1. Selección de la cuenca
Cuenca del río Cauca hasta la presa de Hidroituango (Antioquia): 35 992 km² entre las cordilleras Occidental y Central, desde el Macizo Colombiano (≈ 3400 m) hasta el cañón del Cauca (≈ 240 m), casi toda en seis departamentos.
Importancia para el sector hidroeléctrico
Cerca de dos tercios de la electricidad de Colombia es de origen hidráulico, y Hidroituango es la central más grande del país: 2 400 MW de capacidad de diseño, que según EPM pueden cubrir alrededor del 17 % de la demanda nacional. Su generación depende del caudal que llega a la presa (≈ 1 000 m³/s), es decir, del agua que producen los 35 992 km² aguas arriba.
El balance hídrico de largo plazo responde preguntas directas para la operación y la planeación: cuánta agua aporta la cuenca en un año medio, qué zonas la producen y cuáles la consumen, y qué tan confiables son los datos con que se estima la energía firme. La cuenca tiene además otros usos que compiten por el agua: el embalse de Salvajina (regulación y generación en el alto Cauca), el abastecimiento de Cali y el riego de la caña de azúcar en el Valle. Esos usos se notan en el balance de los puntos 8 y 9.
Es también un caso exigente para el método: combina un valle plano y seco a la sombra de lluvia, laderas muy húmedas y páramos, con gradientes fuertes de lluvia y temperatura en pocas decenas de kilómetros.
2. Delimitación
Área 35 992 km² · perímetro 1 836 km · río principal 855 km · elevación 229–5 273 m (media 1 806 m).
Metodología
DEM Copernicus GLO-30 (14 teselas) reproyectado a MAGNA-SIRGAS / Colombia Bogotá (EPSG:3116) y promediado a 90 m. Se rellenaron depresiones con Priority-Flood + ε, se calcularon direcciones de flujo D8 y área acumulada, y se delimitó la cuenca aguas arriba del punto de cierre en la presa (7.136° N, 75.663° W). La red de drenaje son las celdas con más de 25 km² acumulados; el río principal se trazó desde el cierre siguiendo en cada confluencia el tributario de mayor área.
Decisiones
- GLO-30 y no el mdt900 del curso. 932 m de celda suavizan el relieve y escalonan el límite; GLO-30 es el DEM global más exacto
- 90 m. a 30 m serían 120 millones de celdas sin cambio apreciable en el límite; 90 m es la grilla común de todos los mapas
- Priority-Flood + ε. el relleno estándar de pysheds cortaba el flujo en la planicie del Valle y dejaba la cuenca en 20 000 km²
Análisis
Kc = 2.73 y Kf = 0.05: cuenca muy alargada, cuyas crecientes de cabecera tardan días en llegar a la presa y se atenúan.
Perfil longitudinal del río Cauca. Caída fuerte en la cabecera, tramo casi plano en el Valle (≈ 950 m de altura en 400 km) y descenso continuo en el cañón antioqueño hasta la presa. Pendiente media 0.37 %.
Verificación del cierre
La presa está inmediatamente aguas arriba de la desembocadura del río Ituango y aguas abajo de la del río San Andrés (EPM). La cuenca delimitada cumple las dos condiciones:
- Ubicación. El punto de cierre está a 178 m de la coordenada publicada de la presa (7°08′04″ N, 75°39′43″ W), dentro del error de una coordenada con precisión de segundos y de la celda de 90 m.
- Río Ituango excluido. Entra 0.5 km aguas abajo del cierre con 500 km² (541 km² en HydroSHEDS; 572 km² según la Alcaldía de Ituango).
- Río San Andrés incluido. Entra 7 km aguas arriba con 496 km².
- Área. La red HydroSHEDS del curso, independiente del DEM usado, acumula 35 841 km² justo antes de la confluencia del Ituango: 0.4 % de diferencia con la cuenca delimitada. El DEM de 900 m del curso dio 35 827 km².
Un documento de monitoreo de EPM menciona ≈ 37 820 km² drenados por el río en el tramo del proyecto, sin precisar el punto ni el método; las tres delimitaciones independientes coinciden en ≈ 35 800–36 000 km² hasta la presa.
3. Precipitación
Precipitación media anual 1981–2010 de la cuenca: 1 985 mm/año (872–3 441 mm).
Estaciones
266 estaciones de los promedios climatológicos IDEAM 1981–2010: 259 dentro de la cuenca y 7 a menos de 20 km en la misma vertiente (zona hidrográfica 26). Se dejaron fuera las del vecindario en la vertiente del Pacífico y del Magdalena, y Briceño (6455 mm), que está fuera de la cuenca y ninguna vecina corrobora.
Interpolación
Se compararon IDW (potencias 1 a 3) y kriging ordinario con validación cruzada dejando una estación fuera. Se eligió kriging ordinario con variograma gaussiano: tiene el menor error, no tiene sesgo y entrega la incertidumbre de la estimación. No se usó la elevación como tendencia porque la lluvia no crece linealmente con la altura (máxima entre 1500 y 2500 m; r = 0.18).
| Método | RMSE (mm) | Sesgo (mm) | R² |
|---|---|---|---|
| Kriging ordinario (gaussiano) | 363 | -2 | 0.62 |
| IDW p=1.5 | 364 | +4 | 0.62 |
| IDW p=2 | 366 | +8 | 0.62 |
| IDW p=3 | 377 | +10 | 0.59 |
Análisis
El fondo del Valle del Cauca es la zona más seca (1000–1500 mm) por la sombra de lluvia entre las cordilleras; los núcleos húmedos están en la ladera occidental del alto Cauca (> 3000 mm), el Eje Cafetero y el tramo antioqueño. Hay pocas estaciones sobre 3000 m, así que la lluvia de los páramos probablemente está subestimada.
Variograma. Semivarianza entre pares de estaciones por distancia y modelo gaussiano ajustado: las estaciones dejan de parecerse a partir de ≈ 66 km, y la pepita (≈ 21 %) refleja la variabilidad local por el relieve.
Precipitación observada frente a estimada en la validación cruzada. Cada punto es una estación: su lluvia se estimó con las demás y se comparó con la medida. Sobre la línea 1:1 la estimación es exacta. Los puntos más alejados son núcleos lluviosos aislados (El Tambo, la ladera occidental) que ninguna estación vecina representa. Se muestran juntos kriging e IDW; el cursor muestra cada estación.
