Descripción: El estudio se realizó en el embalse de Salto Grande Río Uruguay ubicado a lo largo de 100 km del cauce principal (29° 43' a 31° 12' S y 57° 06' a 57° 55' W). El embalse muestra un gran desarrollo de floraciones de cianobacterias de reconocida toxicidad, cuya incidencia espacial y temporal ha ido aumentando progresivamente en las últimas décadas, determinando riesgos potenciales a la salud humana y a la sustentabilidad del ecosistema. Se analizaron los procesos comprendidos en la formación de las floraciones e identificaron las variables que regulan los cambios espacio-temporales en la composición, abundancia y distribución de las cianobacterias planctónicas potencialmente tóxicas en el Embalse Salto Grande. En una primera etapa, se realizó el relevamiento histórico de las floraciones estivales en 5 períodos cálidos (2007 al 2011) en 17 sitios de muestreo localizados en ambientes del cauce principal, las playas y los tributarios, comprendidos entre la cabecera del embalse y la represa. En una segunda etapa, se analizó mensualmente a lo largo de un año (2012-2013) la regulación de los factores ambientales en la distribución vertical de fitoplancton formador de floraciones, enfocando en la acción de la temperatura, del viento y del caudal sobre el patrón de mezcla de la columna de agua. Se estudió la relación de las concentraciones de microcistina con la abundancia de los complejos de especies de cianobacterias y con los rasgos morfológicos de las especies dominantes en Embalse de Salto Grande. Las variaciones interanuales en la ocurrencia y la intensidad de las floraciones estivales dependieron del nivel hidrométrico del Embalse de Salto Grande y de la morfología del cuerpo de agua; éstas se vieron muy afectadas por las fluctuaciones hidrológicas, intensificándose en períodos de aguas bajas. Dos complejos de cianobacterias dominaron, Microcystis spp. Y Dolichospermum spp., y registraron un desarrollo masivo con permanencia a lo largo del verano. La frecuencia e intensidad de las floraciones de cianobacterias fueron mayores en las zonas someras, bien iluminadas y de mayor tiempo de residencia, correspondientes éstas a las playas y los brazos del embalse, y menores en el cauce principal donde las características ambientales fueron opuestas. La distribución en la columna de agua de los componentes dominantes del fitoplancton que se caracterizaron por estrategias ecológicas diferentes - los dos complejos de cianobacterias y Ceratium furcoides, estuvo afectada por la influencia conjunta de la temperatura, las condiciones meteorológicas e hidrológicas sobre los regímenes de luz y mezcla, revelando así una respuesta diferencial a una fuerza prevaleciente o a una combinación de agentes. Además, la producción de toxinas estuvo asociada a las dimensiones de los filamentos y las colonias, variando a lo largo del ciclo de crecimiento de las poblaciones de cianobacterias del embalse. Condiciones de altas temperaturas y mayor estabilidad física del agua promovieron el crecimiento de las poblaciones de cianobacterias potencialmente tóxicas estimulando la producción de microcistina; luego del colapso de las floraciones se registraron las concentraciones máximas de la toxina. El trabajo ha permitido identificar factores determinantes en la ocurrencia de floraciones planctónicas que brindan tanto una herramienta a la gestión para establecer medidas preventivas de manejo y de mitigación, como la información necesaria para evaluar el impacto de las floraciones sobre la gestión integral del embalse.

