Régimen de descarga

De forma similar al coeficiente de Pardé, existen otros coeficientes que pueden utilizarse para analizar el régimen de un río. Una posibilidad consiste en observar cuántas veces el caudal durante el pico es mayor que el caudal durante el mínimo, en lugar de la media, como en el caso del coeficiente de Pardé. A veces se le denomina coeficiente anual y se define como:

${\displaystyle K_{año}={Q_{i_{máx}} \over {Q_{i_{mín}}}},{Q_{i_{mín}}}\neq 0}$,

dónde${\displaystyle Q_{i_{max}}}$es el caudal medio del mes con el caudal más alto y${\displaystyle Q_{i_{min}}}$es el caudal medio del mes con el caudal más bajo. Si${\displaystyle Q_{i_{min}}}$Si es 0, entonces el coeficiente no está definido.

La variabilidad anual muestra cuánto se desvían los picos en promedio del régimen perfectamente uniforme. Se calcula como la desviación estándar del caudal medio de los meses con respecto al caudal medio anual. Ese valor se divide luego por el caudal medio anual y se multiplica por 100 %, es decir: ^{[ 21 ]}

${\displaystyle C_{v}^{*}={{\sqrt {{\sum _{i=1}^{12}(Q_{i}-Q_{media})^{2}} \over 12}} \over Q_{media}}\times 100\%}$

Los regímenes más uniformes presentan un valor inferior al 10%, mientras que puede alcanzar más del 150% en los ríos con los picos más drásticos.

Los coeficientes de Grimm, utilizados en Austria, no se definen para un solo mes, sino para «doppelmonats», es decir, para dos meses consecutivos. Se suma el caudal medio de ambos meses (enero y febrero, febrero y marzo, marzo y abril, etc.), conservando así 12 valores diferentes a lo largo del año. Esto se hace porque, para los regímenes nivales, esto se correlaciona mejor con los diferentes tipos de picos (nival, nivoglacial, glacial, etc.). Se definen de la siguiente manera: ^{[ 20 ]}

${\displaystyle SK_{doppelmonat}={Q_{doppelmonat} \over {Q_{mean}}}}$(Definición inicial)

${\displaystyle SK_{doppelmonat}={Q_{doppelmonat} \over {2\times Q_{mean}}}}$(Definición adaptada para que los valores se acerquen más a los de Pardé; versión utilizada en Wikipedia)

${\displaystyle SK_{year}={Q_{{doppelmonat}_{max}} \over {Q_{{doppelmonat}_{min}}}},{Q_{{doppelmonat}_{min}}}\neq 0}$,

dónde${\displaystyle Q_{doppelmonat}=Q_{i}+Q_{i+1}}$.

Pardé y Beckinsale determinaron si el pico es pluvio-nival, nivo-pluvial, nival o glacial basándose en el porcentaje de descarga durante la estación cálida que aporta el agua de deshielo, y no en el momento del pico como es común hoy en día. Sin embargo, se ha calculado para pocos ríos. Los valores son los siguientes: ^{[ 22 ]}

• 0–6%: pluvial
• 6–14%: pluvio-nival
• 15–25%: nivo-pluvial
• 26–38%: transición a nival
• 39-50%: nival puro a nivoglacial
• más del 50%: glacial

El factor principal que afecta a los regímenes fluviales es el clima de su cuenca , tanto por la cantidad de precipitaciones como por las fluctuaciones de temperatura a lo largo del año. Esto llevó a Beckinsale a clasificar los regímenes basándose principalmente en el clima. ^{[ 23 ]} Aunque existe correlación, el clima aún no se refleja completamente en un régimen fluvial. Además, una cuenca puede abarcar más de un clima y dar lugar a interacciones más complejas entre el clima y el régimen.