4. Temperatura y elevación
Relación T = T0 − α·Z con 47 estaciones IDEAM (1981–2010) dentro de la cuenca, entre 500 y 4150 m.
| Variable | Ecuación | T0 (°C) | α (°C/km) | ± IC 95 % (°C/km) | R² | n |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tmax | Tmax = 36.80 − 0.00728·Z | 36.80 | 7.28 | 0.29 | 0.982 | 47 |
| Tmin | Tmin = 24.21 − 0.00565·Z | 24.21 | 5.65 | 0.33 | 0.964 | 47 |
| Tmed | Tmed = 30.04 − 0.00640·Z | 30.04 | 6.40 | 0.23 | 0.986 | 47 |
IC 95 % de α: ± t(0.975, n − 2)·s/√Σ(Z − Z̄)², con s el error típico de la regresión. Los tres gradientes son distintos entre sí con 95 % de confianza.
Decisiones
- Mismas 47 estaciones para las tres variables. sólo las que tienen Tmax, Tmin y Tmed completas; así las ecuaciones son comparables
- Elevación del catálogo. es la altura medida en la estación; la coordenada del IDEAM puede caer en otra cota del DEM en ladera
- Aragón excluida. su coordenada cae en el cañón pero la estación está en Santa Rosa de Osos, fuera de la cuenca
- Atípicos conservados. Brisas Las, San Félix y Cedral El; sin ellos α cambia como máximo 0.23 °C/km
Interpretación física
Tmed baja 6.4 °C por km, casi igual al gradiente estándar de la atmósfera (6.5 °C/km): es el enfriamiento del aire húmedo que asciende. Tmax baja más rápido (7.3 °C/km) que Tmin (5.7 °C/km): de día el sol calienta mucho los fondos de valle y de noche el aire frío drena hacia ellos. Por eso la amplitud diaria se reduce con la altura, de ≈ 12.6 °C a nivel del mar a ≈ 5.8 °C a 4150 m. La isoterma de 0 °C de Tmed queda a ≈ 4700 m, en el límite de los glaciares del Ruiz y el Santa Isabel.
5. Mapas de temperatura
Media de la cuenca: Tmax 23.6 °C, Tmed 18.5 °C, Tmin 14.0 °C.
Cada celda del DEM de 90 m recibe T = T0 − α·Z con las ecuaciones del punto 4.
Análisis
Efecto de la elevación. La temperatura dibuja el relieve. El 64 % de la cuenca está entre 500 y 2000 m (Tmed de 19 a 24 °C).
Sectores más fríos. El macizo Ruiz–Santa Isabel–Tolima en el borde oriental (Tmin bajo 0 °C en ≈ 76 km²), los páramos de Las Hermosas y Barragán y la cabecera en el Puracé.
Sectores más cálidos. El cañón del Cauca en Antioquia bajo 600 m (Tmax 32–35 °C) y el fondo del Valle (Tmed ≈ 24 °C).
Coherencia. En ninguna celda se viola Tmin < Tmed < Tmax, y Tmed difiere menos de 0.5 °C de (Tmax + Tmin)/2. Sólo el 0.7 % del área queda fuera del rango de altura de las estaciones. Una sola recta no capta inversiones nocturnas ni el calor extra del cañón seco.
Pisos térmicos
La Tmed de cada celda se clasificó en los pisos térmicos de Caldas. Los límites de elevación salen de la ecuación de Tmed de esta cuenca (Z = (T0 − T)/α), no de valores genéricos.
| Piso térmico | Tmed (°C) | elevación (m) | área (km²) | % del área |
|---|---|---|---|---|
| Nival / glacial | < 6 | > 3,757 | 670 | 1.9 |
| Páramo | 6–12 | 2,820–3,757 | 3 878 | 10.8 |
| Frío | 12–18 | 1,882–2,820 | 9 591 | 26.6 |
| Templado | 18–24 | 944–1,882 | 18 659 | 51.8 |
| Cálido | > 24 | < 944 | 3 194 | 8.9 |
La mitad de la cuenca es templada (944–1882 m), con el fondo del Valle en el límite templado–cálido. El piso cálido (8.9 %) está en el cañón antioqueño y el fondo del Valle bajo 944 m; los pisos de páramo y nival (12.7 %) forman la franja alta de la Cordillera Central y el Macizo.
Coherencia: mapa frente a estaciones. Valor del mapa en la celda de cada una de las 47 estaciones frente a la temperatura medida. Sesgo de -0.5 / -0.4 / -0.4 °C y RMSE de 1.6 / 1.3 / 1.4 °C (Tmax / Tmed / Tmin). Los puntos más alejados son estaciones cuya coordenada cae en otra cota del DEM: el cursor muestra la diferencia entre la elevación del DEM y la del catálogo. Se muestran las tres variables; el cursor indica la estación.
6. Evapotranspiración potencial
ETP media de la cuenca por Hargreaves-Samani: 1 409 mm/año.
Metodología
Para cada mes y cada celda: Tmax y Tmin de las regresiones mensuales del punto 4, Tmed = (Tmax + Tmin)/2, radiación extraterrestre Ra con la latitud de la celda y el día juliano representativo (Anexo 3), ETP_d = 0.0023·Ra·(Tmed + 17.8)·√(Tmax − Tmin) y ETP_m = ETP_d·N_d. La ETP anual es la suma de los 12 meses; coincide con el cálculo anual × 365.
Análisis
La ETP sigue a la temperatura: más de 1800 mm en el cañón y el fondo del Valle, menos de 600 mm en los páramos. Es casi constante en el año (107 a 128 mm por mes) porque cerca del ecuador Ra y la temperatura varían poco. Comparada con la ETP que reporta el IDEAM en 244 estaciones de la cuenca, Hargreaves es 22 % mayor, con el mismo patrón espacial (r = 0.92): es un sesgo conocido del método en climas húmedos.
Radiación extraterrestre equivalente por mes y latitud (Anexo 3, día juliano representativo de cada mes). Entre el sur y el norte de la cuenca Ra cambia menos de 1 mm/día; los máximos están cerca de los equinoccios. Por eso el ciclo de la ETP es suave.
ETP anual frente a temperatura media en una muestra de 3 000 celdas, coloreadas por elevación. La relación casi lineal muestra que la elevación controla la ETP a través de la temperatura.
7. Evapotranspiración real
ETR media de la cuenca por Budyko: 1 085 mm/año, el 55 % de la precipitación. Índice de aridez de la cuenca φ = ETP/P = 0.71.
φ = ETP/P y ETR = P·[φ·tanh(1/φ)·(1 − e−φ)]½ en cada celda, con P del punto 3 y ETP del punto 6.
En el enunciado la fórmula aparece con «tanh tanh» por un error de formato; se usó una sola tangente hiperbólica, como en la ecuación original de Budyko (1974).
