OCEANOGRAFIA: AZIONI PREVENTIVE CONTRO LE CATASTROFI NATURALI - POLITICHE DI FORMAZIONE IN SCIENZE DEL MARE

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1 iila - ISTITUTO ITALO-LATINO AMERICANO OCEANOGRAFIA: AZIONI PREVENTIVE CONTRO LE CATASTROFI NATURALI - POLITICHE DI FORMAZIONE IN SCIENZE DEL MARE

2 Quaderni dell IILA Nuova Serie Tecnico-Scientifica n. 6 1

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4 ISTITUTO ITALO-LATINO AMERICANO OCEANOGRAFIA: AZIONI PREVENTIVE CONTRO LE CATASTROFI NATURALI POLITICHE DI FORMAZIONE IN SCIENZE DEL MARE Con il finanziamento della Direzione Generale per la Cooperazione allo Sviluppo del Ministero degli Affari Esteri d Italia Cartagena de Indias (Colombia) luglio

5 IILA, 2011 Secretaría Técnico-Científica 4

6 INDICE INTRODUCCIÓN INTRODUZIONE PRESENTACIÓN PRESENTAZIONE Pag PONENCIAS: LA OCEANOGRAFÍA EN EL ECUADOR AL 2010: DESARROLLO Y PERSPECTIVAS Jonathan Cedeño Oviedo (CDM-INOCAR, Ecuador) ACTIVIDADES DEL ISPRA CONCERNIENTES AL MAR Ermanno Caruso (ISPRA-Italia) PRESENCIA DEL FENÓMENO EL NIÑO EN ALGUNAS VARIABLES HIDROMETEOROLÓGICAS DEL PACÍFICO COLOMBIANO Nancy Liliana Villegas Bolaños (Universidad Nacional de Colombia) ANÁLISIS OCEANOGRÁFICO Y ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD PARA LA GESTIÓN DE RIESGO A DESASTRES Y ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO EN EL PACÍFICO ORIENTAL. Rodney Martínez Güingla (CIIFEN- Ecuador) DESAFÍOS ACADÉMICOS EN UN PAÍS, DE GRAN COMPLEJIDAD TERRITORIAL, VULNERABILIDAD A DESASTRES NATURALES Y AL CAMBIO CLIMÁTICO Oscar Orlando Parra Barrientos (Universidad de Concepción - EULA, Chile) VULNERABILIDAD Y ADAPTABILIDAD ANTE UN EVENTUAL ASCENSO EN EL NIVEL DEL MAR EN LAS ZONAS COSTERAS COLOMBIANAS Paula Cristina Sierra Correa (INVEMAR - Colombia) RETI DI MONITORAGGIO MARINO Ermanno Caruso (ISPRA-Italia)

7 DINAMICA DELLE ONDE ED EROSIONE COSTIERA MARITTIMA Gabriele Nardone (ISPRA-Italia) UNA STRATEGIA PER LA GESTIONE DEI MARI AZIONI PROPOSTE Giuseppe Manzella (COI-Italia) MODELOS BIOGEOQUÍMICOS Y ECOLÓGICOS EN EL CAMPO MARINO, PRESENTE Y FUTURO Alessandro Crise (OGS-Italia) ESPERIENZA IN ENEA SULLO STUDIO DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI A SCALA GLOBALE E REGIONALE Vincenzo Artale (ENEA -Italia) MODELAMIENTO NUMÉRICO DE TSUNAMIS: ESCENARIOS, APLICACIONES Y PERSPECTIVAS FUTURAS Juan González Carrasco (SHOA-Chile) CREACIÓN DE CAPACIDADES DE REACCIÓN ANTE RIESGOS DE TSUNAMI. CASO COLOMBIANO Julián Augusto Reyna Moreno (CCO-Colombia) ROL DEL INSTITUTO GEOFÍSICO DEL PERÚ EN EL SNAT Y EL TSUNAMI DE PISCO DE 2007 Sheila Alodia Yauri Condo (IGP-Perú) EXPOSICIÓN TSUNAMI Jorge Manuel Paz Acosta (DHN-Perú) VULNERABILIDAD Y RIESGOS DE INUNDACIÓN POR EFECTOS DEL NIVEL DEL MAR EN LA ZONA COSTERA DE CARTAGENA DE INDIAS Dalia Moreno (Universidad de Cartagena - Colombia) L ESPERIENZA INTERNAZIONALE NELLA RICERCA E L ALTA FORMAZIONE DELL UNIVERSITÀ DELLA CALABRIA Galileo Violini (Università della Calabria Italia) GRUPO DE TRABAJO CIENTÍFICO

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9 Introducción Embajador Giorgio Malfatti di Monte Tretto Secretario General Instituto Ítalo Latino Americano Gracias a la financiación del Ministerio de Asuntos Exteriores Dirección General para la Cooperación al Desarrollo y a la colaboración del Ministerio del Interior y Justicia Dirección de Gestión del Riesgo, de la República de Colombia, pudo llevarse a cabo esta iniciativa dirigida a algunos países de la región suramericana. El encuentro, promovido por el Gobierno de la República de Colombia a raíz de los alentadores resultados de una iniciativa análoga realizada en el 2007 en Concepción (Chile), se dirigió a los países latinoamericanos (Colombia, Chile, Ecuador y Perú) cuyas costas están entre las más expuestas a la erosión y a los fenómenos naturales de extraordinaria intensidad. A través de este proyecto el IILA se propuso subrayar los recursos, los componentes científicos y los aspectos metodológicos aptos para preservar los océanos y las costas frente a eventuales catástrofes naturales. Latinoamérica se caracteriza por su notable experiencia en el campo oceanográfico, lo que convirtiò esta actividad conjunta en una valiosa oportunidad de intercambio entre las partes y de recíproco apoyo al desarrollo científico. La competencia de las instituciones de investigación científica en este sector representó un elemento determinante para el desarrollo de un debate constructivo entre los participantes. Se analizaron con especial atención las respectivas metodologías de estudio, los enfoques frente a las problemáticas de la investigación oceanográfica y la prevención de los riesgos naturales, haciendo hincapié en la formación profesional y en la necesidad de una cooperación más estrecha entre universidades italianas y latinoamericanas con el fin de facilitar un intercambio más intenso entre estudiantes y expertos. Este volumen, que incluye las ponencias presentadas en el curso del seminario, representa un documento que más allà de ilustrar la actividad realizada, evidencia los logros de este proyecto y su relevancia. 8