El patrón de descarga puede asemejarse mucho al patrón de lluvia ^{[ 3 ],} ya que la lluvia en la cuenca de un río contribuye a su caudal, al ascenso del agua subterránea y al llenado de los lagos. Existe cierto desfase entre el pico de lluvia y el pico de descarga , que también depende del tipo de suelo y roca madre, puesto que el agua de lluvia debe llegar a la estación de aforo para que se registre la descarga. El tiempo es naturalmente mayor en cuencas de mayor tamaño.

Si el agua de la precipitación está congelada, como la nieve o el granizo , primero debe derretirse, lo que provoca retrasos más prolongados y picos menos pronunciados. El retraso se ve muy influenciado por la temperatura, ya que las temperaturas bajo cero hacen que la nieve permanezca congelada hasta que sube la temperatura en primavera, cuando esta aumenta y la derrite, lo que da lugar a un pico, que de nuevo puede retrasarse un poco. El momento del pico se determina cuando la temperatura del mediodía supera suficientemente los 0 °C (32 °F) ^{[ 3 ]} , lo que generalmente se considera que ocurre cuando la temperatura media alcanza más de -3 °C (27 °F) . En los climas continentales más suaves, que limitan con el clima oceánico, el pico suele producirse en marzo en el hemisferio norte o en septiembre en el hemisferio sur, pero puede llegar a ser tan tarde como agosto/febrero en las montañas más altas y los casquetes polares, donde el flujo también varía mucho a lo largo del día ^{[ 24 ] .}    

El deshielo de los glaciares por sí solo también puede suministrar grandes cantidades de agua incluso en zonas donde hay poca o ninguna precipitación, como en los climas de casquetes polares y en los climas fríos, secos y semiáridos .

Por otro lado, las altas temperaturas y el clima soleado conducen a un aumento significativo de la evapotranspiración, ya sea directamente del río o del suelo húmedo y las plantas, lo que lleva a que menos precipitación llegue al río y que las plantas consuman más agua, respectivamente. ^{[ 3 ] [ 25 ]} Para terrenos de colores más oscuros, la tasa de evaporación es mayor que para un terreno de colores más claros debido a un menor albedo .

El relieve a menudo determina cuán agudos y qué tan anchos son los picos nivales, lo que llevó a Pardé a clasificar ya los regímenes nivales de montaña y de llanura por separado. ^{[ 6 ]} Si el relieve es bastante plano, la nieve se derretirá en todas partes en un corto período de tiempo debido a condiciones similares, lo que da lugar a un pico agudo de aproximadamente tres meses de ancho. ^{[ 6 ]} Sin embargo, si el terreno es accidentado o montañoso, la nieve ubicada en las tierras bajas se derretirá primero, con la temperatura disminuyendo gradualmente con la altitud (aproximadamente 6 °C (43 °F) por cada 1000 m). ^{[ 15 ]} Por lo tanto, el pico es más ancho, y especialmente el descenso después del pico puede extenderse hasta finales del verano cuando las temperaturas son más altas. Debido a este fenómeno, la precipitación en las áreas de tierras bajas puede ser lluvia, pero nieve en las áreas más altas, lo que da lugar a un pico rápidamente después de la lluvia y otro cuando las temperaturas comienzan a derretir la nieve.  

Otro aspecto importante es la altitud . A altitudes excepcionalmente elevadas, la atmósfera es más tenue, por lo que la insolación solar es mucho mayor, razón por la cual Beckinsale diferencia entre el nival de montaña y el glacial de regímenes similares que se encuentran en latitudes más altas. ^{[ 15 ]}

Además, las pendientes más pronunciadas conducen a una escorrentía superficial más rápida , lo que genera picos más prominentes, ^{[ 14 ]} mientras que el terreno plano permite que los lagos se extiendan, lo que regula la descarga del río aguas abajo. ^{[ 26 ]} Las áreas de captación más grandes también generan picos menos pronunciados.