Decisiones
- Celda a celda. la curva de Budyko no es lineal; aplicarla al φ medio de la cuenca subestima la escorrentía ≈ 4 %
- Sin parámetro de calibración. así el punto 9 es una validación independiente y no un ajuste
Análisis
La cuenca es húmeda: en el 61 % del área φ < 0.75 y la ETR está limitada por la energía disponible. Sólo el 17 % tiene φ > 1 (limitada por agua): el fondo del Valle entre Cali y Cartago y parte del cañón. La ETR es mayor en las zonas bajas y húmedas (1200–1450 mm) y menor en los páramos (< 600 mm), donde falta energía.
Espacio de Budyko
Todas las celdas caen sobre la curva porque la ETR se calculó con ella; la figura muestra en qué régimen está la cuenca. La mayoría está a la izquierda de φ = 1 (húmeda, limitada por energía); a la derecha quedan las celdas del fondo del Valle, que evaporan la mayor parte de su lluvia.
La estrella (Budyko celda a celda) queda debajo del círculo (Budyko con el φ medio de la cuenca): promediar φ antes de aplicar la curva sobreestima la ETR, porque la curva no es lineal. La validación con caudales se hace en el punto 9.
8. Caudales observados
Diez estaciones IDEAM sobre el cauce principal del Cauca, de La Balsa (5 075 km²) a Pto. Valdivia (37 267 km²).
Metodología
Los Excel del curso no traían el cauce principal, así que se descargó el caudal medio diario del archivo nacional del IDEAM (HidrologiaNacionalDiaria, 2026). Un mes cuenta si tiene datos en al menos el 80 % de los días y un año si tiene los 12 meses. Se usaron las estaciones con 15 años completos o más en 1981–2010, el mismo periodo de la climatología. El área de drenaje de cada una se delimitó con el mismo DEM. El caudal medio anual multianual es el promedio de los años completos.
Decisiones
- Periodo 1981–2010. el de la precipitación y la temperatura; además es anterior al llenado de Hidroituango (2019)
- Faltantes sin rellenar. no hay ceros ni negativos; las medias cambian 2 % o menos según el criterio de faltantes
- La Pintada antes del río Arma. entre Irra y La Pintada el caudal sólo sube 26 m³/s, menos de lo que aporta el Arma
- Pte. Pescadero y Olaya excluidas. sólo 10 años completos cada una
| Estación | Código | Municipio | Lat (°) | Lon (°) | Área (km²) | Inicio | Fin | Años 1981–2010 | Q medio (m³/s) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| La Balsa | 26027010 | Buenos Aires | 3.0917 | -76.5991 | 5 075 | 1946-01-01 | 2025-04-10 | 22 | 178.9 |
| Juanchito | 26067010 | Candelaria | 3.4516 | -76.4754 | 9 344 | 1945-10-01 | 2026-08-12 | 23 | 270.5 |
| La Victoria | 26107070 | La Victoria | 4.5167 | -76.0333 | 16 285 | 1959-01-01 | 2026-08-08 | 24 | 368.8 |
| La Virginia | 26177030 | La Virginia | 4.8925 | -75.8827 | 20 549 | 1946-10-01 | 2026-08-12 | 29 | 538.8 |
| Irra | 26167070 | Neira | 5.2683 | -75.6642 | 24 571 | 1972-01-01 | 2026-08-12 | 27 | 663.4 |
| La Pintada | 26187110 | La Pintada | 5.7415 | -75.6006 | 26 443 | 1965-01-01 | 2026-08-11 | 30 | 688.9 |
| Pte. Iglesias | 26207030 | Fredonia | 5.8299 | -75.7055 | 29 005 | 1979-01-01 | 2026-08-11 | 23 | 755.0 |
| Bolombolo | 26207080 | Venecia | 5.9700 | -75.8400 | 30 995 | 1971-10-01 | 2026-08-12 | 29 | 877.7 |
| Cañafisto | 26217050 | Santa Fe De Antioquia | 6.4173 | -75.8196 | 32 704 | 1979-01-01 | 2025-08-31 | 27 | 912.3 |
| Pto. Valdivia | 26237040 | Valdivia | 7.2870 | -75.3967 | 37 267 | 1960-01-01 | 2026-08-12 | 19 | 1 122.0 |
Caudal medio mensual. Pase el cursor para ver el caudal de cada estación en cada mes. La franja marca 1981–2010. El régimen es bimodal, con picos en mayo y noviembre. Los años más caudalosos (1999, 2008, 2010–11, 2022) coinciden con La Niña, con el máximo mensual en noviembre de 2010 (3167 m³/s en Pto. Valdivia); los más secos (1992, 2015–16) con El Niño.
Caudal medio de cada año completo (12 meses con al menos 80 % de días). El caudal medio multianual de cada estación es el promedio de estos años dentro de 1981–2010 (franja gris). Se ven los años húmedos de La Niña (1999, 2008, 2010–2011) y secos de El Niño (1992, 2015–2016) en todas las estaciones a la vez.
9. Balance hídrico
Con ΔS ≈ 0 en 30 años, R = P − ETR. En la presa: Q estimado 1026 m³/s frente a 1020–1084 m³/s observados.
Para cada estación se promediaron P y ETR en su área de drenaje y se calculó Qest = (P − ETR)·A. Q observado en la presa: Pto. Valdivia transferido por relación de áreas (Pto. Valdivia drena 3.5 % más que la cuenca).
Resultado
Las diez áreas de drenaje cierran con error entre −7 % y +7 % (error absoluto medio 4.5 %). Aguas arriba (La Balsa, Juanchito, La Victoria) el balance sobreestima 5–7 %: el caudal medido no es natural por la evaporación del embalse de Salvajina y las extracciones para riego y acueductos en el Valle.
