ANALYZING AREAL PRECIPITATION AT KEY BASINS IN COCHABAMBA USING SATELLITE-BASED PRECIPITATION

Abstract

Monitoring spatial precipitation at high resolution is a crucial variable in semi-arid regions like Cochabamba city. However, limitations regarding the number, quality and uniform distribution of operating rain gauges inside the basin's area, lead us to examine data and combine it with satellite-based precipitation. These products' accuracy is increasing, but their evaluation needs validation before its usage in water balance. We focused in the five key basins that may provide water for agriculture and drinking purposes in metropolitan area of Cochabamba city (Cbba). A three level comparison was carried out, considering hourly and daily values of precipitation intensities measured at available stations, areas of influence and sub basins. Accumulated monthly values from Global Satellite Mapping of Precpitation (GSMaP) data correlate better than a comparison with Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología SENAHMI's daily measures. The results showed spatial and temporal variability between GSMaP and SENAHMI stations. Actually, it is important to point out that in most cases; values estimated by GSMaP's became underestimated when compared against surface gauges. Hence, we propose a simple integration method of gauge-based and satellite-based precipitation data, using correction factors. We reached a 19 % improvement of areal precipitation for the rainy season 2015/2016, using correction factors obtained by correlating data from SENAMHI and GSMaP and evaluating the relative errors during previous rainy season 2014/2015. Subsequently, we plan to apply them as input to hydrological models to obtain river discharge values and determine whether the fulfilment of water demand in Cbba is possible. In future studies we plan to include the potential climate change scenarios and adjust precipitation variability according to elevation range which is 2500-3500 m.a.s.l. in this region. Results are expected to provide a higher resolution of precipitation, also produce more accurate water balance to support wise decisions over the water resources management in semi-arid regions. RESUMEN La medición de la precipitación espacialmente, en alta resolución, es una variable crucial en regiones semiáridas como la ciudad de Cochabamba. Sin embargo, las limitaciones en cuanto al número, la calidad y la distribución espacial de pluviómetros operando dentro del área de la cuenca, nos llevan a examinar los datos y combinarlos con las intensidades de precipitaciones estimadas desde satélites. La precisión de estos productos está aumentando, pero su evaluación necesita ser validada mediante la combinación de datos antes de su empleo en balances hídricos. En este artículo analizamos las cinco cuencas clave que pueden proporcionar agua para fines agrícolas y agua potable en el área metropolitana de la ciudad de Cochabamba. Se efectuó una comparación a tres niveles, valores puntuales en cada estación, promedios en áreas de influencia de las estaciones y dentro de áreas de las sub-cuencas, basada en intensidades de precipitaciones horarias y diarias. Se encontró que los valores mensuales acumulados entre GSMaP y SENAMHI se correlacionan mejor que una comparación de precipitaciones diarias. Los resultados muestran que existe variabilidad espacial y temporal de la precipitación entre GSMaP y las estaciones meteorológicas. Es importante señalar que en la mayoría de los casos, las intensidades estimadas por los productos de GSMaP han subestimado los valores medidos en tierra. Por lo tanto, se propone aquí un método simple para la combinación de los datos de precipitación estimados por satélite y medidos por pluviómetros. Se alcanzó una mejora del 19% en la correlación de datos entre SENAMHI y GSMaP evaluando los errores relativos de la temporada de lluvias 2014/2015 y aplicando factores de corrección para la siguiente época lluviosa 2015/2016. Posteriormente tenemos la intención de aplicar estos productos como datos de entrada a los modelos hidrológicos para obtener la descarga de los ríos y determinar si la demanda de agua en Cbba se puede satisfacer. Para estudios futuros tenemos la intención de incluir los escenarios de posibles cambios climáticos y considerar la variabilidad de la precipitación por la elevación que en la zona está en el rango 2500-3500 m.s.n.m. Los resultados esperados deberían proporcionar una mayor resolución de precipitación, producir un balance hídrico más preciso y contribuir a la toma de decisiones en la gestión de los recursos hídricos en regiones semiáridas.