RESUMEN
   
Los efectos de escala espacial son un tema de relevancia en Hidrología dada la necesidad de vincular las disparidades de escala entre los procesos, las observaciones y las modelaciones. La existencia de procesos dominantes a diferentes escalas, el funcionamiento no lineal de los sistemas hidrológicos y la fuerte variabilidad espacio-temporal son los principales factores que controlan los problemas de escala y condicionan los métodos de escalado. La generación de conocimiento relacionado con este tema es importante para mejorar la comprensión y representación de los procesos hidrológicos.
En la primera parte de ésta tesis se estudia el problema de la agregación espacial de parámetros hidrológicos, la importancia de la organización espacial para la formulación de una separación de escalas espaciales utilizando el concepto de área elemental representativa (REA) y su relación con la definición de un tamaño de celda óptimo para la modelación hidrológica distribuida. Para dicho análisis se ha utilizado la conceptualización del proceso de infiltración del modelo hidrológico distribuido TETIS y se han desarrollado experimentos sintéticos utilizando campos de parámetros correlacionados espacialmente. Los resultados de los experimentos numéricos mostraron que al escalar los parámetros efectivos de la microescala a la mesoescala, sus valores dependen en las variables de entrada, variables de estado y la heterogeneidad de los parámetros en la microescala. Las simulaciones han demostrado que la varianza de los parámetros efectivos estimados en la mesoescala disminuye cuando aumenta el ratio entre el tamaño de celda en la mesoescala y la longitud de correlación. Esta propiedad es fundamental para identificar un tamaño de celda con las características de REA y que minimice la propagación de la incertidumbre de los parámetros.
En la segunda parte, se trata el problema de escalado a través de la utilización de parámetros efectivos no estacionarios para transferir información relevante de la microescala a la mesoescala, para ello se desarrollaron ecuaciones de escalado basadas en funciones de distribución de probabilidad derivadas, y se formularon ecuaciones de escalado empíricas. El funcionamiento de las ecuaciones de escalado se testeó a través de simulaciones de Monte Carlo y con la aplicación en la cuenca experimental de Goodwin Creek, la cual ha sido continuamente monitoreada por más de treinta años y dispone de una densa red de estaciones hidrométricas que permiten realizar un buen número de validaciones espaciales y espacio-temporales.
Los resultados de la aplicación de las ecuaciones de escalado en la cuenca de Goodwin Creek utilizando diferentes escalas de agregación en los parámetros permitieron constatar la importancia de representar la variabilidad a nivel de microescala en la simulación hidrológica. Especialmente, se notaron mayores diferencias a favor del uso de las ecuaciones de escalado en los índices de eficiencia en validación espacio-temporal en las subcuencas más pequeñas. Los eventos que destacaron un mejor desempeño en la utilización de las ecuaciones de escalado en validación son los que tienen menores valores de precipitación total, lo cual implica que el efecto de escala espacial está relacionado con la cantidad de precipitación y dicho efecto es más importante para eventos con lluvias de pequeña magnitud. Estos resultados permiten afirmar que los parámetros efectivos no estacionarios son útiles para parametrizar la heterogeneidad de los parámetros hidrológicos a nivel de microescala, ya que contribuyen a mejorar la representación espacial de la respuesta hidrológica.