La vegetación en general disminuye la escorrentía superficial y, por consiguiente, el caudal de un río, y conduce a una mayor infiltración . Los bosques dominados por árboles que pierden sus hojas durante el invierno presentan un patrón anual en la extensión de la intercepción del agua , que moldea dicho patrón a su manera. ^{[ 14 ]} El impacto de la vegetación es perceptible en todas las áreas excepto en las más secas y frías, donde la vegetación es escasa. La vegetación que crece en los lechos de los ríos puede obstaculizar drásticamente el flujo del agua, especialmente en verano, lo que provoca caudales menores. ^{[ 26 ]}

El aspecto más importante del terreno en este sentido es la permeabilidad y la capacidad de retención de agua de las rocas y los suelos en la cuenca de descarga. En general, cuanto más permeable es el terreno, menos pronunciados son los máximos y mínimos, ya que las rocas acumulan agua durante la estación húmeda y la liberan durante la estación seca; el tiempo de retardo también es mayor, ya que hay menos escorrentía superficial. Si la estación húmeda es muy pronunciada, las rocas se saturan y no pueden infiltrar el exceso de agua, por lo que toda la lluvia se libera rápidamente al arroyo. ^{[ 26 ]} Por otro lado, sin embargo, si las rocas son demasiado permeables, como en el terreno kárstico , los ríos podrían tener una descarga notable solo cuando las rocas están saturadas o el nivel del agua subterránea sube y, de lo contrario, estarían secos con toda el agua acumulándose en ríos subterráneos o desapareciendo en ponors . Ejemplos de rocas con alta capacidad de retención de agua incluyen la caliza , la arenisca y el basalto , ^{[ 26 ]} mientras que los materiales utilizados en áreas urbanas (como el asfalto y el hormigón) tienen una permeabilidad muy baja que provoca inundaciones repentinas . ^{[ 14 ]}

Los factores humanos también pueden alterar significativamente el caudal de un río. Por un lado, el agua puede extraerse directamente del río o indirectamente de las aguas subterráneas para consumo humano y riego , entre otros usos, lo que reduce el caudal. En este último caso, el consumo suele aumentar durante la estación seca o durante el crecimiento de los cultivos (es decir, verano y primavera). ^{[ 14 ]} Por otro lado, las aguas residuales se vierten en los arroyos, lo que incrementa el caudal; sin embargo, estas se mantienen más o menos constantes durante todo el año, por lo que no afectan tanto al régimen.

Otro factor importante es la construcción de represas, donde se acumula mucha agua en un lago, lo que hace que los mínimos y máximos sean menos pronunciados. Además, la descarga de agua suele estar regulada en gran medida en función de otras necesidades humanas, como la producción de electricidad, lo que significa que la descarga de un río aguas abajo de una represa puede ser completamente diferente a la de aguas arriba. ^{[ 14 ]}

Aquí se presenta un ejemplo para la presa de Asuán . Como se puede observar, el coeficiente anual es menor en la presa que aguas arriba, lo que demuestra el efecto de la misma .

Los regímenes pluviales se dan principalmente en climas oceánicos y mediterráneos, como el Reino Unido, Nueva Zelanda, el sureste de Estados Unidos, Sudáfrica y las regiones mediterráneas. Generalmente, los picos ocurren en la estación más fría, de noviembre a mayo en el hemisferio norte (aunque abril y mayo ocurren en una pequeña área cerca de Texas ^{[ 27 ]} ) y de junio a septiembre en el hemisferio sur. Pardé tenía dos tipos diferentes para esta categoría: el régimen pluvial templado y el régimen mediterráneo . El pico se debe a las precipitaciones en el período más frío y el mínimo se da en verano debido a una mayor evapotranspiración y, por lo general, a menos precipitaciones. ^{[ 7 ] [ 14 ]}

El régimen pluvial templado (símbolo de Beckinsale CFa/b ^{[ 27 ]} ) suele tener un mínimo más suave y el caudal es bastante alto también durante el verano.

Mientras tanto, el régimen mediterráneo (símbolo de Beckinsale CS ^{[ 27 ]} ) tiene un mínimo más pronunciado debido a la falta de lluvias en la región, y los ríos tienen un caudal notablemente menor durante el verano, o incluso se secan por completo.