Descripción: La creciente utilización de isótopos en la investigación de problemas hidrológicos ha culminado en una nueva rama de la Hidrología denominada Hidrología Isotópica. La medición sistemática del contenido isotópico de la precipitación durante largos períodos es fundamental para el conocimiento de la función de entrada en los sistemas hidrológicos. Por otro lado, la excelente correlación entre la variación del contenido isotópico y los cambios climáticos sostiene la necesidad de mantener su registro. En este trabajo se presenta la caracterización de la composición isotópica (2H, 18O y 3H) de la lluvia en distintas regiones de la Argentina y el análisis de su dependencia con los parámetros meteorológicos como temperatura y cantidad de precipitación. Esta actividad se realiza a través de la Red Nacional de Colectores de Isótopos en Precipitación de Argentina. La adquisición y sistematización de esta información básica es de gran importancia para la aplicación de técnicas isotópicas en estudios hidrogeológicos, hidrometeorológicos, paleoclimáticos, ambientales, etc. Estos resultados integran una base de datos que está disponible desde INGEIS que podrá ser utilizada por investigadores del país y del mundo, así como Organismos nacionales e internacionales Se debe destacar que este proceso requiere de series de medición ininterrumpidas de largo plazo y que es fundamental su continuidad en el tiempo. El análisis crítico de los datos y la evaluación estadística son factores muy importantes para su correcta utilización. A partir de esta información se elaboraron las primeras rectas meteóricas locales en aquellas áreas donde los registros son suficientemente largos y completos para ser representativos y se aplicaron en la resolución de problemas en áreas seleccionadas de la Argentina.

Descripción: La cuenca del Plata es la quinta más grande del mundo y mediante su régimen hídrico provee de agua potable a cientos de millones de personas a través de cinco países en Sudamérica. Trabajos previos han mostrado la alta sensibilidad de la cuenca tanto a las condiciones climáticas medias como a su variabilidad, por lo que posibles cambios futuros en estas condiciones podrían determinar variaciones significativas en las condiciones de disponibilidad hídrica. En este trabajo de tesis se calibró el modelo hidrológico distribuido VIC sobre la región de la cuenca del Plata y se lo forzó con datos meteorológicos obtenidos de las simulaciones de algunos Modelos Climáticos Globales (MCG) contenidos en el conjunto de datos del WCRP/CMIP3 para el clima presente. Las simulaciones hidrológicas forzadas con las salidas de los MCG muestran grandes apartamientos respecto de los caudales observados. Estas diferencias se deben a los errores que los mismos tienen para representar varios aspectos del clima global y del de Sudamérica en particular. En términos generales, se encuentra que la gran mayoría de los MCG simula menos precipitación que la observada a nivel anual sobre el sudeste de la cuenca, en tanto que representan condiciones más cálidas. Estos errores determinan diferencias marcadas respecto de los caudales observados y esto implica una limitación para efectuar posibles inferencias del clima futuro de la cuenca. Por tal motivo, se utilizó el modelo climático CAM (la versión atmosférica del CCSM, desarrollado en NCAR) para analizar los mecanismos físicos y/o dinámicos que explican el patrón de subestimación de la precipitación sobre el sudeste de Sudamérica en los modelos. Se llevaron a cabo experimentos de sensibilidad a cambios en la orografía de Sudamérica, condiciones de borde, variaciones en la resolución horizontal y en el esquema convectivo. Los resultados muestran la máxima sensibilidad a la elección del esquema de convección. Esto sugiere que la magnitud de los errores en las simulaciones climáticas globales puede disminuirse al mejorar la representación de la convección, a la vez que el incremento en la resolución espacial representa un factor de mejora de segundo orden, por detrás de las parametrizaciones físicas.