10 Introduzione Ambasciatore Giorgio Malfatti di Monte Tretto Segretario Generale Istituto Italo Latino Americano Grazie al contributo del Ministero degli Affari Esteri Direzione Generale per la Cooperazione allo Sviluppo e alla collaborazione con il Ministerio del Interior y Justicia - Dirección de Gestión del Riesgo, della Repubblica di Colombia, si è potuta realizzare questa iniziativa rivolta ad alcuni paesi della regione sudamericana. L incontro, promosso dal Governo della Repubblica di Colombia a seguito degli incoraggianti risultati ottenuti da un analoga iniziativa realizzata nel 2007 a Concepción (Cile), è stato rivolto a quei paesi latinoamericani (Colombia, Cile, Ecuador e Perù) le cui coste sono tra le più esposte all erosione e a fenomeni naturali di eccezionale intensità. Attraverso questo progetto l IILA ha inteso mettere in risalto le risorse, le componenti scientifiche e gli aspetti metodologici volti a salvaguardare gli oceani e le coste da eventuali catastrofi naturali. L America Latina si caratterizza per la notevole esperienza maturata in campo oceanografico, grazie alla quale, un attività congiunta potrebbe essere occasione per entrambe le parti di una significativa opportunità di scambio e di un reciproco contributo allo sviluppo scientifico. La competenza delle istituzioni partecipanti impegnate nella ricerca scientifica in questo settore, ha rappresentato un elemento determinante per lo sviluppo di un dibattito costruttivo tra le parti. Particolare attenzione è stata dedicata all analisi delle rispettive metodologie di studio e di approccio delle problematiche connesse alla ricerca oceanografica e alla prevenzione dei rischi naturali, con particolare riguardo alla formazione professionale e alla necessità di una più stretta cooperazione tra atenei italiani e latinoamericani al fine di favorire un più intenso scambio di studenti ed esperti. La presente pubblicazione, che include gli interventi che si sono succeduti durante il seminario, rappresenta un documento che oltre a descrivere l attività realizzata, testimonia i risultati di questo progetto e la sua validità. 9

11 Presentación Las finalidades de esta iniciativa se centraron, por una parte, en el estudio del estado actual de la investigación oceanográfica en los países involucrados y, por otra, en la evaluación de las perspectivas de cooperación entre los países de la región e Italia. En el evento fueron tratados entre otros los siguientes temas: evaluación, en cada país participante, del estado actual y de las perspectivas relativas a la prevención de los desastres naturales, en particular de los fenómenos de origen marino (tsunamis); examen del estado actual de la cooperación regional en ámbito oceanográfico y las perspectivas de su consolidación; ilustración de algunas experiencias italianas teniendo en cuenta eventuales oportunidades de cooperación entre los países latinoamericanos participantes e Italia; análisis de los problemas relacionados con la formación, tanto a nivel académico como operativo, dentro de los organismos especializados; evaluación de las oportunidades de desarrollo que los organismos internacionales pueden brindar a iniciativas en este ámbito. Socios institucionales italianos y latinoamericanos Los expertos que forman parte del grupo de trabajo científico, dos por cada país, se eligieron con base en las calidades profesionales de cada uno de ellos. En la elección de los expertos italianos se consideró, entre otros elementos, la disposición de las entidades de procedencia a promover futuras oportunidades de cooperación. Atendieron la invitación representantes de organismos como el Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA), la Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA), el Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (OGS), la Commissione Oceanografica Italiana (COI) ed il Centro Internazionale di Fisica Teorica (ICTP) y la Università della Calabria. Colombia contó con la delegación más numerosa, formada por entidades institucionales y organismos que actúan en el campo de la investigación marina. Las entidades gubernamentales locales fueron: la Dirección General Marítima (DIMAR), la Comisión Colombiana del Océano (CCO), el Instituto de Investigaciones Marinas y 10

12 Costeras de Colombia (INVEMAR), el Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH), el Departamento Administrativo de Ciencia Tecnología e Inovación (COLCIENCIAS, el homólogo colombiano del CNR italiano). Las instituciones universitarias fueron la Universidad Nacional de Bogotá y la Universidad de Cartagena de Indias. Chile, Ecuador y Perú estuvieron representados por las respectivas instituciones que operan en sus sectores oceanográfico e hidrográfico (Servicio Hidrográfico y Oceanográfico - SHOA (Chile), Instituto Oceanográfico de la Armada - INOCAR (Ecuador) y Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina de Guerra del Perú), así como por la Universidad de Concepción (Chile), el Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno del Niño - CIIFEN (Ecuador) y el Instituto Geofísico del Perú (IGP). A los mencionados organismos nacionales se vincularon tres entidades pertenecientes al sistema de las Naciones Unidas, el Centro Internacional de Física Teórica de Trieste (ICTP), el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) y la Comisión Oceanográfica Intergubernamental (COI). Consideraciones generales Durante las jornadas de trabajo se dedicó amplio espacio a la investigación en el campo oceanográfico, a los cambios climáticos y a los efectos del fenómeno El Niño. Las ponencias se centraron en las redes de monitoreo del mar, tema de particular interés debido a su idoneidad para ilustrar a los países participantes acerca de las oportunidades de desarrollo puestas a disposición gracias a la experiencia técnico-científica italiana. En particular, se profundizaron los temas relacionados con la erosión marina, la salvaguardia del medio ambiente y de las infraestructuras. A su vez, estos temas introdujeron el análisis tanto de los modelos bio-químicos y ecológicos, así como de los posibles escenarios determinados por los cambios climáticos. En este ámbito, se observó con especial interés la experiencia italiana señalada por los expertos de ENEA, OGS y COI. La temática de la modelación ambiental introdujo el de la modelación de los tsunamis y, posteriormente, el relativo a los sistemas de alerta y al peligro de los fenómenos, temas que fueron abordados a través de la presentación de dos casos: uno ocurrido en Colombia (tsunami de Tumaco, 12 de diciembre de 1979), el otro en el Perú (Tsunami de Pisco, 15 de septiembre de 2007). El debate abarcó también el tema de la exposición de Cartagena de Indias al riesgo de inundaciones marinas. En dicho marco se presentaron dos proyectos de la Organización de Naciones Unidas, incluidos en los programas de la UNESCO y del PNUD. 11