La escorrentía (último mapa) se genera en las laderas húmedas (1000–2500 mm/año); el fondo del Valle aporta poco.
| Área de drenaje | A (km²) | P (mm) | ETR (mm) | P − ETR (mm) | Q estimado (m³/s) | Q observado (m³/s) | Error (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| La Balsa | 5 075 | 2 271 | 1 081 | 1 190 | 191 | 179 | +7.0 |
| Juanchito | 9 344 | 2 032 | 1 069 | 963 | 285 | 270 | +5.4 |
| La Victoria | 16 285 | 1 777 | 1 027 | 750 | 387 | 369 | +4.9 |
| La Virginia | 20 549 | 1 819 | 1 047 | 772 | 503 | 539 | -6.7 |
| Irra | 24 571 | 1 879 | 1 056 | 823 | 640 | 663 | -3.5 |
| La Pintada | 26 443 | 1 900 | 1 064 | 836 | 701 | 689 | +1.7 |
| Pte. Iglesias | 29 005 | 1 946 | 1 069 | 876 | 805 | 755 | +6.7 |
| Bolombolo | 30 995 | 1 981 | 1 077 | 903 | 887 | 878 | +1.1 |
| Cañafisto | 32 704 | 1 991 | 1 084 | 907 | 940 | 912 | +3.1 |
| Hidroituango | 35 992 | 1 985 | 1 085 | 900 | 1 026 | 1 084 | -5.3 |
| Error (%) | P kriging (base) | P por IDW | P con todas las estaciones | ETP escalada al IDEAM |
|---|---|---|---|---|
| La Balsa | +7.0 | +3.8 | +7.0 | +20.9 |
| Juanchito | +5.4 | +2.9 | +5.1 | +20.8 |
| La Victoria | +4.9 | +3.6 | +4.6 | +22.2 |
| La Virginia | -6.7 | -8.2 | -8.2 | +8.6 |
| Irra | -3.5 | -4.0 | -4.2 | +11.9 |
| La Pintada | +1.7 | +1.5 | +1.2 | +17.9 |
| Pte. Iglesias | +6.7 | +6.3 | +6.8 | +23.1 |
| Bolombolo | +1.1 | +0.9 | +1.9 | +16.5 |
| Cañafisto | +3.1 | +3.0 | +4.0 | +18.8 |
| Hidroituango (Cierre) | -5.3 | -5.6 | -4.1 | +9.3 |
Fuentes de incertidumbre
- Precipitación
- Pocas estaciones sobre 3000 m: la lluvia de los páramos está probablemente subestimada. Cambiar el método o las estaciones de P mueve el error 2 puntos como máximo.
- Evapotranspiración
- Hargreaves supera en 22 % la ETP del IDEAM, y Budyko no tiene calibración. Con la ETP del IDEAM el balance empeora (+9 a +23 %): el exceso de Hargreaves probablemente compensa la lluvia que falta en alta montaña.
- Caudal
- Curvas de calibración (3–5 % de error), 10–22 % de días faltantes en Pto. Valdivia y el Valle, regulación de Salvajina y extracciones. Por eso los caudales de tramos cortos entre estaciones no son confiables.
- Interpolación
- Error de validación de ≈ 363 mm por estación; en el Valle el cauce del DEM se separa 3–5 km del real (±5 % de área).
- Periodos
- P y T son promedios de estaciones con registros de distinta longitud; cada estación de caudal tiene sus propios años completos dentro de 1981–2010. El caudal en la presa varía entre 1020 y 1084 m³/s según la fuente.
10. Productos de precipitación
Los tres productos tienen precipitación mensual completa sobre la cuenca de enero de 1981 a diciembre de 2025: 540 meses sin faltantes en ninguna celda. El periodo común más largo posible es 1981 – presente, porque CHIRPS empieza en 1981; no hay datos de CHIRPS para 1980.
| Producto | Fuente | Resolución espacial | Resolución temporal | Periodo disponible | Archivo usado | Celdas en la cuenca | Periodo seleccionado |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CHIRPS v2.0 | Climate Hazards Center (UC Santa Barbara): satélite infrarrojo combinado con estaciones; descarga en la IRI Data Library (Columbia University) | 0.05° (≈ 5.5 km) | diaria, pentadal y mensual (se usa mensual) | 1981 – presente | Descarga propia (IRI), recorte de la cuenca, 1981-01 a 2025-12 | 1171 | 1981–2010 |
| ERA5-Land | ECMWF / Copernicus (C3S): reanálisis de superficie terrestre forzado por ERA5 | 0.1° (≈ 11 km) | horaria (se usa mensual) | 1950 – presente | Drive del curso, 1981-01 a 2025-12 | 294 | 1981–2010 |
| ERA5 | ECMWF / Copernicus (C3S): reanálisis atmosférico global | 0.25° (≈ 28 km) | horaria (se usa mensual) | 1940 – presente | Drive del curso, 1981-01 a 2025-12 | 46 | 1981–2010 |
| CHIRPS v3.0 (sensibilidad) | Climate Hazards Center (UC Santa Barbara), versión nueva | 0.05° (≈ 5.5 km) | diaria y mensual (se usa mensual) | 1981 – presente | Drive del curso, 1981-01 a 2025-12 | 1173 | 1981–2010 |
Decisiones
- 1981–2010 como periodo de análisis. es el periodo de la climatología IDEAM (punto 3), de los caudales validados (punto 8) y del balance (punto 9); así la comparación entre productos no mezcla diferencias de periodo con diferencias de producto
- CHIRPS v2.0 como producto principal. es la versión publicada y más citada (Funk et al., 2015) y se descargó de la IRI Data Library recortada a la cuenca, como pide el enunciado. El Drive del curso trae CHIRPS v3.0, que se evalúa como sensibilidad en el punto 12
- ERA5 y ERA5-Land del Drive del curso. cubren 1981–2025 completos; ampliar antes de 1981 no sirve porque CHIRPS no existe antes
- Promedio areal ponderado. celdas con centro dentro de la cuenca, ponderadas por cos(latitud) porque el área de una celda en grados disminuye con la latitud
| P media de la cuenca (mm/año) | 1981–2010 | 1991–2020 | 1981–2025 |
|---|---|---|---|
| CHIRPS v2.0 | 2 028 | 1 996 | 2 018 |
| ERA5-Land | 5 950 | 5 879 | 5 815 |
| ERA5 | 5 942 | 5 885 | 5 909 |
| IDEAM (kriging, punto 3) | 1 985 | — | — |
Primera lectura
CHIRPS (2 028 mm) queda apenas 2 % sobre la interpolación de estaciones IDEAM; ERA5 y ERA5-Land (≈ 5 900 mm) la triplican. ERA5-Land y ERA5 dan casi lo mismo porque la precipitación de ERA5-Land es la de ERA5 llevada a una grilla más fina. La media cambia menos de 3 % entre periodos, así que la elección del periodo pesa poco frente a la elección del producto.
Precipitación anual promedio de la cuenca, 1981–2025. La línea punteada es la media IDEAM 1981–2010 y la franja marca el periodo seleccionado. CHIRPS reproduce los años extremos que muestran los caudales del punto 8 (1991–1992 y 2015 secos; 1999, 2008, 2011 y 2022 húmedos). ERA5 y ERA5-Land no: sus años más secos son 2018–2019 y los más húmedos 1988 y 1998. La correlación de la lluvia anual entre CHIRPS y los reanálisis es de solo 0.4 a 0.6.
