Planimetric and multitemporal complexity of meandering and anabranching reaches in the Amazon basin

Abstract

Los ríos amazónicos forman una red compleja y altamente dinámica, donde el comportamiento fluvial está determinado por controles geomorfológicos e hidrológicos.. Dentro de esta red, los ríos se clasifican en dos tipos principales, meándricos, con alta sinuosidad y migración lateral, y anabranching, con múltiples canales e islas internas. Para analizar la variabilidad interna entre secciones fluviales, se llevó a cabo un estudio planimétrico multitemporal en la cuenca alta del Amazonas: Huallaga, Ucayali, Marañón, Amazonas, Napo, Japurá, Putumayo, Juruá y Yavarí. Los ríos se segmentaron según su estructura geomorfológica, confluencias, cambios en la posición del canal y grado de confinamiento. El estudio integró métricas del canal y de las islas y generó 184 variables geomorfológicas para tres escalas espaciales, semi-meandro, meandro y río completo, incorporando estadísticos como media, mediana, varianza, asimetría y curtosis. Estas variables capturaron diversos aspectos de la morfología del canal, la dinámica de las islas y la actividad lateral. Tras un proceso de selección, se retuvieron 61 variables clave. Para identificar similitudes, transiciones y agrupamientos entre secciones fluviales, se aplicaron UMAP y análisis discriminante lineal, lo que permitió ordenar las secciones a lo largo de un continuo comportamiento morfodinámico. Estos métodos revelaron agrupaciones definidas y zonas de transición entre las secciones anabranching y meándricas. Al integrar métricas del canal y las islas en un marco de reducción dimensional, el estudio ofrece una visión refinada de la heterogeneidad espacial y de las relaciones proceso-forma en los sistemas fluviales amazónicos.

Amazonian rivers form a complex and highly dynamic network in which fluvial behavior is governed by geomorphological and hydrological controls. Within this network, rivers fall into two main types, meandering rivers with high sinuosity and lateral migration, and anabranching rivers with multiple channels and internal islands. To analyze internal variability across river sections, a multitemporal planform study was conducted in the upper Amazon basin, including the Huallaga, Ucayali, Marañón, Amazonas, Napo, Japurá, Putumayo, Juruá and Yavarí rivers. Rivers were segmented according to geomorphological structure, confluences, changes in channel position and degree of valley confinement. The study integrated channel and island metrics and produced 184 geomorphological variables at three spatial scales, half-meander, fullmeander and full-river, incorporating statistical descriptors such as mean, median, variance, skewness and kurtosis. After a selection process, 61 key variables were retained. To identify similarities, transitions and groupings among river sections, UMAP and linear discriminant analysis were applied, which arranged the sections along a continuum of morphodynamic behavior. These methods revealed distinct clusters and transitional zones between anabranching and meandering sections. By integrating channel and island metrics within a dimensional reduction framework, the study provides a refined understanding of spatial heterogeneity and process–form relationships in Amazonian fluvial systems.