13 Al finalizar los trabajos, se realizó una mesa redonda con todos los participantes, dedicada a las políticas de formación y al posible apoyo que podrían brindar las instituciones presentes. A los asistentes se les solicitaron propuestas acerca de la posibilidad de darle seguimiento a dicha iniciativa, las cuales fueron nuevamente propuestas en el curso de una reunión que tuvo lugar en la sede de ICTP en Trieste, durante la cual el director del Centro, el Dr. Fernando Quevedo, expresó su disposición para impulsar eventuales iniciativas de colaboración futura. Desarrollo del proyecto Varias fueron las propuestas formuladas por los representantes de las instituciones suramericanas; un tema al que se le otorgó especial atención fue de la formación. Se subrayó la exigencia de aprovechar las oportunidades de cooperación que las universidades italianas ofrecen en el campo oceanográfico a través de pregrados y doctorados. En relación con dichos estudios se mencionó la necesidad de contar con un sistema de becas de estudio financiadas en su totalidad. A estas propuestas se añadieron otras, relacionadas con la investigación que se podría llevar a lo largo de las costas colombianas del Pacífico, con objeto de estudiar el origen de las posibles causas del surgimiento de los huracanes y de las posibilidades de producir energía limpia de los gradientes térmicos y salinos. Más allá de los elementos de carácter académico del taller de Cartagena de Indias, se analizaron los elementos más íntimamente ligados con la aplicación de los conocimientos científicos en la solución de problemas concretos, así como la promoción de la cooperación regional entre los países participantes y entre estos e Italia. En el marco de las actividades que podrían emprenderse en la región, se propuso estructurar una red regional con el objeto de transferir tecnología y experiencia europea, especialmente italiana en el campo del monitoreo marino y de las aplicaciones de los modelos meteorológicos y oceanográficos. Se trata de propuestas que pueden ofrecer al IILA y a los gobiernos que lo integran sugerencias interesantes sobre programas a través de los cuales dar seguimiento a dicha iniciativa. Consideraciones finales Durante la reunión que tuvo lugar en Trieste, el Instituto Internacional de Física Teórica confirmó su disposición para colaborar en el seguimiento del proyecto. Análoga disponibilidad fue expresada por el Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica (OGS), el ENEA, la Commissione Oceanografica Italiana (COI) y el Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA). Hubo consenso general en reconocer la relevancia del papel del IILA en el desarrollo de tales iniciativas y en subrayar que la eventual continuación de este proyec- 12

14 to no podía considerarse independientemente del encuentro análogo llevado a cabo en Chile en Asimismo se resaltó que en el futuro esta iniciativa podría involucrar países que no hubieran participado en los dos talleres anteriores. Los logros de las actividades realizadas representan la culminación de un intenso trabajo, desarrollado con la activa participación de todos los asistentes. 13

15 Presentazione Le finalità di tale iniziativa si sono concentrate, da un lato, sull analisi dell attuale stato della ricerca in campo oceanografico nei paesi interessati e, dall altro, sulla valutazione delle prospettive di cooperazione tra i paesi della regione e l Italia. Nel corso dell incontro sono stati trattati temi quali: valutazione, all interno di ogni paese partecipante, dello stato attuale e delle prospettive relative alla prevenzione delle catastrofi naturali, in particolari ai fenomeni di origine marina (tsunami); verifica dello stato attuale della cooperazione regionale in campo oceanografico e prospettive di un suo rafforzamento; illustrazione di alcune esperienze italiane in vista di eventuali future opportunità di cooperazione tra i paesi latinoamericani interessati e l Italia; analisi dei problemi legati alla formazione, tanto a livello accademico, quanto a livello operativo all interno delle istituzioni specializzate; valutazione delle opportunità di sviluppo che gli organismi internazionali possono offrire a iniziative in questo campo. I partner istituzionali italiani e latinoamericani Gli esperti integranti il gruppo di lavoro scientifico sono stati individuati sulla base delle peculiarità professionali di ciascuno di essi ed in ragione di due invitati per ogni paese. Gli esperti italiani sono stati selezionati anche in considerazione della disponibilità delle istituzioni di provenienza a promuovere future opportunità di cooperazione. Sono intervenuti i rappresentanti di istituzioni quali l Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA), l Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA), l Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (OGS), la Commissione Oceanografica Italiana (COI) ed il Centro Internazionale di Fisica Teorica (ICTP). E l Università della Calabria. La Colombia ha goduto di una rappresentanza più ampia, formata da entità istituzionali e da organismi attivi nel campo della ricerca marina. Le istituzioni governative locali partecipanti sono state: la Dirección General Marítima (DIMAR), la Comisión Colombiana del Océano (CCO), l Instituto de Investigaciones Marinas y 14

16 Costeras de Colombia (INVEMAR), il Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH), il Departamento Administrativo de Ciencia Tecnología e Inovación (COLCIENCIAS, omologo colombiano del CNR italiano). Gli atenei rappresentati sono stati la Universidad Nacional de Bogotá e la Universidad de Cartagena de Indias. Cile, Ecuador e Perù sono stati rappresentati dalle rispettive istituzioni attive nel campo oceanografico e idrografico (Servicio Hidrográfico y Oceanográfico - SHOA (Cile), Instituto Oceanográfico de la Armada - INOCAR (Ecuador) e Dirección de Hidrografía y Navegación de la Marina de Guerra del Perú) nonché dall Universidad de Concepción (Cile), dal Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno del Niño - CIIFEN (Ecuador) e dall Instituto Geofísico del Perú (IGP). A queste istituzioni nazionali si sono aggiunti tre organismi appartenenti al sistema delle Nazioni Unite, e precisamente il Centro Internazionale di Fisica Teorica di Trieste (ICTP), il Programa de las Naciones Unidas para el Dessarrollo (PNUD) e la Comisión Oceanográfica Intergubernamental (COI). Considerazioni generali Nel corso delle giornate di lavoro è stato dedicato ampio spazio alla ricerca in campo oceanografico, ai cambiamenti climatici e agli effetti del fenomeno El Niño. Gli interventi si sono concentrati sulle reti di monitoraggio del mare, tematica che ha rivestito un particolare interesse data la sua attitudine ad illustrare ai paesi interessati le potenzialità di sviluppo messe a disposizione dall esperienza tecnico-scientifica italiana. Sono stati approfonditi in particolare temi legati all erosione marina e alla salvaguardia dell ambiente e delle infrastrutture, temi che a loro volta hanno introdotto l analisi tanto dei modelli bio-geochimici ed ecologici quanto dei possibili scenari determinati dal cambiamento del clima. In questo ambito è stata seguita con particolare interesse l esperienza italiana illustrata dai rappresentanti dell ENEA, dell OGS e della COI. Il tema della modellazione ambientale ha introdotto quello della modellazione degli tsunami e, successivamente, quello relativo ai sistemi di allerta e alla pericolosità dei fenomeni, argomenti sviluppati attraverso la presentazione di due casi, uno verificatosi in Colombia (lo tsunami di Tumaco del 12 dicembre 1979), l altro in Perù (lo tsunami di Pisco del 15 settembre 2007). Inoltre è stato anche affrontato il tema dell esposizione della città di Cartagena de Indias al rischio di inondazioni marine. In tale ambito sono stati descritti due progetti delle Nazioni Unite, inclusi nei programmi dell UNESCO e del PNUD. A conclusione dei lavori ha avuto luogo una tavola rotonda, animata dal contri- 15

