Seasonality indices for regionalizing low flows

Abstract

Abstract:In this study we examine three seasonality indices for their potential in regionalizing low flows. The indices are seasonality histograms (SHs) that represent the monthly distribution of low flows, a cyclic seasonality index (SI) that represents the average timing of low flows within a year, and the seasonality ratio (SR), which is the ratio of summer and winter low flows. The rationale of examining these indices is the recognition that summer and winter low flows are subject to important differences in the underlying hydrological processes. We analyse specific low flow discharges q 95 , i.e. the specific discharge that is exceeded on 95% of all days at a particular site. Data from 325 subcatchments in Austria, ranging in catchment area from 7 to 963 km 2 , are used in the analysis. In a first step, three seasonality indices are compared. Their spatial patterns can be interpreted well on hydrological grounds. In a second step, the indices are used to classify the catchments into two, three, and eight regions based on different combinations of the indices. In a third step, the value of the seasonality indices for low flow regionalization is examined by comparing the crossvalidation performance of multiple regressions between low flows and catchment characteristics. The regressions make use of the three seasonality-based classifications. The results indicate that grouping the study area into two regions and three regions and separate regressions in each region gives the best performance. A global regression model yields the lowest performance and a global regression model that uses different calibration coefficients in each of the eight regions only performs slightly better. This suggests that separate regression models in each of the regions are to be preferred over a global model in order to represent differences in the way catchment characteristics are related to low flows.

Índices de sazonalidade para regionalização hidrológica de vazões de estiagem no Rio Grande do Sul

“…A não ocorrência nas bacias deste trabalho de um forte regime de inverno pode ser atribuída: i) à distribuição de chuvas no Rio Grande do Sul no período considerado neste trabalho como de inverno (abril a setembro) e ii) à insignificância de precipitação na forma de neve quando comparada às regiões estudadas por Laaha (2002), Laaha & Blöschl (2006) e Tongal et al (2013).…”

“…Vários pesquisadores têm proposto metodologias para identificar regiões homogêneas no contexto de regionalização de vazões de estiagem e, dentre essas metodologias, Laaha & Blöschl (2006) destacam as medidas de sazonalidade, as quais têm sido aplicadas com sucesso em diversos estudos (Burn et al, 1997;Young et al, 2000;Laaha, 2002;Laaha & Blöschl, 2006;Vezza et al, 2010).…”

“…O método Seasonality Ratio (SR) foi proposto por Laaha & Blöschl (2006) e permite analisar as vazões de estiagem em diferentes estações do ano utilizando-se, como referência, a Q 95% . Para calcular SR utiliza-se a Eq.…”

“…Para o presente trabalho os dados de vazão foram separados em duas séries, uma abrangendo o período de inverno (1 de abril a 31 de setembro) e outra o período de verão (1 de outubro a 31 de março). Apesar dos períodos de inverno e verão serem bem definidos no Rio Grande do Sul, neste estudo foi utilizado o critério indicado na metodologia proposta por Laaha & Blöschl (2006) em razão da necessidade de dividir a série em dois períodos. Os dois períodos tiveram a mesma duração contemplando meses além daqueles definidos como de inverno e verão e levando em consideração o início e o final do ano hidrológico comumente considerado no estado.…”

“…O método Seasonality Index (SI) foi proposto por Burn et al (1997) e também foi apresentado nos trabalhos de Young et al (2000) e Laaha & Blöschl (2006). Foi desenvolvido para representar a distribuição sazonal da ocorrência de vazões de estiagem, conforme a sequência de Eqs.…”