Loizu Maeztu, Javier

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https://academica-e.unavarra.es/handle/2454/49420

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Loizu Maeztu

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Javier

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Proyectos e Ingeniería Rural

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0000-0002-4438-7994

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751065

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810783

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    PublicationOpen Access
    Evaluation of TOPLATS on three Mediterranean catchments
    (Elsevier, 2016) Loizu Maeztu, Javier; Álvarez-Mozos, Jesús; Casalí Sarasíbar, Javier; Goñi Garatea, Mikel; Proyectos e Ingeniería Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
    Physically based hydrological models are complex tools that provide a complete description of the different processes occurring on a catchment. The TOPMODEL-based Land-Atmosphere Transfer Scheme (TOPLATS) simulates water and energy balances at different time steps, in both lumped and distributed modes. In order to gain insight on the behavior of TOPLATS and its applicability in different conditions a detailed evaluation needs to be carried out. This study aimed to develop a complete evaluation of TOPLATS including: 1) a detailed review of previous research works using this model; 2) a sensitivity analysis (SA) of the model with two contrasted methods (Morris and Sobol) of different complexity; 3) a 4-step calibration strategy based on a multi-start Powell optimization algorithm; and 4) an analysis of the influence of simulation time step (hourly vs. daily). The model was applied on three catchments of varying size (La Tejeria, Cidacos and Arga), located in Navarre (Northern Spain), and characterized by different levels of Mediterranean climate influence. Both Morris and Sobol methods showed very similar results that identified Brooks-Corey Pore Size distribution Index (B), Bubbling pressure (ψc) and Hydraulic conductivity decay (f) as the three overall most influential parameters in TOPLATS. After calibration and validation, adequate streamflow simulations were obtained in the two wettest catchments, but the driest (Cidacos) gave poor results in validation, due to the large climatic variability between calibration and validation periods. To overcome this issue, an alternative random and discontinuous method of cal/val period selection was implemented, improving model results.
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    PublicationOpen Access
    Evaluation of the improvement of streamflow prediction through the assimilation of remotely sensed soil moisture observations
    (2017) Loizu Maeztu, Javier; Álvarez-Mozos, Jesús; Casalí Sarasíbar, Javier; Proyectos e Ingeniería Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
    El objetivo principal de esta tesis es evaluar si la asimilacion de datos de humedad superficial del suelo obtenidos mediante tecnicas de teledeteccion, en modelos hidrologicos es capaz de mejorar la prediccion de caudales en los rios a la salida de las cuencas. Este objetivo general se concreta en los siguientes objetivos especificos: 1) evaluar la respuesta de modelos de diferente configuracion espacial (agregados, semi-distribuidos, distribuidos), a la asimilacion de datos, con el fin de conseguir una mejora en la simulacion de caudales; 2) evaluar la influencia de las caracteristicas de cada cuenca (como tamano, topografia, clima o usos del suelo) en los resultados de la asimilacion de datos; 3) evaluar la posible mejora obtenida en la simulacion de escorrentia mediante la asimilacion de datos de sensores como ASCAT o SMOS, que observan diferentes frecuencias (banda C y banda L); 4) evaluar la mejora en la prediccion de escorrentia al asimilar en un modelo distribuido el producto de alta resolucion (1-km) desarrollado en el Barcelona Expert Center y obtenido a partir de los datos de los satelites SMOS y MODIS; 5) evaluar la influencia que las diferentes tecnicas de re-escalado de la informacion observada tienen sobre los resultados de la asimilacion, y por ultimo; 6) evaluar la influencia que tiene sobre los resultados de la asimilacion el valor de error de observacion atribuido a cada satelite. Un segundo objetivo de esta tesis es la evaluacion del modelo TOPLATS como herramienta de simulacion de caudales en cuencas Mediterraneas, y se concreto en los siguientes objetivos especificos: 1) llevar a cabo una revision bibliografica en profundidad de los diferentes trabajos desarrollados con TOPLATS anteriormente, con especial atencion a aquellos en los que se trabajo en la calibracion del modelo y en el analisis de sus diferentes parametros; 2) desarrollar un analisis de sensibilidad muy completo del modelo, en el que se analice la sensibilidad de la escorrentia superficial, el flujo base, la evapotranspiracion, la humedad del suelo y de la eficiencia enfocada a los diferentes rangos de caudal, a diferentes parametros; 3) comparar dos metodos de analisis de sensibilidad de diferente complejidad y costo computacional; 4) evaluar la efectividad de un algoritmo de optimizacion como herramienta de calibracion del modelo aplicado a diferentes escalas temporales; 5) comparar la influencia que tiene sobre la calibracion de un modelo la seleccion de periodos de calibracion continuos o discontinuos seleccionados en funcion de la variabilidad climatica que contienen; y 6) evaluar la eficiencia del modelo para predecir correctamente los caudales simulados en cuencas mediterraneas de diferente tamano y diferentes condiciones climaticas, tanto cuando el modelo es aplicado en paso horario como diario.