17 buto di tutti i partecipanti, dedicata alle politiche di formazione e al possibile contributo che potrebbero fornire le varie istituzioni presenti. Gli intervenuti sono stati invitati a formulare proposte inerenti possibili sviluppi di tale iniziativa che sono state poi riproposte nel corso di una riunione tenutasi presso l ICTP di Trieste, durante la quale il direttore del Centro, Dr. Fernando Quevedo, si è mostrato disponibile per una eventuale collaborazione futura. Sviluppo del progetto Varie sono state le proposte avanzate dai rappresentanti delle istituzioni sudamericane partecipanti; un tema al quale viene rivolta particolare attenzione è la formazione, è stata sottolineata l esigenza di sfruttare le opportunità di cooperazione concesse in campo oceanografico dagli atenei italiani, attraverso i dottorati e le lauree magistrali. In relazione a tali studi, è stata segnalata la necessità di poter contare su un sistema di borse di studio interamente finanziate. Alle summenzionate proposte se ne sono aggiunte altre, incentrate, in particolare, sulla ricerca da condurre al largo delle coste colombiane del Pacifico, il cui oggetto è lo studio delle possibili cause dell insorgere degli uragani e delle possibilità di ottenere energia pulita dai gradienti termici e salini. Oltre agli spunti di carattere accademico offerti dal workshop di Cartagena de Indias, sono stati analizzati gli aspetti più intimamente legati all applicazione delle conoscenze scientifiche alla soluzione di problemi concreti, nonché alla promozione della cooperazione regionale tra i paesi interessati e tra questi e l Italia. Nell ambito delle azioni che possono essere intraprese all interno della regione, è stata suggerita la strutturazione di una rete regionale, con l obiettivo rivolto al trasferimento delle tecnologie e dell esperienza europea, in particolare italiana nel campo del monitoraggio marino e delle applicazioni dei modelli meteorologici e oceanografici. Si tratta di proposte che possono offrire all IILA ed ai governi che lo compongono interessanti suggerimenti circa azioni con le quali dar seguito all iniziativa descritta. Considerazioni finali Nella riunione tenutasi a Trieste l Istituto Internazionale di Fisica Teorica ha confermato la disponibilità a collaborare al follow up del progetto, analoga disponibilità è stata espressa dall Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica (OGS), dall ENEA, dalla Commissione Oceanografica Italiana (COI) e dall Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA). Un consenso generale è stato manifestato circa l importanza del ruolo che ricopre l IILA in tali iniziative; si è sottolineato che una eventuale continuazione di que- 16

18 sto progetto non può essere vista separatamente da quello analogo realizzato in Cile nel 2007 e che in futuro tale iniziativa potrebbe coinvolgere anche paesi che non hanno partecipato ai due workshop precedenti. L esito positivo delle attività realizzate è il coronamento di un lavoro intenso, svolto con attiva partecipazione degli esperti. 17

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22 LA OCEANOGRAFíA EN EL ECUADOR AL 2010: DESARROLLO y PERSPECTIVAS Jonathan Cedeño Oviedo División de Modelamiento Numérico, Departamento de Ciencias del Mar. Instituto Oceanográfico de la Armada INOCAR. Ave. 25 de julio vía Puerto Marítimo, Base Naval Sur. P.O. Box Guayaquil, Ecuador. Introducción La oceanografía es una ciencia de reciente consolidación en el Ecuador. El escaso conocimiento de la riqueza de nuestros mares, así como de los fenómenos océanoatmosféricos que en él se desarrollaban, además de las implicaciones económicosociales de dichos eventos en la sociedad ecuatoriana, llevó irremediablemente al establecimiento de esta rama de las ciencias de la tierra en nuestro país. Para este afianzamiento, han sido claves tres instituciones nacionales: el Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR), la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), y el Instituto Nacional de Pesca (INP). El INOCAR comenzó sus actividades en el año de 1932 (INHIMA, 2010), cuando se fundó el Servicio Hidrográfico de la Armada. En ese entonces, gran parte de las investigaciones en materia de oceanografía eran en soporte a las tareas de levantamiento batimétrico (cartas náuticas), situación que progresivamente fue evolucionando hasta el establecimiento del departamento de oceanografía en el año de Para ese entonces, la Armada se dotó de su primer buque de investigaciones, el Orión (ex USS Mulberry, nave de la reserva naval estadounidense del tipo AN-27), siendo reemplazado luego por el buque de guerra BAE Esmeraldas, y en el año de 1981 por el nuevo BAE Orión, navío de investigación científica construido en el Japón (Figura 1). En 1972, el entonces Servicio Hidrográfico fue elevado a la categoría de Instituto Oceanográfico, contando en sus inicios con el soporte de cooperantes de UNESCO para formar el personal de investigadores del departamento de Ciencias del Mar, siendo varios de ellos recién egresados o graduados de la escuela de biología de la Universidad de Guayaquil y de la escuela de oceanografía de la ESPOL. El INOCAR, además, lideró los esfuerzos técnicos-científicos desde el año de 1987 (Ribadeneira, 1988) para la adhesión del Ecuador al Tratado Antártico, y para la presencia ecuatoriana en la Antártida, estableciendo la estación científica Pedro Vicente Maldonado en 1989, y con la ejecución de 14 expediciones (INAE, 2011) al continente blanco, trabajo que recientemente el Estado ecuatoriano ha encomendado al Instituto Antártico Ecuatoriano (INAE), fundado en el En materia de investigación, el 21

