SARIMA-based streamflow forecasting in the San Juan River, Arid Andes

Abstract

River water is a vital resource for human consumption, industrial use, power generation, and recreational activities, among other uses. A number of techniques are currently available to forecast streamflow at different temporal scales, although such approaches usually require different types of input data. The aim of this study is to analyze the long-term hydrological behavior of the San Juan River, located in the Arid Andes of Argentina, a region facing severe water scarcity. A Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average (SARIMA) statistical model was applied to project future annual streamflow volume (Hm3) dynamics up to the 2070-2071 hydrological cycle. The results indicate a general downward trend. Over the next decade, critical low-flow periods are expected, similar to those observed in recent years. For the 2026-2029 period, projected flows are slightly above the average total annual consumption level (1,200 Hm³), yet insufficient to fully restore ecosystems affected by previous prolonged droughts. In contrast, for the 2030-2035 period, forecasts suggest a sharp decline in streamflow to around 680 Hm³, nearly half the current annual consumption. These findings provide a solid basis for developing adaptive strategies to manage potential future water availability scenarios effectively.El agua de los ríos constituye un recurso vital para el consumo humano, el uso industrial, la generación de electricidad y las actividades recreativas, entre otros fines. En la actualidad, existen diversas técnicas para predecir el caudal de un río en diferentes escalas temporales; sin embargo, dichas metodologías usualmente requieren distintos tipos de datos de entrada para alimentar sus modelos predictivos. El objetivo de este estudio es analizar el comportamiento hidrológico de largo plazo del río San Juan, ubicado en los Andes áridos de Argentina, una región caracterizada por una marcada escasez hídrica. Para ello, se aplicó un modelo estadístico Autorregresivo Integrado de Media Móvil Estacional (SARIMA, por sus siglas en inglés), con el fin de proyectar la evolución futura del escurrimiento anual (Hm3 ) hasta el ciclo hidrológico 2070-2071. Los resultados obtenidos muestran, en general, una tendencia descendente para este parámetro. En la próxima década, se prevén períodos críticos de bajos volúmenes de agua, comparables a los registrados en eventos recientes. Para el período 2026-2029, se estiman valores levemente superiores al promedio de consumo anual total (1.200 Hm3 ), aunque insuficientes para la recuperación integral de los ecosistemas afectados por las prolongadas y severas sequías precedentes. En cambio, para el período 2030-2035, las proyecciones indican una caída abrupta del escurrimiento anual hasta aproximadamente 680 Hm3 , cifra que representa casi la mitad del consumo anual actual. Estos resultados ofrecen una base sólida para el diseño de estrategias de adaptación y gestión sostenible frente a los distintos escenarios futuros de disponibilidad hídrica.