Una simulación de alta resolución de aguas subterráneas y superficiales en la mayor parte de los EE. UU. continentales con el modelo hidrológico integrado ParFlow v3

Resumen. Las interacciones entre los sistemas de agua superficial y subterránea están bien establecidas teórica y observacionalmente. Si bien los modelos numéricos que resuelven tanto las ecuaciones de flujo superficial como subsuperficial en un único marco (matriz) están siendo aplicados cada vez más, las limitaciones computacionales han restringido su uso a estudios locales y regionales. Las simulaciones a escala regional o de cuenca han sido herramientas efectivas para comprender los procesos hidrológicos; sin embargo, todavía existen muchas preguntas, como la adaptación de los recursos hídricos a los estresores antropogénicos y la variabilidad climática, que solo pueden ser respondidas a través de grandes extensiones espaciales con alta resolución. En respuesta a este gran desafío en hidrología, presentamos los resultados de un modelo hidrológico integrado en paralelo que simula el flujo superficial y subsuperficial a alta resolución espacial (1 km) sobre gran parte de América del Norte continental (~ 6,3 M km2). Estas simulaciones proporcionan predicciones integradas de estados y flujos hidrológicos, a saber, la profundidad del nivel freático y el caudal, a una escala muy grande y alta resolución. El enfoque de modelado basado en la física utilizado aquí requiere parametrizaciones limitadas y se basa únicamente en entradas más fundamentales como topografía, propiedades hidrogeológicas y forzamiento climático. Los resultados se comparan con observaciones y proporcionan una comprensión mecanicista de la interacción de los procesos hidrológicos. Este estudio demuestra tanto la viabilidad de los modelos integrados a escala continental como su utilidad para mejorar nuestra comprensión de los sistemas hidrológicos a gran escala; la combinación de alta resolución y gran extensión espacial facilita el análisis de las relaciones de escala utilizando salidas del modelo.