23 INOCAR cuenta con una importante experiencia en el ámbito de las ciencias del mar, procurando siempre el monitoreo de las condiciones oceanográficas y atmosféricas que permitan dar una alerta ante cualquier eventualidad anómala (e.g., evento El Niño), lo cual es realizado regularmente a través de los boletines del comité ERFEN (Estudio Regional del Fenómeno de El Niño), del cual el INOCAR preside de manera permanente. Figura 1. Buque de Investigaciones BAE Orión, de la Armada del Ecuador. Construido por el astillero japonés Ishikawajima-Harima en 1981, este buque tiene una eslora de 70 metros, y posee equipos que le permiten ejecutar investigaciones geofísicas, oceanográficas, de monitoreo ambiental, y de mantenimiento y despliegue de boyas oceánicas (izquierda). A bordo del Orión se realizan los cruceros oceanográficos del INO- CAR, para lo cual se cuenta con una roseta multimuestreadora General Oceanics de 24 botellas, entre otros equipos (derecha). Créditos: F. Arreaga, La Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) ha sido el alma máter a nivel nacional de esta especialidad, con el establecimiento en el año de 1972 del departamento de Marítima, y luego en 1973 con la fundación de la carrera de Oceanografía a nivel de pregrado (FIMCM-ESPOL, 1988). En sus inicios, como muchas otras carreras de la ESPOL, ésta contó con cooperantes de la UNESCO y del gobierno estadounidense (agencia US-Aid) en su cuerpo de docentes para formación de los jóvenes elementos, hasta que la propia universidad fuese capaz de absorber a estudiantes en su planta de profesores, muchos de los cuales se beneficiaron del programa de becas LASPAU de la Organización de Estados Americanos (OEA) para sus estudios en las diferentes escuelas de oceanografía del continente americano. Hacia finales de los años ochentas, todo el esfuerzo inicial estaba comenzando a dar sus frutos con el inicio de varias iniciativas en investigación en ciencias del mar, como fueron la ejecución de varios proyectos en oceanografía con el CONUEP (Consejo de Universidades y Escuelas Politécnicas, ahora extinto), la fundación del Centro Nacional de Acuacultura y de Investigaciones Marinas CENAIM (1990) en San Pedro de Manglaralto, y en 1999 la creación del Proyecto VLIR-ESPOL con la cooperación del gobierno del Reino de Bélgica, trabajo en el cual fue importantísima la visión impuesta por varios profesores de la ESPOL, entre ellos los de oceanogra- 22

24 fía, lo que permitió su buen desarrollo hasta su culminación en el año de Los retos de la carrera ahora se debaten en un mar de cambios a partir de las nuevas realidades del sector educativo ecuatoriano, y de los cambios producidos por las reformas estatales a las leyes de educación superior. Actualmente, la carrera oferta el programa de Ingeniería Oceánica, que conservaría la misma tradición y vocación de formación de la carrera de pregrado de Oceanografía (Figura 2). Figura 2. Vista aérea de la Facultad de Ingeniería Marítima y Ciencias del Mar (FIMCM) de la ESPOL, en su campus universitario Gustavo Galindo V. de Guayaquil (izquierda). Parte del aprendizaje de los jóvenes valores se da fuera del campus, en salidas de campo, en donde se aprenderá las diferentes técnicas de toma de datos, como perfiles taquimétricos para observar la pendiente de playa (centro). El Derivador Monitoreado por Radio (DMR) fue fruto de un proyecto multidisciplinario entre facultades, a la cual se sumaron el Centro de Robótica (CVR) y el Centro de Agua y Desarrollo Sustentable (CADS). Créditos: H. Ayón, V. Ruiz y J. Cedeño (2009). A través del proceso de graduación de oceanógrafos en ESPOL, que consiste en Tesis de Grado, se afianza el conocimiento y la práctica del método científico para refutar hipótesis planteadas al inicio de dichos estudios. Muchas veces se llega a establecer reales proyectos de investigación con más de una componente, permitiendo formar un equipo inter-disciplinario para la resolución de los problemas planteados, como es el caso del proyecto Desarrollo de un prototipo de derivador lagrangiano basado en GPS monitoreado por radio para aplicaciones en oceanografía (Figura 2), ejecutado en conjunto con las Facultades de Ingeniería Eléctrica y de Marítima y Ciencias del Mar (Hernández y Chacón, 2008; Cedeño y Abata, 2011). El Instituto Nacional de Pesca (INP) fue fundado en el año de 1960 (INP, 2010) gracias a una iniciativa de la Organización Mundial de Alimentos (FAO), de la cual se hizo eco el Gobierno Ecuatoriano de ese entonces, para crear una institución rectora en las áreas de investigación pesquera y acuícola. La oceanografía, en el INP, siempre dio soporte a los trabajos de investigación de diferentes recursos pesqueros, a través del Departamento de Pesca y Oceanografía, y luego de la División de 23

25 Investigaciones Básicas, a donde pertenecen ahora los laboratorios de Oceanografía Física, Química y Plancton. Figura 3. Buque de Investigaciones B/I Tohallí, del Instituto Nacional de Pesca. Construido en Noruega por el astillero Aukra Bruk A.S. en 1977, este buque tiene una eslora de 33 metros, y se encuentra equipado para hacer investigación oceanográfica y pesquera (izquierda). A la derecha, despliegue de una red de muestreo de ictioplancton durante un muestreo en la estación 10 millas costa afuera de Esmeraldas / Punta Galera. Créditos: T. De la Cuadra, En adición, la observación y monitoreo del mar ecuatoriano a través de los programas de variabilidad climática y de cruceros oceanográficos del INP (Figura 3) han sido de gran utilidad para el seguimiento del clima, siendo parte activa en las discusiones sobre el evento de El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) como parte del comité ERFEN, grupo al que también pertenece el INP. A estas instituciones, se suma el trabajo de organismos inter-gubernamentales, como es el caso del CIIFEN (Centro Internacional de Investigación de El Fenómeno de El Niño), así como de la CPPS (Comisión Permanente del Pacífico Sur), ambas con sede en Guayaquil, Ecuador. La primera de ellas se ha convertido por derecho propio en un centro especializado en aplicaciones científicas orientadas a crear y mejorar los sistemas de alerta temprana existentes ante efectos adversos de índole climática y meteorológica, mejorando la gestión de riesgos asociados y ayudando al desarrollo sostenible de los países de la región (Martínez et al., 2009). La CPPS es, en cambio, un organismo regional marítimo apropiado para la coordinación de las políticas marítimas de sus Estados Miembros: Chile, Colombia, Ecuador y Perú. Esta, a través de su secretaría de asuntos científicos, tiene una activa agenda en investigación que incluye la coordinación de los programas nacionales ERFEN de cada país, el Boletín de Alerta Climático (BAC) de frecuencia mensual, productos operacionales de la alianza GRASP, y la iniciativa de Crucero Oceanográfico Regional, llevada a cabo en octubre de cada año. 24