11. Mapas de precipitación por producto
Precipitación media de la cuenca 1981–2010: IDEAM 1 985 mm, CHIRPS 2 026 mm, ERA5-Land 5 961 mm y ERA5 5 976 mm.
Metodología
Para cada producto se sumaron los 12 meses de cada año y se promediaron los 30 años de 1981–2010 en su grilla original. Luego cada celda de 90 m de la cuenca tomó el valor de la celda del producto que la contiene (vecino más cercano, sin suavizar).
Decisiones
- Sin interpolar los productos. el mapa muestra la resolución real de cada uno (5.5, 11 y 28 km); suavizar daría un detalle que el producto no tiene
- Misma grilla de 90 m que la ETP. el punto 12 repite el balance celda a celda cambiando sólo la precipitación
- Escala de color común por variable. cada valor tiene el mismo color en todos los mapas de P (rojo en lo seco, amarillo y azul en lo lluvioso): 1000 mm es el mismo tono en IDEAM, CHIRPS y ERA5. Cada barra llega sólo hasta el máximo de su mapa
| 1981–2010 | P media (mm/año) | Mínimo (mm/año) | Máximo (mm/año) | Diferencia con IDEAM (%) | Correlación espacial con IDEAM |
|---|---|---|---|---|---|
| IDEAM (kriging) | 1 985 | 872 | 3 441 | +0 | 1.00 |
| CHIRPS v2.0 | 2 026 | 1 030 | 3 700 | +2 | 0.89 |
| ERA5-Land | 5 961 | 1 681 | 20 177 | +200 | -0.06 |
| ERA5 | 5 976 | 1 833 | 18 313 | +201 | -0.06 |
Análisis
CHIRPS reproduce el patrón de las estaciones (correlación espacial 0.89) y su magnitud (+2 %): fondo del Valle seco, ladera occidental del alto Cauca y Eje Cafetero húmedos. Con 5.5 km capta el contraste entre valle y laderas. Hay que tener en cuenta que CHIRPS incorpora estaciones, muchas del IDEAM.
ERA5 y ERA5-Land triplican la lluvia y no tienen relación espacial con las estaciones (correlación −0.06). Sus máximos, de más de 8000 mm/año, caen sobre el fondo del Valle del Cauca y el Eje Cafetero, justo donde las estaciones miden 1000 a 2000 mm. Es un sesgo conocido de los reanálisis en montaña tropical, donde la convección se parametriza y la orografía se suaviza a 28 km. ERA5-Land no lo corrige porque su precipitación es la de ERA5 llevada a una grilla más fina.
Verificación de los archivos
Antes de interpretar el sesgo de los reanálisis se comprobó que los archivos se leyeron en la posición correcta. En los tres el máximo nacional está en la costa Pacífica y coinciden en Quibdó (≈ 8 100–8 800 mm/año), La Guajira es seca (Riohacha 700–1 250 mm) y al invertir la latitud la correlación con CHIRPS cae de 0.53 a 0.20.
Las diferencias aparecen en los Andes: ERA5 y ERA5-Land dan a Manizales 10 000–15 000 mm/año (CHIRPS ≈ 2 400) y a Cali ≈ 3 500 mm (CHIRPS ≈ 1 450), y en cambio subestiman el piedemonte llanero (Villavicencio ≈ 1 500–1 750 frente a ≈ 4 500). Es decir, desplazan la lluvia del Pacífico tierra adentro sobre la Cordillera Occidental y el valle del Cauca.
El panel usa CHIRPS v3.0 del Drive del curso porque cubre toda Colombia; CHIRPS v2.0 se descargó sólo para la cuenca.
12. Balance con cada producto
El balance del punto 9 repetido cambiando sólo la precipitación. En la presa de Hidroituango CHIRPS reproduce el caudal con -2.2 %, prácticamente igual que las estaciones IDEAM (-5.3 %); ERA5 y ERA5-Land lo multiplican por cinco.
| Producto | P anual (mm/año) | ETR (mm/año) | Q estimado (mm/año) | Q observado (mm/año) | Error (%) | Q estimado (m³/s) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IDEAM (estaciones) | 1 985 | 1 085 | 900 | 950 | -5.3 | 1 026 |
| CHIRPS v2.0 | 2 026 | 1 097 | 930 | 950 | -2.2 | 1 060 |
| ERA5-Land | 5 961 | 1 303 | 4 659 | 950 | +390.3 | 5 313 |
| ERA5 | 5 976 | 1 298 | 4 678 | 950 | +392.4 | 5 336 |
| CHIRPS v3.0 (sensibilidad) | 2 202 | 1 118 | 1 084 | 950 | +14.1 | 1 236 |
Q estimado = P − ETR (Budyko celda a celda con la ETP de Hargreaves). Q observado: Pto. Valdivia transferido por áreas, 1084 m³/s (950 mm/año); con Pte. Pescadero rellenada sería 1020 m³/s (894 mm/año).
P, ETR y escorrentía en el cierre con cada producto. La línea punteada es la escorrentía observada (950 mm/año). Escala logarítmica, porque los reanálisis llegan a casi 6 000 mm.
Metodología
Para cada producto se usó su precipitación media 1981–2010 en la grilla de 90 m (punto 11) y, con la misma ETP de Hargreaves, se calcularon φ = ETP/P y la ETR de Budyko celda a celda. Se promediaron P y ETR en cada una de las diez áreas de drenaje y se comparó Qest = (P − ETR)·A con el caudal observado.
Más allá de comparar la lluvia, cada producto se evaluó contra el caudal medido con dos indicadores: la corrección de P necesaria (el factor que habría que aplicar a la lluvia del producto, celda a celda, para que el balance dé exactamente el caudal observado) y el balance posible (la ETR implícita en lo observado, P − Qobs, debe quedar entre 0 y la ETP).
Decisiones
- Sólo cambia la precipitación. ETP, método, áreas, periodo y caudales son los del punto 9: las diferencias se deben sólo al producto
- Evaluar en las diez áreas de drenaje. un producto puede acertar en el cierre por compensación de errores; las estaciones intermedias muestran si el acierto es consistente a lo largo del río
| 9 estaciones | Sesgo medio (%) | Error absoluto medio (%) | Correlación Q est–Q obs | Corrección de P necesaria (%) | Estaciones con balance posible |
|---|---|---|---|---|---|
| IDEAM | +2 | 4 | 0.995 | -4 a +4 | 9 de 9 |
| CHIRPS v2.0 | +4 | 5 | 0.995 | -5 a +2 | 9 de 9 |
| ERA5-Land | +452 | 452 | 0.975 | -73 a -50 | 0 de 9 |
| ERA5 | +447 | 447 | 0.975 | -74 a -47 | 0 de 9 |
Análisis
IDEAM cierra el balance con error de −7 a +7 %; es la referencia, porque es la información de la que se derivó el resto del balance.