Descripción: Las llanuras de inundación tropicales son regiones temporalmente o permanentemente inundadas debido al desbordamiento de los ríos en zonas de llanura. Las llanuras de inundación ubicadas sobre importantes ríos pueden tener un régimen anual de inundación predecible lo que explica que sean importantes lugares ecológicos con una gran biodiversidad proporcionando importantes servicios ecológicos. El Pantanal, una de las más extensas llanuras de inundación tropical del mundo, es la región de estudio de esta tesis. El objetivo es de desarrollar un esquema de llanuras de inundación para el modelo de superficie ORCHIDEE que sea compatible con modelos atmosféricos de alta resolución para las razones siguientes: (1) mejorar la representación del impacto de las llanuras de inundación sobre los ciclos del agua y de la energía en ORCHIDEE, (2) estudiar la dinámica del Pantanal y (3) evaluar los impactos de las llanuras de inundación sobre las interacciones suelo-atmósfera en esta región. En un primer tiempo, la versión original a baja resolución de las llanuras de inundación en ORCHIDEE fue utilizada para mostrar la importancia de incluir las llanuras de inundación en los modelos de superficie para mejorar la representación del ciclo del agua y permitir una representación más realista de los flujos suelo-atmósfera. El esquema de llanuras de inundación desarrollado está basado en la construcción del grafo rutaje de los ríos en una retícula atmosférica usando modelos de elevación digital a alta resolución vía el concepto de Unidades de Transferencia Hidrológica (HTU). Una herramienta de pre-procesamiento flexible y paralelizada fue desarrollada para facilitar y mejorar la construcción de los grafos de rutaje de los ríos en distintas retículas atmosféricas para facilitar la integración de datos hidrológicos suplementarios para la representación de las llanuras de inundación. Este esquema tiene que enfrentarse a nuevos problemas relacionados con la resolución como la posibilidad para un HTU de inundar a sus vecinos. Este esquema fue validado en comparación con observaciones y con su versión previa en ORCHIDEE. La comparación de simulaciones con y sin el esquela de inundación activado, forzadas por forzantes atmosférica a distintas resoluciones nos permitió evaluar (1) el impacto de las llanuras de inundación en las variables de superficie y (2) como la resolución afecta la simulación de la dinámica de las llanuras de inundación. El esquema de llanuras de inundación fue utilizado en una simulación del modelo RegIPSL (modelo acoplado ORCHIDEE-WRF) para estudiar cómo modifica las interacciones suelo- atmósfera sobre la región del Pantanal y cuales son los impactos locales y remotos sobre el clima de Sur America.

Descripción: Se estudiaron siete pequeños lagos someros (lagunas) de la región pampeana. Las lagunas fueron separadas en dos grupos debido a la diferente intensidad del uso de la tierra en sus cuencas de drenaje. A su vez, el grupo ubicado en la zona de menor uso de la tierra se subdividió en dos, lagunas dominadas por la macrofitia y lagunas dominadas por el fitoplancton. Todas las lagunas se estudiaron por un período de 2 años. Se muestrearon sus características físico-químicas y las comunidades bióticas, haciéndo énfasis en la comunidad zooplanctónica. El estudio constó de 3 etapas. Durante las dos primeras etapas se realizaron estudios de lago como un todo (whole-lake studies). Durante la primera etapa se estudió el efecto de la ausencia de peces en la dinámica de la comunidad planctónica. Durante la segunda etapa se estudió el efecto de un pez planctívoro (Odontesthes bonariensis) sobre la comunidad planctónica. Con el próposito de evaluar el posible control top-down de un pez piscívoro sobre Odontesthes bonariensis, una de estas lagunas fue posteriormente sembrada con Hoplias malabaricus. La tercer etapa consistió en el estudio de la comunidad planctónica una vez reestablecida la comunidad natural de peces, lo cual ocurrió al poco tiempo de realizadas las distintas manipulaciones. Se observó una extrema variabilidad de los parámetros físico-químicos y biológicos de las lagunas de estudio. Esta variabilidad ocurrió dentro de cada una de las lagunas y también entre los distintos grupos y sub-grupos de lagunas. La misma fue atribuible a los ciclos estacionales, a los ciclos de sequía e inundación propios de la región pampeana y a la diferente intensidad del uso de la tierra en las respectivas cuencas de drenaje. Todos estos factores impactarían sobre los cuerpos de agua de toda la región, pero dicho impacto sería mayor en los cuerpos de agua de menor superficie. Dentro de esta compleja dinámica temporal y espacial se realizaron estudios de lago como un todo. La baja densidad de peces habría favorecido el desarrollo de los cladóceros planctónicos. La abundancia de Daphnia fue elevada en las lagunas dominadas por el fitoplancton. Aún así, estos grandes cladóceros no se perpetuaron en el tiempo. Posiblemente los peces recién reclutados y la competencia por el recurso habrían causado su colapso. Por otro lado, Daphnia estuvo prácticamente ausente en las lagunas dominadas por la macrofitia. Su ausencia sería atribuida a una variada fauna de invertebrados predadores. Por lo tanto la predación sobre el zooplancton sería por demás intensa en las pequeñas lagunas pampeanas ampliamente colonizadas por la macrofitia. En las lagunas dominadas por el fitoplancton, la baja densidad de peces, se reflejaría además en un intenso pastoreo del zooplancton sobre el fitoplancton. La introducción de Odontesthes bonariensis causó un rápido efecto en cascada sobre el zooplancton, predando principalmente sobre los organismos de mayor tamaño. La predación de los peces sobre el zooplancton no sería constante durante el año. La mayor intensidad ocurriría en la temporada estival y la menor intensidad durante las épocas más frías. Aún así, durante los períodos fríos las interacciones tróficas serían claves en la determinación de la estructura y la biomasa del zooplancton.