26 Por qué monitorear el clima? Aparte de la relevancia científica obvia del estudio del clima y su variabilidad (meteorología y oceanografía), es necesario destacar que el clima tiene también varias implicaciones en el desarrollo de la sociedad ecuatoriana, que van desde la toma de decisiones para iniciar o retrasar los ciclos de cosecha o siembra, hasta impactos socio-económicos mayores debido a la ocurrencia de inundaciones y deslaves por efectos de lluvias. Cornejo (1999) y Silva (1990) estudiaron la variabilidad climática en la zona costera ecuatoriana, encontrando que hay dos modos dominantes: la variabilidad debido al ciclo anual y la variabilidad interanual, relacionada principalmente al ENSO. Cornejo (2003), a través del análisis de los términos de balance de calor para el período de , confirmó este postulado, encontrando además que debido al mayor grado de magnitud de poder espectral en el ciclo anual, éste sería dominante con respecto al interanual (Figura 4). Esto es consistente con la percepción local común en la zona costera ecuatoriana que los cambios en el ciclo anual son más importantes que los impactos del ENSO. Figura 4. Logaritmo del espectro de flujo de calor neto (Q net ) para las bandas interanuales (panel izquierdo) y anuales (panel derecho). Adaptado de Cornejo (2003). El ciclo anual está íntimamente relacionado con las variaciones estacionales en la temperatura superficial del mar adyacente, lo que determina una estación lluviosa entre diciembre-mayo, y una estación seca entre junio-noviembre. La amplitud de esta variabilidad es menor en el Norte (Esmeraldas), debido a la influencia de la corriente cálida de El Niño (Cucalón, 1987), ramal de la contra corriente norecuatorial; y más variable y con un rango mucho mayor al sur (zona del Golfo de Guayaquil), donde el influjo de la corriente fría del Perú es evidente. Entre ambos sistemas de corrientes se encuentra el frente ecuatorial, área donde existe un fuerte gra- 25

27 diente térmico y que sirve de frontera entre las masas de agua fría y cálida correspondientes a las masas de agua descritas. Éste se muestra paralelo a la costa durante la estación seca, y perpendicular a la costa en la estación lluviosa. La variabilidad interanual, mayormente representado por El Niño-Oscilación del Sur (ENSO). El Niño es un calentamiento del Pacífico Tropical que ocurre aproximadamente cada tres a siete años, con una duración de al menos meses (McPhaden, 2001). Está conectado dinámicamente a la Oscilación del Sur, el cual es un mecanismo espejo de la presión atmosférica superficial entre la región Asiática-Este y Australia, y la región del Pacífico Tropical Este. Durante el Niño, los vientos alisios se debilitan a lo largo del Ecuador, así como la presión atmosférica se fortalece en el Pacífico Oeste, y decaen en el Pacífico Este. Los vientos alisios decaídos permiten que el agua superficial cálida, normalmente confinada en la cuenca del Pacífico Oeste, migre hacia el Este. Los afloramientos manejados por vientos, un proceso que trae agua fría a la superficie a lo largo del Ecuador y a lo largo de la costa Oeste de Norte y Suramérica, también es reducida drásticamente, causando un incremento considerable de temperatura, lo que afecta directamente al ecosistema y pesquerías dependientes de la provisión de aguas ricas en nutrientes. El incremento de la temperatura superficial del mar en todo el Pacífico Ecuatorial Este, así como la perturbación de la circulación atmosférica (cuyo rasgo principal es el marcado descenso de la Zona de Convergencia Inter-Tropical), tiene por efecto un incremento en la precipitación en la zona de influencia de El Niño, región que abarca hasta el pie de cordillera occidental de los Andes (Rossel et al., 1998). Se ha observado que, dependiendo de la fecha de inicio del evento ENSO, existen dos picos de precipitación: uno al inicio del evento, y otro pico correspondiente al ciclo anual incrementado. La magnitud de la precipitación en eventos de la fase cálida de El Niño se encuentra por encima de una desviación estándar (Marcos y Cornejo, 2005), aunque en sitios donde la precipitación es muy baja (península de Santa Elena y, en menor medida, la provincia de El Oro), el efecto de la precipitación aumentada supera inclusive dos desviaciones estándar. Otro tipo de implicaciones tienen que ver con el aumento del nivel del mar, el cual llega hasta los 47 cm más alto que lo normal (El Niño ; Moreano et al., 1986), implicando que las zonas bajas se vean expuestas más fácilmente a inundaciones, así como que la zona costera sea erosionada por efectos de que las olas romperían más arriba que durante épocas normales (ESPOL, 2000). El desarrollo de la estación lluviosa (también llamada informalmente en el país invierno) trae consigo un riesgo inherente de inundaciones y deslaves, así como afectaciones en los ciclos de producción de diversos alimentos. En estaciones de lluvias promedios, las afectaciones no son muy altas en ambos, aunque casi todos los años 26

28 se presentan casos de inundaciones, debido principalmente a la falta de ordenamiento territorial en estas zonas. En años de lluvias extremas (las cuales casi siempre se relacionan con el evento El Niño), el principal sector afectado es el productivo, seguido del de transporte/infraestructura. CAF (2000) cuantificó las pérdidas en su estudio Las lecciones aprendidas de El Niño 1998 en base a estimaciones de la CEPAL (Comisión Económica Para América Latina y El Caribe), y encontraron que para este evento los daños totales originados por este fenómeno sumaron 2,882 millones de dólares. Los sectores anteriormente mencionados (productivos y transporte) acumularon pérdidas por 1,561 y 795 millones de dólares, respectivamente. Figura 5. Régimen de precipitación en las estaciones costeras INAMHI de Boyacá, Chone, Machala y Milagro; durante tres años Niño ( , y ), y tres años Niña ( , y ). Tomado de Cedeño et al. (2006). 27

29 En el otro extremo, las condiciones de lluvia bajo lo normal o sequías han sido comúnmente asociadas a eventos de la fase fría del ENSO (La Niña). Sin embargo, Cedeño et al. (2006) estableció que la precipitación es muy cercana al ciclo anual en forma general (Figura 5), en años considerados como Niña por la Administración Nacional de los Océanos y la Atmósfera de los Estados Unidos de América (NOAA). Las principales afectaciones de la fase cálida de El Niño son: variaciones en los ciclos de siembra y cosecha de diversos productos alimenticios; baja productividad en el sector pesquero, con el decrecimiento de la captura sardinas y otros peces pelágicos pequeños. Sin embargo, otras pesquerías son afectadas positivamente, como es el caso de la industria del camarón (Cornejo, 2001). Con respecto a 1996, esta pesquería incrementó sus exportaciones totales en un 40% para el año de Investigación Oceanográfica y Climática en el Ecuador Buena parte de la investigación en el país en materia de variabilidad climática se ha centrado siempre en el estudio de El Niño, debido a lo catastrófico de sus efectos. El Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR) tiene desde hace muchos años atrás un muy bien establecido programa de monitoreo del fenómeno de El Niño, que en la actualidad se compone de una red de estaciones meteorológicas (muchas de ellas transmitiendo en tiempo real a través del satélite GOES), además del programa de estaciones costeras, compuesto por dos estaciones oceanográficas costa-afuera a 10 millas náuticas de distancia, cuyo muestreo se da mensualmente. Esto se ve complementado con la ejecución de dos cruceros oceanográficos anuales a bordo del B.A.E. Orión. Este programa ha dado luz a interesantes estudios que han podido establecer claramente las variaciones anuales e inter-anuales de la estructura termo-halina, así como la influencia de las ondas Kelvin en nuestra costa (Garcés-Vargas et al., 2005); determinar el inicio y fin de las estaciones lluviosas a través de los años de registro de las estaciones meteorológicas costeras del INOCAR (Hernández y Zambrano, 2007), así como una amplia descripción de los fenómenos de El Niño con repercusión en Ecuador en las últimas cuatro décadas. El Instituto Nacional de Pesca (INP) también mantiene un programa de investigación en torno a la variabilidad climática ( Seguimiento Espacio - Temporal de Procesos Oceanográficos y Eventos Extremos Asociados con las Principales Pesquerías Ecuatorianas ), con el interés de caracterizar el ambiente en donde las pesquerías se desarrollan. Para ello, disponen de un monitoreo mensual de las variables físicas, químicas y biológicas en tres estaciones 10 millas náuticas costa-afuera, frente a las costas de Esmeraldas, Puerto López y Salinas (De la Cuadra, 2007). Además, también ejecuta dos cruceros oceanográficos anuales, a bordo del B/I Tohallí, concentrando sus esfuerzos en la plataforma costera, hasta el meridiano 82 W. Fruto de estos esfuerzos, encontramos trabajos recientes que relacionan la 28