CHIRPS cierra el balance casi tan bien como las estaciones: error de −4 a +10 % en las estaciones y -2.2 % en el cierre. Su lluvia necesitaría una corrección de apenas -5 a +2 % para reproducir exactamente los caudales, y el balance es posible en las 9 estaciones.
ERA5 y ERA5-Land estiman entre 2.6 y 6.8 veces el caudal observado: habría que quitarles entre 47 y 74 % de la lluvia para cerrar el balance, y en ninguna estación la ETR implícita queda por debajo de la ETP (balance imposible). El error es mayor en el Valle y el Eje Cafetero, donde el punto 11 mostró el desplazamiento de la lluvia del Pacífico.
Un error de la lluvia se amplifica en el caudal: la ETR casi no cambia (está limitada por la energía), así que todo el exceso de lluvia se vuelve escorrentía. Por eso CHIRPS v3.0, con 11 % más lluvia que v2.0, sobreestima el caudal 15 a 32 %.
Conclusión: para el balance hídrico de esta cuenca CHIRPS representa mejor las condiciones observadas; los reanálisis sólo servirían con una corrección de sesgo basada en estaciones.
| Error del caudal (%) | IDEAM | CHIRPS v2.0 | ERA5-Land | ERA5 |
|---|---|---|---|---|
| La Balsa | +7.0 | +3.9 | +182.8 | +157.4 |
| Juanchito | +5.4 | +3.1 | +264.0 | +246.7 |
| La Victoria | +4.9 | +10.2 | +543.2 | +535.3 |
| La Virginia | -6.7 | -4.0 | +486.8 | +473.5 |
| Irra | -3.5 | -0.9 | +556.5 | +562.2 |
| La Pintada | +1.7 | +4.1 | +572.9 | +576.5 |
| Pte. Iglesias | +6.7 | +10.2 | +541.3 | +543.3 |
| Bolombolo | +1.1 | +4.9 | +468.8 | +472.1 |
| Cañafisto | +3.1 | +6.7 | +455.7 | +460.0 |
| Hidroituango | -5.3 | -2.2 | +390.3 | +392.4 |
Q estimado / Q observado por área de drenaje (escala logarítmica). 1 = balance perfecto; la franja marca ±10 %. El cursor muestra el valor de cada producto.
Áreas de drenaje en el espacio de Budyko con la ETR «observada» = P − Qobs. Sobre la curva, la lluvia del producto es coherente con el caudal; por encima del límite de energía (línea punteada) el balance no puede cerrar. El cursor muestra la corrección de P necesaria.
Sensibilidad a la versión de CHIRPS
El Drive del curso trae CHIRPS v3.0. Con esa versión la lluvia de la cuenca queda +11 % sobre el IDEAM y el caudal se sobreestima +15 a +32 % en las estaciones (+14 % en el cierre). Las dos versiones tienen el mismo patrón espacial (correlación 0.89 con el IDEAM) y el mismo ciclo anual (r = 0.998); la diferencia es de magnitud.
La conclusión del punto no cambia con la versión: CHIRPS es el producto que mejor representa la cuenca. Se eligió v2.0 como principal por ser la versión publicada y porque cierra el balance con los caudales observados.
| CHIRPS v2.0 (principal) frente a v3.0 (Drive del curso) | CHIRPS v2.0 | CHIRPS v3.0 |
|---|---|---|
| P media cuenca (mm/año) | 2 026.22 | 2 201.77 |
| Diferencia con IDEAM (%) | 2.07 | 10.91 |
| Correlación espacial con IDEAM | 0.89 | 0.89 |
| ETR cuenca (mm/año) | 1 096.55 | 1 117.67 |
| Q estimado cierre (mm/año) | 929.67 | 1 084.10 |
| Error en el cierre (%) | -2.16 | 14.10 |
| Error abs. medio estaciones (%) | 5.34 | 24.27 |
| Rango de error estaciones (%) | -4 a +10 | +15 a +32 |
| Ciclo: sesgo (mm/mes) | 2.37 | 17.00 |
| Ciclo: RMSE (mm/mes) | 4.77 | 17.82 |
| Ciclo: r | 1.00 | 1.00 |
Corrección del sesgo de ERA5 y ERA5-Land por mapeo de cuantiles (análisis adicional)
Metodología
Mapeo de cuantiles empírico, celda a celda y por mes calendario: cada valor mensual del reanálisis se reemplaza por el valor de la referencia que ocupa el mismo cuantil en la distribución de ese mes. Del IDEAM sólo hay normales, no series, así que la referencia es CHIRPS v2.0 (corregido con estaciones) promediado en la celda de cada reanálisis. Se calibró con 1981–1995 y se validó con 1996–2010; el balance se contrastó con los caudales observados, que el método no usa.
Antes se comprobó que la resolución no explica el sesgo: el IDEAM degradado a la celda de ERA5 (0.25°) sigue cerrando el balance (−5.6 %), y remuestrear ERA5 a 90 m de forma bilineal no cambia su error (+391 %).
Análisis
En la validación, el sesgo frente a CHIRPS pasa de +184 % a -2.7 % (ERA5) y de +193 % a -1.5 % (ERA5-Land). Corregidos, cierran el balance como el IDEAM y CHIRPS, recuperan el ciclo (máximo en octubre) y el patrón espacial.
Pero casi todo lo corregido viene de la referencia. Lo único propio del reanálisis que sobrevive es la secuencia temporal, y sigue siendo débil: su lluvia anual se correlaciona con el caudal anual mucho menos que CHIRPS. Para el balance de esta cuenca, el mapeo de cuantiles vuelve utilizable a ERA5 pero no lo hace mejor que CHIRPS.
| Fuente | P (mm/año) | Error en el cierre (%) | Error absoluto medio, 9 estaciones (%) | CV interanual (%) | r anual P–Q Bolombolo | r anual P–Q Pto. Valdivia |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ERA5 con mapeo de cuantiles | 2 057 | +0.5 | 6.7 | 7.1 | 0.56 | 0.78 |
| ERA5 sin corregir | 5 976 | +392.4 | 447.4 | 8.7 | 0.62 | 0.82 |
| ERA5-Land con mapeo de cuantiles | 2 020 | -2.7 | 5.2 | 7.5 | 0.58 | 0.79 |
| ERA5-Land sin corregir | 5 961 | +390.3 | 452.4 | 9.6 | 0.62 | 0.82 |
| CHIRPS v2.0 (referencia) | 2 026 | -2.2 | 5.3 | 10.8 | 0.92 | 0.91 |
13. Climatología de la precipitación
Régimen bimodal: dos temporadas de lluvia, marzo–mayo (máximo en abril, 218 mm) y septiembre–noviembre (máximo en octubre, 240 mm, el mes más lluvioso), separadas por dos temporadas secas, diciembre–febrero (120 mm en febrero) y junio–agosto (114 mm en agosto, el mes más seco).