Beckinsale distinguió otro régimen pluvial, con un pico en abril o mayo, al que denominó CFaT, ya que ocurre casi exclusivamente alrededor de Texas, Luisiana y Arkansas. ^{[ 27 ]}

El nombre del régimen es engañoso; este régimen se presenta comúnmente en cualquier lugar donde las principales precipitaciones ocurren durante el verano. Esto incluye la región intertropical, pero también incluye zonas influenciadas por el monzón , extendiéndose hacia el norte hasta Rusia y hacia el sur hasta el centro de Argentina. Se caracteriza por un pico pronunciado durante el período cálido, con un máximo de mayo a diciembre en el hemisferio norte y de enero a junio en el hemisferio sur. ^{[ 7 ] [ 14 ]} Por lo tanto, el régimen permite una gran variación, tanto en términos de cuándo ocurre el pico como de cuán bajo es el mínimo.

Pardé diferenció además esta categoría en dos subtipos y Beckinsale la dividió en cuatro. El régimen más común es el régimen AM de Beckinsale (de monzón, como en la clasificación de Köppen ), que se caracteriza por un período de bajo caudal de hasta cuatro meses. Se da en África occidental, la cuenca del Amazonas y el sudeste asiático. ^{[ 3 ]}

En las zonas más áridas, el período de aguas bajas aumenta a seis, siete e incluso nueve meses, que Beckinsale clasificó como AW. Por lo tanto, el pico es más estrecho y mayor. ^{[ 3 ]}

En climas secos , existen arroyos efímeros con patrones irregulares año tras año. La mayor parte del tiempo, están secos y solo presentan caudal durante crecidas repentinas . Beckinsale los clasifica como BW, pero solo los menciona brevemente. ^{[ 3 ]} Debido a la irregularidad, el pico puede estar disperso o mostrar múltiples picos, y podría asemejarse a otros regímenes.

Los tres regímenes anteriores son denominados intertropicales por Pardé, pero el siguiente también se diferencia por tener dos máximos en lugar de uno. Lo llamó régimen ecuatorial, ^{[ 7 ]} mientras que Beckinsale usó el símbolo AF. ^{[ 3 ]} Ocurre en África alrededor de Camerún y Gabón, y en Asia en Indonesia y Malasia, donde un pico se encuentra en octubre/noviembre/diciembre y otro en abril/mayo/junio, siendo de alguna manera simétrico para ambos hemisferios. Curiosamente, el mismo patrón no se observa en Sudamérica.

El régimen nival se caracteriza por un máximo debido al deshielo, ya que las temperaturas superan el punto de fusión. Por lo tanto, los picos se producen en primavera o verano. Ocurren en regiones con clima continental y polar, que en el hemisferio sur se limitan principalmente a los Andes , la Antártida y algunas islas menores.

Pardé dividió los regímenes en dos grupos: los regímenes nivales de montaña y los regímenes nivales de llanura, que Beckinsale también amplió. Los regímenes de llanura presentan máximos más pronunciados y estrechos, generalmente de hasta tres meses, y el mínimo es más suave y, por lo general, no mucho menor que el de otros meses, salvo el pico. ^{[ 7 ]} El mínimo, si el régimen no está en transición a un régimen pluvio-nival, suele producirse poco después del máximo, mientras que en los regímenes de montaña, suele producirse justo antes. Estos regímenes son excepcionalmente raros en el hemisferio sur.

Los regímenes nivales suelen ser intermitentes en climas subárticos , donde el río se congela durante el invierno.