30 variabilidad climática o cambios en la distribución de la TSM con el comportamiento de ciertas pesquerías (De la Cuadra, 2010a), o en la biología productiva del recurso pinchagua (De la Cuadra, 2010b). Toda esta información es útil para efectos de emitir una alerta climática a través de los boletines ERFEN, los cuales se emiten mensualmente para proveer de un diagnóstico y perspectivas del clima ecuatoriano. El ERFEN es un esfuerzo que se gestó en el seno de la CPPS, en donde cada país aglutina un comité ERFEN dedicado al seguimiento de las condiciones climáticas con miras a determinar la formación de un evento ENOS en cada uno de los países. Las instituciones que conforman el ERFEN en Ecuador son: INOCAR, INAMHI, INP, ESPOL, Universidad de Guayaquil, y la Dirección General de Aviación Civil. De la experiencia ERFEN se puede afirmar que institucionalizar el tema del monitoreo del clima a través del seguimiento de El Niño ha permitido consolidar una imagen de responsabilidad y esfuerzo mancomunado entre las instituciones que monitorean el clima, además del establecimiento de programas de monitoreo e investigación permanente con fondos estatales. Pese a su relativo éxito, se puede mejorar aún la socialización y proyección del boletín ERFEN entre sus principales usuarios y entre la sociedad en general; y establecer iniciativas de investigación mayores en el Fenómeno de El Niño y el clima, a través de la formulación de proyectos y formación de investigadores en oceanografía y ciencias afines a nivel de postgrado (Cornejo, com. pers., 2006). Además, se requiere aún establecer la definición operacional de cuando un evento El Niño puede ser declarado como tal para Ecuador, además de determinar la influencia de la variabilidad climática decadal sobre los efectos de El Niño en el país, temas en los cuales el ERFEN podría trabajar y coordinar si se lo propusiera (Martínez, com. pers. 2009). Otros proyectos y estudios que se están llevando a cabo relacionado a la oceanografía son la Caracterización hidro-oceanográfica y ambiental del margen costero (SENACYT). INOCAR, con fondos del SENACYT ejecuta este estudio, que tiene por propósito principal levantar información hidrográfica, oceanográfica y ambiental que permitan determinar valores característicos de estas variables. Los productos obtenidos del procesamiento de la información recopilada y validada servirán de herramientas útiles para la toma de decisiones en la determinación, delimitación y manejo de áreas protegidas, áreas de reserva, áreas sensibles y áreas de desarrollo turístico. Bajo este mismo proyecto, se ha adquirido una estación receptora de imágenes satelitales de banda X/L (órbita polar) Seaspace Terascan, que permitirá contar al país con un monitoreo en tiempo real y en alta resolución, de variables importantes como temperatura superficial del mar y clorofila, para estudios de evolución de la distribución térmica y productividad primaria superficial con el tiempo (Figura 6). Un espe- 29

31 cial énfasis se pondrá en el estudio del afloramiento de Cromwell, al Oeste de las islas Galápagos. Además, se ha previsto la compra de un Vehículo Autónomo Submarino (irobot Seaglider), con lo que se monitoreará en tiempo cuasi-real la estructura termo-halina y de clorofila sub-superficial. Su uso ha sido planeando en primera instancia, en la ruta comprendida entre la costa continental ecuatoriana y Galápagos (Figura 6). Figura 6. Estación receptora de imágenes satelitales en banda X Terascan en proceso de instalación (izquierda). En conjunto con el procesador de imágenes MODIS REPS, este sistema es capaz de generar varios productos, como temperatura superficial del mar, concentración de sólidos suspendidos, y diversos productos derivados de clorofila. Otra adición por parte del proyecto SENACYT-INOCAR es el Vehículo Autónomo Submarino Seaglider. Sus aplicaciones se concentrarán en el continuo monitoreo del mar ecuatoriano a través de perfiles CTD y de clorofila. Los datos colectados serán transmitidos en tiempo real, vía un enlace satelital Iridium. Créditos: Rutgers University y irobot (2010). Con el Instituto Nacional de Preinversión, el INOCAR se encuentra trabajando en el proyecto Estudio de la Energía de Olas, Corrientes y Energía Cinética de Ríos en el Ecuador para Generación Eléctrica, que en una primera fase permitirá la caracterización de olas, de ríos, análisis de las corrientes marinas y determinación del estado del arte de la tecnología disponible para generación de energía eléctrica, a partir del levantamiento de información existente, adquisición de información internacional de las características de olas y corrientes marinas de instituciones especializadas. El objetivo final es establecer si es viable la implementación de proyectos de generación eléctrica con base en corrientes y olas en el Ecuador. En adición, instituciones como el CIIFEN y el INOCAR comenzaron a disponer de productos operativos en sus páginas web, como los productos de temperatura y de anomalía de temperatura superficial del mar, usando datos del sensor AVHRR a bordo del satélite NOAA-15. Complementario a éstos, CIIFEN emite el denominado Boletín CIIFEN ( en el que se hace un análisis de las condicio- 30