Descripción: El objetivo de esta tesis es el caracterizar el ambiente en el que se desarrollan los sistemas convectivos en el sudeste de América del Sur. Para ello se procedió a seleccionar aquellas situaciones que hubieran producido una precipitación superior a los 120 mm en al menos una estación pluviométrica del territorio argentino durante los meses de octubre a abril del período 1988/1993. Estos eventos representan casos extremos de precipitación, por lo que su estudio es fundamental por su alto impacto en las actividades socioeconómicas de la región y representan un desafio para el pronóstico a corto plazo de la convección y de la ocurrencia de fenómenos severos asociados. A fin de identificar y seguir la evolución temporal de los mesosistemas que habían generado los eventos incluidos en la muestra, se utilizaron las temperaturas de los topes de nubes, información disponible en la base de datos ISCCP-DX (International Satellite Cloud Climatology Project). El procesamiento de esta información se llevó a cabo con un conjunto de programas computacionales desarrollados en la Divisao de Ciéncias Atmosféricas (ACA) del Instituto de Aeronáutica e Espaco (IAE), Brasil. Las distintas etapas evolutivas de los mesosistemas (inicio, madurez y disipación) fueron definidas de acuerdo al área encerrada por la isoterma de —218K. Se procedió luego a realizar la composición de los campos de las variables dinámicas y termodinámicas correspondientes a las situaciones seleccionadas en cada una de estas etapas, utilizando para ello los reanálisis del European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. Los resultados obtenidos muestran que los mesosistemas estudiados tienden a originarse en el faldeo oriental de la Cordillera de los Andes, al norte de los 40°S, desplazándose luego hacia el este. Tanto su duración media (17.5 horas), como las dimensiones que alcanzan en su madurez (504000 km2), exceden ampliamente los valores reportados para los complejos convectivos de mesoescala norteamericanos. Asimismo, al igual que en trabajos previos, se observa el carácter preferentemente nocturno de la actividad convectiva. Debe destacarse que el 81% de los casos incluidos en la muestra analizada correspondieron a eventos Chaco Jet en alguna de las etapas de evolución del mesosistema. La fuerte señal sinóptica que caracteriza a estos eventos y controla a los mecanismos forzantes de la convección se reconoce en los campos producidos por la técnica de composición. Por su parte, los mesosistemas convectivos son efectivos en perturbar localmente la atmósfera. La notable dimensión de los mismos permite caracterizar la estructura vertical de los movimientos verticales, la divergencia y la vorticidad relativa en la escala del mismo mesosistema durante su etapa madura, poniendo de manifiesto su carácter predominantemente convectivo. Se pone de relieve la importancia de la corriente en chorro en capas bajas como forzante de la actividad convectiva en el norte y centro de nuestro país, debido a su aporte fundamental a la advección de aire cálido y húmedo, y a la convergencia de flujo de humedad que se origina en la parte delantera del mismo. Esta importancia se hace más evidente si se tiene en cuenta que la disipación de los sistemas se produce cuando la corriente en chorro en capas bajas se debilita y, consecuentemente, se debilita también la convergencia de flujo de humedad, principal sustento de la actividad convectiva. Finalmente, el análisis de un caso individual confirma esta conclusión, y pone de manifiesto que, si bien el forzante sinóptico es fundamental, una vez desarrollado el sistema su ciclo de vida está controlado por el respectivo ciclo de vida de la corriente en chorro en capas bajas.