VA en cambio, es más sensible a los eventos de LNF, durante los cuales se observan lluvias más importantes de lo normal. En una segunda etapa, se analizan los principales modos de variabilidad interanual de las lluvias en el Perú utilizando la técnica de funciones ortogonales empíricas (EOF). Los resultados son relacionados con la variabilidad de la temperatura superficial del mar y los índices IOS, E y C del Pacífico ecuatorial. Se encontró que el principal modo de variabilidad de las lluvias (CP1, 37% de la varianza total) está asociado a los dos eventos EN extraordinarios (1983 y 1998), lo cual generó abundantes lluvias en el norte de la VP y sequías en la VT y la VA. Por su parte, el segundo modo de variabilidad de las lluvias (CP2, 25%) se correlaciona con las anomalías de la temperatura superficial del mar en el Pacífico ecuatorial central, condiciones frías en esta región (LN) causan más lluvias de lo normal en la región Andina de la VP, la VT y en la VA. En conclusión, se observa que la variabilidad del océano Pacífico no permite explicar la totalidad de la variabilidad pluviométrica en el Perú, por lo cual se describe como perspectiva considerar otras regiones como el Océano Atlántico Tropical.