Avances en predicciones meteorológicas para la gestión de sistemas hidroeléctricos : Un análisis comparativo entre ECMWF y GFS en el Río Negro, Uruguay

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo evaluar la precisión de los pronósticos globales de precipitación por conjunto en la cuenca del Río Negro, Uruguay, específicamente para su aplicación en la gestión de embalses gestionados por el Despacho Nacional de Cargas del país (Despacho de Cargas, organismo oficial que decide en tiempo real las fuentes que abastecen la demanda de potencia eléctrica instantánea). En el trabajo se lleva a cabo una revisión bibliográfica detallada de los eventos meteorológicos asociados a precipitaciones en la región de estudio, así como una descripción de las características de los modelos de pronóstico por conjunto, ensembles, que se analizan. Los mismos son el del Sistema de Pronóstico de Conjunto Global (GEFS) y el del Centro Europeo para Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF). Junto a ello se presentan diferentes metodologías para generar pronósticos por conjunto que están operativas y tienen una gran validación en diferentes servicios meteorológicos. Se realiza la presentación de datos observados utilizados y los pronósticos globales estudiados; detallando una metodología paso a paso para procesar los datos de precipitación, y en particular se trabaja en dos metodologías para generar pronósticos de precipitación acumuladas: en ventanas de 72 horas móviles y valores diarios. Se definen estadísticos específicos para evaluar el desempeño de los modelos junto con un estudio de significancia estadística para validar los resultados obtenidos. En una fase posterior, se analiza un evento de precipitación en particular, en la subcuenca de mayor superficie, Bonete. Para ello, se examina la salida del modelo global GEFS y se realizan simulaciones con el modelo regional WRF para evaluar su desempeño. Se describen diferentes conceptos relacionados con la dinámica y termodinámica de la atmósfera, y se desarrolla una metodología de post-procesamiento de los resultados para generar los campos de variables meteorológicas relevantes para diagnosticar el evento en estudio y la capacidad de los modelos de simular las condiciones atmosféricas, tanto dinámicas como termodinámicas. Los resultados obtenidos ayudan a comprender mejor las fortalezas y debilidades de los modelos globales y regionales en la predicción de eventos de precipitación en la cuenca del Río Negro. Se concluye que ambas fuentes de datos de pronóstico tienen 2 resultados similares y son útiles para detectar eventos de interés para la gestión de embalses. La metodología de pronóstico diario o acumulado muestra ventajas sobre la última a la hora de utilizar los pronósticos y permite detectar con mayor confiabilidad los eventos relevantes. Además, el uso de pronósticos por ensembles permite trabajar con la dispersión de los mismos, lo que resulta valioso para la toma de decisiones. También se ha identificado que el modelo global GFES tiene dificultades en representar el potencial de inestabilidad atmosférica, mientras que el modelo regional WRF muestra mejores resultados en este aspecto. Por tanto, se sugiere seguir trabajando en mejorar las parametrizaciones de los modelos globales en la región de estudio para obtener pronósticos más confiables y precisos. Esta tesis proporciona una valiosa comparación de las habilidades de predicción meteorológica entre dos conjuntos de modelos ampliamente utilizados y ofrece información valiosa para la gestión de sistemas hidroeléctricos en la cuenca del Río Negro, Uruguay. Además, destaca la importancia de utilizar métodos de pronóstico adecuados para mejorar la toma de decisiones en situaciones críticas relacionadas con el agua y la energía.