El régimen nivoglacial se da en áreas donde la nieve estacional se encuentra con las capas de hielo permanentes de los glaciares en la cima de las montañas o en latitudes más altas. Por lo tanto, tanto el derretimiento de la nieve como del hielo de los glaciares contribuyen a producir un máximo a principios o mediados del verano. ^{[ 14 ]} A su vez, aún podría distinguirse entre regímenes de llanura y de montaña, pero esa distinción rara vez se hace a pesar de ser bastante obvia. También se caracteriza por grandes cambios diurnos y un máximo pronunciado. Pardé y Beckinsale no distinguieron este régimen de los regímenes glacial y nival. Mader lo define como tener un pico en junio o julio, seguido por el otro de los dos, y luego la descarga de agosto, lo que se traduce en un pico en diciembre o enero, seguido por los otros dos y luego febrero para el hemisferio sur. ^{[ 12 ]} Tales regímenes se dan en los Alpes, el Himalaya, las Montañas Costeras y los Andes del sur.

En Groenlandia, el norte de Canadá y Svalbard se dan regímenes nivoglaciares llanos .

El régimen glacial es la variedad más extrema de regímenes dependientes de la temperatura y se presenta en áreas donde más del 20 % de su cuenca está cubierta por glaciares. Esto suele ocurrir a altitudes superiores a 2500 m (8202 pies 1 pulgada) ^{[ 14 ]} , pero también puede darse en climas polares, lo cual no fue mencionado explícitamente por Pardé, quien agrupó ambas categorías. Los ríos con este régimen también experimentan grandes variaciones diurnas ^{[ 6 ] [ 15 ] .}   

El caudal está fuertemente condicionado por el deshielo de los glaciares, lo que provoca un fuerte máximo a finales del verano y un mínimo muy intenso durante el resto del año, salvo en zonas con grandes reservas lacustres, como el Ródano tras el lago Lemán o el río Baker, que se muestra más adelante. Mader define que el caudal máximo se produce en julio o agosto, seguido del resto del año. ^{[ 12 ]}

En casos realmente extremos (sobre todo en la Antártida ), también podría darse un régimen glacial plano.

Beckinsale no clasificó realmente los regímenes según el número de factores que contribuyen a la descarga, por lo que dichos regímenes se agrupan con los regímenes simples en su clasificación, ya que aparecen muy cerca de ellos. En sus seis ejemplos, se pueden encontrar regímenes mixtos, aunque para DFa y DWd esto es bastante raro. En la mayoría de los casos, son nivo-pluviales con el mínimo principal en invierno, excepto para DFa/b. ^{[ 24 ]}

Los regímenes mixtos de montaña están ampliamente estudiados y son bastante comunes en los Alpes, y los ríos con dichos regímenes nacen en la mayoría de las cadenas montañosas. Beckinsale no los distingue de los regímenes de llanura; sin embargo, en fuentes más recientes se clasifican de forma bastante diferente a como él lo hacía.

Mader clasifica los regímenes mixtos con picos nivales que corresponden a nivales suaves o nivales de Mader como «nivales de invierno» y «nivales de otoño», según el pico pluvial. El pico invernal suele ser pequeño. ^{[ 31 ]} En zonas monzónicas, el pico también puede darse en verano.

Mader denominó «nivo-pluviales» solo aquellos regímenes con picos nivales correspondientes a nivales de transición. ^{[ 32 ]} Hrvatin, en su distinción, también diferenció entre «régimen nivo-pluvial alpino de alta montaña» y «régimen nivo-pluvial alpino de montaña media», mostrando el primero una diferencia significativa entre los mínimos y el otro no, aunque algunos regímenes en su clasificación también tienen picos nivales suaves. ^{[ 33 ]} En Japón, el pico pluvial se produce en verano.

En la clasificación de Mader, cualquier régimen con un pico pluvial de transición es pluvio-nival. ^{[ 35 ]} Hrvatin también lo define más con una superposición importante con la clasificación de Mader. Si los mínimos son bastante suaves, entonces se clasifica como 'régimen pluvio-nival alpino', si los mínimos son más pronunciados pero los picos son suaves, entonces se clasifica como ' régimen pluvio-nival dinárico -alpino' y si los picos también son pronunciados, entonces es 'régimen pluvio-nival dinárico'. Su 'régimen pluvio-nival panónico' corresponde a un régimen mixto de llanura. ^{[ 36 ]} Japón tiene regímenes mixtos con pico pluvial tropical.