Meses húmedos (sobre la media mensual de 166 mm): Mar, Abr, May, Oct, Nov. Meses secos: Ene, Feb, Jun, Jul, Ago, Sep, Dic. Septiembre (166 mm) queda en el límite: es la transición hacia la segunda temporada de lluvias.
Metodología
Para cada mes se interpoló la precipitación media mensual 1981–2010 de las 266 estaciones por kriging ordinario, con un variograma gaussiano ajustado a ese mes. P̄m de la cuenca es el promedio del mapa del mes. Los doce meses suman 1998 mm, 0.7 % más que el mapa anual del punto 3 (1 985 mm).
Decisiones
- Interpolar cada mes por separado. el patrón espacial cambia en el año: en julio y agosto el rango del variograma sube a 150–165 km (lluvia más homogénea) y en los meses húmedos baja a 50–60 km (lluvia convectiva, más local)
- Regiones por áreas de drenaje. alto Cauca (hasta La Balsa), Valle del Cauca (La Balsa → La Virginia) y Cauca medio (La Virginia → Hidroituango), para describir la variación espacial del ciclo con unidades hidrológicas
Variaciones espaciales del ciclo
Valle del Cauca: el bimodal más marcado y el más seco; julio y agosto bajan a ≈ 70 mm, cerca de un tercio de abril u octubre.
Alto Cauca: la segunda temporada domina (noviembre ≈ 300 mm) y diciembre–enero siguen húmedos (200–240 mm); la única temporada seca marcada es junio–agosto.
Cauca medio (Antioquia): más húmedo a mitad de año (julio–agosto ≈ 160 mm, sin un verano marcado); su época seca es enero–febrero (100–110 mm), y su primer máximo se corre a mayo.
El ciclo responde al paso de la Zona de Convergencia Intertropical, que cruza la cuenca dos veces al año: hacia el norte en marzo–mayo y hacia el sur en septiembre–noviembre. Por eso el sur (alto Cauca) recibe más lluvia a fin de año y el norte (Antioquia) a mitad de año. Los caudales del punto 8 reproducen este régimen bimodal.
Ciclo anual de la precipitación. Barras: media de la cuenca (P̄m), en azul los meses húmedos (sobre la media mensual, línea punteada) y en gris los secos; líneas: media de cada región. El cursor muestra el valor de cada región.
| 1981–2010 | Ene | Feb | Mar | Abr | May | Jun | Jul | Ago | Sep | Oct | Nov | Dic |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cuenca (mm) | 121 | 120 | 169 | 218 | 212 | 139 | 115 | 114 | 166 | 240 | 228 | 156 |
| % del año | 6 | 6 | 8 | 11 | 11 | 7 | 6 | 6 | 8 | 12 | 11 | 8 |
| Alto Cauca (mm) | 200 | 177 | 214 | 238 | 202 | 125 | 102 | 88 | 139 | 264 | 296 | 243 |
| Valle del Cauca (mm) | 117 | 112 | 162 | 201 | 170 | 99 | 74 | 70 | 122 | 208 | 208 | 142 |
| Cauca medio (mm) | 99 | 109 | 161 | 228 | 257 | 184 | 160 | 166 | 220 | 265 | 225 | 141 |
Dónde cambia el régimen
Número de temporadas. El 100 % de la cuenca tiene dos temporadas lluviosas (máximos del ciclo que superan en 10 % la media mensual); no hay zonas unimodales. El norte no llega a ser unimodal, pero allí la temporada seca de mitad de año casi desaparece.
Mes de máximo. Octubre o noviembre en el 63 % del área (todo el sur y la ladera oriental) y abril o mayo en el 37 % (fondo del Valle y Antioquia), según qué paso de la ZCIT deja más lluvia.
Índice de estacionalidad de Walsh y Lawler (1981): SI = (1/R)·Σ|Pm − R/12|. Va de 0.17 a 0.42 (media 0.29): lluvia repartida en el año con estaciones secas moderadas. Es mayor en el fondo del Valle y en el cañón antioqueño, donde los veranos son más marcados, y menor en las laderas altas.
14. Ciclo anual entre productos
CHIRPS reproduce el ciclo anual del IDEAM (r = 0.998) con un sesgo de apenas +2.4 mm/mes (+1.4 %). ERA5-Land (r = 0.69) y ERA5 (r = 0.62) triplican la lluvia de todos los meses, corren el máximo a mayo y casi borran la temporada seca de mitad de año.
Ciclo anual de la cuenca por producto (media mensual 1981–2010 promediada sobre la cuenca). El cursor muestra la lluvia de cada mes y su porcentaje del total anual, que compara sólo la estacionalidad.
| Ciclo anual 1981–2010 | Total anual (mm) | Sesgo (mm/mes) | Sesgo (%) | RMSE (mm/mes) | Correlación r | σ normalizada (Taylor) | Máximos | Mínimos | Mes más lluvioso | Mes más seco | Amplitud máx − mín (mm) | Amplitud / media |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IDEAM | 1 998 | — | — | — | — | — | Abr y Oct | Feb y Ago | Oct | Ago | 127 | 0.76 |
| CHIRPS v2.0 | 2 026 | +2.4 | +1.4 | 4.8 | 0.998 | 1.06 | Abr y Oct | Ene y Jul | Oct | Jul | 132 | 0.78 |
| ERA5-Land | 5 961 | +330.3 | +198.4 | 334.5 | 0.687 | 1.60 | May y Oct | Ene y Jul | May | Ene | 235 | 0.47 |
| ERA5 | 5 976 | +331.5 | +199.1 | 336.2 | 0.619 | 1.57 | May y Oct | Ene y Ago | May | Ene | 229 | 0.46 |
Bias = (1/n) Σ (P producto − P IDEAM); RMSE = √[(1/n) Σ (P producto − P IDEAM)²]; r de Pearson; n = 12. Máximos: mes más lluvioso de cada temporada (feb–jul y ago–dic); mínimos: mes más seco de dic–mar y de jun–sep.
