Un enfoque diagnóstico basado en procesos para la evaluación de modelos: Aplicación al modelo hidrológico distribuido de NWS

Los modelos hidrológicos distribuidos tienen el potencial de proporcionar pronósticos mejorados de caudal a lo largo de toda la red de canales, al tiempo que simulan las dinámicas espaciales de la evapotranspiración, el contenido de humedad del suelo, la calidad del agua, la erosión del suelo y los impactos del cambio de uso del suelo. Sin embargo, se perciben como difíciles de parametrizar y evaluar, lo que se traduce en una incertidumbre predictiva significativa en los resultados del modelo. Aunque las estimaciones de parámetros a priori derivadas de características observables de la cuenca pueden ayudar a minimizar los obstáculos para la implementación del modelo, existe una necesidad de estrategias de estimación de parámetros automatizadas poderosas que incorporen información diagnóstica sobre las causas del mal rendimiento del modelo. Este documento investiga un enfoque diagnóstico para la evaluación de modelos que explota el contexto hidrológico y la teoría para ayudar en la detección y resolución de las insuficiencias del modelo de cuenca, a través de la consideración de tres de las cuatro funciones de comportamiento principales de cualquier sistema de cuenca: balance hídrico general, redistribución vertical y redistribución temporal (no se abordó la redistribución espacial). En lugar de utilizar medidas estadísticas clásicas (como el error cuadrático medio), utilizamos múltiples “medidas de firma” hidrológicamente relevantes para cuantificar el rendimiento del modelo en la salida de la cuenca de maneras que corresponden a las funciones mencionadas anteriormente y, por lo tanto, ayudan a guiar las mejoras del modelo de manera significativa. Aplicamos el enfoque al Modelo Hidrológico Distribuido del Laboratorio de Hidrología (HL-DHM) del Servicio Meteorológico Nacional y mostramos que la evaluación diagnóstica tiene el potencial de proporcionar una base poderosa e intuitiva para derivar estimaciones consistentes de los parámetros de los modelos de cuenca.