Modelling snowmelt runoff from tropical Andean glaciers under climate change scenarios in the Santa river sub-basin (Peru)

Abstract

Effects of climate change have led to a reduction in precipitation and an increase in temperature across several areas of the world. This has resulted in a sharp decline of glaciers and an increase in surface runoff in watersheds due to snowmelt. This situation requires a better understanding to improve the management of water resources in settled areas downstream of glaciers. In this study, the snowmelt runoff model (SRM) was applied in combination with snow-covered area information (SCA), precipitation, and temperature climatic data to model snowmelt runoff in the Santa River sub-basin (Peru). The procedure consisted of calibrating and validating the SRM model for 2005–2009 using the SRTM digital elevation model (DEM), observed temperature, precipitation and SAC data. Then, the SRM was applied to project future runoff in the sub-basin under the climate change scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5. SRM patterns show consistent results; runoff decreases in the summer months and increases the rest of the year. The runoff projection under climate change scenarios shows a substantial increase from January to May, reporting the highest increases in March and April, and the lowest records from June to August. The SRM demonstrated consistent projections for the simulation of historical flows in tropical Andean glaciers.

Los efectos del cambio climático han provocado una reducción de las precipitaciones y un aumento de la temperatura en varias zonas del mundo. Esto ha provocado un fuerte descenso de los glaciares y un aumento de la escorrentía superficial en las cuencas hidrográficas debido al deshielo. Esta situación requiere una mejor comprensión para mejorar la gestión de los recursos hídricos en las zonas asentadas aguas abajo de los glaciares. En este estudio se aplicó el modelo de escorrentía por deshielo (SRM) en combinación con información climática de área nevada (SCA), precipitación y temperatura para modelar la escorrentía por deshielo en la subcuenca del río Santa (Perú). El procedimiento consistió en calibrar y validar el modelo SRM para el período 2005-2009 utilizando el modelo digital de elevación (MDE) SRTM, datos observados de temperatura, precipitación y SCA. Luego, se aplicó el SRM para proyectar la escorrentía futura en la subcuenca bajo los escenarios de cambio climático RCP 4.5 y RCP 8.5. Los patrones del MER muestran resultados consistentes; la escorrentía disminuye en los meses de verano y aumenta el resto del año. La proyección de la escorrentía bajo los escenarios de cambio climático muestra un incremento sustancial de enero a mayo, reportando los mayores incrementos en marzo y abril, y los menores registros de junio a agosto. El SRM demostró proyecciones consistentes para la simulación de los flujos históricos en los glaciares andinos tropicales.