Diagrama de Taylor
Resume en un punto la correlación (ángulo), la variabilidad relativa (distancia al origen, σ producto / σ IDEAM) y el RMSE centrado (distancia a la estrella del IDEAM). CHIRPS queda prácticamente sobre la referencia (r = 0.998, σ = 1.06). ERA5 y ERA5-Land quedan lejos: correlación de 0.6–0.7 y 60 % más variabilidad absoluta, aunque en términos relativos su ciclo es más plano (amplitud/media 0.46 frente a 0.76). El diagrama no muestra el sesgo, que se lee en la tabla.
| Correlación r del ciclo | CHIRPS v2.0 | ERA5-Land | ERA5 |
|---|---|---|---|
| Cuenca | 1.00 | 0.69 | 0.62 |
| Alto Cauca | 1.00 | 0.68 | 0.75 |
| Valle del Cauca | 1.00 | 0.55 | 0.48 |
| Cauca medio | 1.00 | 0.89 | 0.84 |
Producto frente a estación (punto a píxel). Precipitación media anual de cada producto en la celda de cada una de las estaciones de la cuenca, frente a la medida. Para el IDEAM se usa el valor estimado sin esa estación (validación cruzada), para que la comparación sea justa. Se muestran los cuatro productos; el cursor indica la estación.
| Punto a píxel (259 estaciones) | sesgo (mm/año) | RMSE (mm/año) | r |
|---|---|---|---|
| IDEAM (kriging sin la estación) | -2 | 366 | 0.79 |
| CHIRPS v2.0 | +50 | 369 | 0.79 |
| ERA5-Land | +4 899 | 6 320 | 0.06 |
| ERA5 | +4 823 | 6 273 | 0.07 |
Parte del error es de escala: un píxel de 28 km (ERA5) no puede reproducir un valor puntual.
Magnitud y estacionalidad
Magnitud. CHIRPS difiere del IDEAM en menos de 10 mm en todos los meses (sesgo +1.4 %); ERA5 y ERA5-Land lo superan por 240 a 400 mm (sesgo +199 %).
Estacionalidad, máximos y mínimos. CHIRPS conserva los dos máximos en los mismos meses que el IDEAM (abril y octubre); sus mínimos caen en enero y julio, meses que en el IDEAM difieren en apenas 1 mm de febrero y agosto. Los reanálisis ponen el máximo en mayo y el mínimo en enero; su temporada seca de mitad de año es apenas una leve disminución (julio ≈ 500 mm, frente a ≈ 590 mm en mayo).
Amplitud. CHIRPS mantiene la amplitud relativa del IDEAM (0.78 frente a 0.76); los reanálisis la reducen a 0.46: su ciclo es más plano porque llueve mucho todo el año.
Variación espacial. CHIRPS mantiene r ≈ 1.00 en las tres regiones, con sesgos de −2 a +3 %. Los reanálisis fallan sobre todo en el Valle del Cauca (r ≈ 0.5, sesgo ≈ +300 %), donde su lluvia del Pacífico desplazada tapa el verano de mitad de año.
¿Qué producto representa mejor la cuenca?
- Media de largo plazo
- CHIRPS: 2 026 mm frente a 1 985 mm del IDEAM (+2 %). ERA5 y ERA5-Land la triplican.
- Balance hídrico
- CHIRPS: caudal -2 % en el cierre y −4 a +10 % en las estaciones, casi como el IDEAM. Con los reanálisis el caudal estimado es 3 a 7 veces el observado.
- Ciclo anual
- CHIRPS: r = 0.998, sesgo +1.4 %, mismos máximos y misma amplitud relativa.
- Distribución espacial
- CHIRPS: correlación espacial 0.89 con el mapa IDEAM y, punto a píxel, el mismo error que la interpolación de estaciones (RMSE ≈ 370 mm, r = 0.79). Los reanálisis −0.06 y r ≈ 0.06: su patrón no se parece al observado.
CHIRPS es el producto que mejor representa las condiciones hidroclimáticas de la cuenca en los cuatro aspectos, con un desempeño casi igual al de la propia interpolación de estaciones. Hay que matizarlo: CHIRPS incorpora estaciones, muchas del IDEAM, así que no es del todo independiente de la referencia. ERA5 y ERA5-Land tienen la ventaja de series largas (desde 1940 y 1950) y datos horarios, pero en esta cuenca sólo serían útiles con una corrección de sesgo basada en estaciones.
Ciclo anual antes y después de corregir el sesgo
Ciclo anual de la cuenca con ERA5 y ERA5-Land sin corregir (izquierda) y corregidos por mapeo de cuantiles (derecha), frente al IDEAM y a CHIRPS. Cada panel tiene su propia escala vertical: los reanálisis sin corregir llegan a casi 600 mm/mes. El cursor muestra la lluvia de cada mes y su porcentaje del total anual.
Sin corregir, ERA5 y ERA5-Land triplican la lluvia en todos los meses, pero además deforman el ciclo: aplanan la diferencia entre temporadas (su mes más seco tiene el 60 % de la lluvia del más húmedo, frente al 47 % observado), ponen el máximo en mayo y el mínimo en enero, y casi borran el estiaje de julio-agosto, que en ellos llueve casi tanto como en octubre (88–93 %).
Corregidos, los dos reproducen el ciclo bimodal del IDEAM: máximo en octubre, segundo pico en abril-mayo y mínimos en enero-febrero y julio-agosto, con r = 0.997 y sesgos de +1 a +4 %. El resultado es prácticamente el ciclo de CHIRPS, porque CHIRPS fue la referencia del mapeo de cuantiles: la corrección sustituye la distribución mensual de cada reanálisis por la de la referencia, así que su ciclo no es una prueba independiente de calidad. Lo único que el reanálisis conserva es el orden de los años dentro de cada mes, y eso se evalúa con los caudales (punto 12).
| Frente al IDEAM (n = 12) | Sesgo (%) | RMSE (mm/mes) | r | σ normalizada | Máximo |
|---|---|---|---|---|---|
| CHIRPS | +1.5 | 4.9 | 0.998 | 1.06 | Oct |
| ERA5-Land sin corregir | +197.8 | 333.5 | 0.690 | 1.60 | May |
| ERA5-Land corregido | +0.9 | 4.5 | 0.997 | 1.06 | Oct |
| ERA5 sin corregir | +197.4 | 333.3 | 0.615 | 1.56 | May |
| ERA5 corregido | +3.6 | 7.6 | 0.997 | 1.07 | Oct |
Referencias
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Datos y procesamiento: scripts 01 a 21 del proyecto (Python: pysheds, rasterio, geopandas, xarray, scipy, matplotlib, Plotly).