Un registro de caudales es no estacionario si algunas de las propiedades subyacentes (media, varianza) cambian en el tiempo. Una serie con tendencia es un ejemplo de una serie no estacionaria. La no estacionariedad surge además de cambios repentinos, cambios escalonados en las series de los registros o si hay una marcada fluctuación en los registros. Las fluctuaciones están relacionadas con la variabilidad natural (variabilidad climática), especialmente en registros cortos.
Es importante resaltar que la variabilidad climática no es lo mismo que el cambio climático. Cuando se considera cambio climático las alteraciones se producen a largo plazo. En la variabilidad climática, el clima difiere de un periodo al siguiente, pero en promedio mantiene una condición estacionaria, a menos que también haya evidencia de cambio climático. La variabilidad climática puede tener la mayor influencia en el comportamiento de las series de caudales máximos con registros cortos.
Causas de no estacionariedad
Las causas de la no estacionariedad de las series de registros pueden ternen distintos orígenes, a saber ser:
- Problemas con los registros de los datos.
- Cambios en la cuenca: cambios en el uso del suelo, construcción de estructuras de desvío, de embalses y/u obras para control de inundaciones.
- Variaciones en el clima: la variabilidad climática y el cambio climático.
La identificación de la causa más probable de no estacionariedad requiere de una detallada investigación de los registros de caudales y de la información histórica relacionada con la cuenca. Algunos requerimientos son:
- Verificar la calidad de los datos.
- Visualizar el comportamiento histórico de los registros y compararlo con las estaciones vecinas.
- Evaluar pruebas que permitan verificar si las causas de no estacionariedad son por la variabilidad climática.
- Investigar información de la cuenca relacionada con cambios de usos del suelo, urbanización, embalses, sistemas de desvío, etc.
Tratamiento de la no estacionariedad en las series de caudales máximos
Si los registros muestran fuertes cambios (media y varianza), dependencias, y tendencias y son usados para el análisis de frecuencia, los resultados obtenidos, en el mejor de los casos, pueden representar la respuesta media durante el periodo de registros y si no se abordan de manera adecuada los resultados pueden ser inconsistentes. Dependiendo de las causas de no estacionariedad, las siguientes acciones pueden ser consideradas:
- No estacionariedad ocasionada por problemas con los registros: la acción recomendada es corregir los datos, pero si esto no es posible, puede que sea necesario solo emplear una parte de estos.
- No estacionariedad ocasionada por cambios en la cuenca: en este caso es preferible emplear solo la parte de los registros después del cambio. Sin embargo, se debe tener cuidado con el tipo de cambio y evaluar su variación en el tiempo.
- No estacionariedad debida a registros cortos: en los registros cortos la causa más probable de no estacionariedad es la variabilidad climática. En caso de confirmar la variabilidad climática como la causa de no estacionariedad, se recomienda realizar el análisis considerando covariables relacionadas con dichos mecanismos climáticos. Para el análisis del cambio climático se sugiere que al menos se tengan 50 años de registros. Otra de las consideraciones que debe tenerse en cuenta es elegir zonas de estudio que hayan sido poco intervenidas.
- No estacionariedad ocasionada por causas no obvias: si no es posible identificar las causas que ocasionan la no estacionariedad, los registros pueden ser empleados en el análisis de frecuencia, pero haciendo las respectivas salvedades en los resultados obtenidos.
Recomendaciones
- Antes de iniciar un análisis de frecuencia se debe ser consciente de la longitud de los registros, estudiar si los mismos presentan alguna no estacionariedad y entender muy bien su causa u origen. De esta manera, se puede abordar adecuadamente la estimación de los eventos extremos en el sitio de estudio o incluso identificar si es necesario considerar un análisis regional de frecuencia.
- No considerar la no estacionariedad en la estimación de eventos extremos puede conducir a una subestimación, o sobreestimación, de los eventos máximos, con el consecuente aumento del riesgo de las obras hidráulicas.
- Cuando en el análisis de frecuencia se hace uso de covariables es muy importante comprender su compartimiento y cuál es la manera adecuada de incorporarlas en los estudios. En el caso de covariables asociadas al ENSO, es importante indagar qué efectos puede tener el cambio climático en las mismas, ya sea en su frecuencia y/o magnitud. En los últimos años se han desarrollado varios estudios que evalúan estos aspectos.