32 nes océano-atmosféricas de la región del Pacífico Tropical Este, para luego establecer un pronóstico estacional del clima regional. El INOCAR, por su parte, cuenta con un producto denominado UKMO-INOCAR de Temperatura Superficial del Mar (TSM) y Anomalía de TSM de alta resolución (4 km), con datos del proyecto OSTIA- GHRSST (Stark et al., 2007). Estas cartas son de frecuencia semanal, en los dominios del Pacífico Ecuatorial Este y Pacífico Sureste. Otro producto en fase de implementación es el KNMI-INOCAR de viento marino superficial, con datos provenientes del escaterómetro ASCAT (OSI/SAF-EUMETSAT, 2010) a bordo del satélite de órbita polar Met-Op. Se planea que estas cartas tengan una frecuencia diaria, con imágenes animadas de siete días, todas estas dispuestas en el portal web del INO- CAR ( Figura 7). Figura 7. Carta de viento marino superficial para el área del Pacífico Ecuatorial Este, con datos del sensor ASCAT. Los datos, procesados y mantenidos por un grupo de trabajo de la OSI-SAF y del Servicio Meteorológico Real de los Países Bajos (KNMI), están disponibles en dos resoluciones: 12.5 y 25 km. Créditos: INOCAR (2010). El Modelamiento Numérico en el área del clima se ha limitado a algunas iniciativas aisladas, como es el caso de la implementación de los modelos MM5 (Modelo de Meso-Escala de Quinta Generación) y del WRF (Pronóstico e Investigación del Clima) en el INAMHI, en sus oficinas regionales de Quito y Guayaquil, con el apoyo del CIIFEN (Muñoz et al., 2010). Sendos estudios de validación se están llevando a cabo para comprobar la validez de los pronósticos del tiempo, los cuales aún están en 31

33 etapa experimental. En el área de hidrodinámica, el INOCAR cuenta con un modelo hidrodinámico en tres dimensiones (MH3D - Lonin, 2000) implementado para el estuario del río Guayas, el cual por diversos motivos se encuentra desactivado al momento. Sin embargo, la institución se encuentra retomando el tema de modelación, teniendo como meta inicial la reactivación de este modelo. Es objetivo de INOCAR también implementar a corto plazo modelos océano-atmosféricos, como el WRF y el ROMS (Sistema de Modelaje Oceánico Regional). En materia de tsunamis, el Instituto Oceanográfico mantiene el Centro de Alerta de Tsunamis, que es el encargado de monitorear la red del PTWC (Centro de Alerta de Tsunamis del Pacífico), compuesta por mareógrafos en toda la cuenca del Pacífico, además de algunos arreglos de boyas DART, información que es transmitida en tiempo real. Recientemente, con la Secretaría Nacional de Gestión de Riesgos (SNGR) del Ecuador se ha puesto en marcha un proyecto de fortalecimiento de la red ecuatoriana de monitoreo de tsunamis, proyectando la compra de equipos mareógrafos con transmisores en tiempo real, además de una boya DART a ser ubicada en un área que ha sido identificada como la de mayor sismicidad: Esmeraldas / Zona de Fractura de Yaquina (Arreaga, 2004 y Collot et al., 2009). Sumario En el Ecuador existen instituciones bien establecidas que realizan investigación oceanográfica; sin embargo hace falta un enfoque más amplio de la ciencia para estudiar y determinar ciertos comportamientos recientes, como los cambios en el inicio de la estación lluviosa, variabilidad de la intensidad de la precipitación, cambios en la manifestación del Fenómeno de El Niño en nuestro país (e.g., Niño Modoki), y evidencia de cambio climático. Para efectos de contar con un sistema efectivo de soporte a la toma de decisiones por amenazas climáticas, falta aún que la información esté totalmente integrada y disponible en tiempo cuasi-real, además del estudio de la variabilidad climática reciente. La mejor inversión para la ciencia es capacitar adecuadamente a su recurso humano, lo que incluye pasar por un programa de postgrado para su especialización. El Ecuador recientemente ha fortalecido este tema, con el lanzamiento de programas anuales de becas con fondos estatales, con el auspicio del SENACYT. Debido a la considerable inversión en el área de ciencia (SENACYT), así como de infraestructura del sector público, las perspectivas de realización de proyectos a nivel nacional se muestran interesantes. En Ecuador, existe una problemática en torno a la carrera de oceanografía y el 32

34 número de sus egresados, que en este momento resulta insuficiente para el volumen de trabajo existente en ésta área de la ciencia. Como consecuencia de lo anterior, es cada vez más necesario incluir profesionales de otras ramas afines para lidiar con nuevos esfuerzos en investigación en oceanografía, atmósfera y clima. Han habido experiencias alentadoras al respecto de incluir profesionales no-tradicionales en los institutos de investigaciones afines (matemáticos y físicos en modelaje, INAMHI Quito; ingenieros ambientales en climatología y modelaje, INAMHI Guayaquil). El establecimiento de la Secretaría Nacional de Gestión de Riesgos con rango ministerial en años recientes ha resultado en una mejora de los planes y políticas en torno a amenazas climáticas, soportado a su vez por los institutos de ciencia del país. Sin embargo, se debe de fortalecer aún más el desarrollo de planes ordenados de crecimiento poblacional, de ordenamiento territorial, y de contingencia frente a desastres naturales. BIBLIOGRAFíA Arreaga P. (2004). Análisis de riesgo de tsunami en la ciudad de Esmeraldas. Tesis de grado en Oceanografía. FIMCM-ESPOL. Guayaquil. CAF (2000). Las lecciones aprendidas de El Niño, Memorias del fenómeno de El Niño Retos y propuestas para la región andina. Vol IV: Ecuador. Corporación Andina de Fomento (CAF). Caracas. ISBN: Cedeño J., T. De la Cuadra, K. Abata, M.A. Merizalde y M.P. Cornejo-Grunauer, (2006). Diagnóstico de Probabilidades de Lluvias Asociados a Eventos del Ciclo ENOS en la Costa de Ecuador. Climate Variability and Land Cover Change-Hydrological Impacts (Proceedings of the Fifth FRIEND World Conference held at Havana, Cuba, November 2006). IAHS Publ. 308, Cedeño J. y K. Abata (2009). Pruebas de campo, validación y de despliegue operativo del sistema DMR en Ayangue - San Pedro CENAIM Santa Elena, Ecuador Reporte Técn. FIMCM-ESPOL. Guayaquil. Collot J-Y, V. Sallares y N. Pazmiño (2009). Geología y Geofísica Marina y Terrestre del Ecuador desde la Costa Continental hasta las Islas Galápagos. Comisión Nacional del Derecho del Mar (CNDM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD) e Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR). Guayaquil. Cornejo M.P. (1999). Variaciones Estacionales e Interanuales de la Climatología en la Zona Costera del Ecuador. Reporte Técn. FIMCM-ESPOL. Guayaquil. Cornejo M.P. (2001). Ecuador country case study: Impacts and responses to the El Niño Event. In: Once Burned, Twice Shy? Lessons learned from the El Niño. Ed. by Michael H. Glantz. The United Nations University. Tokyo. Cornejo M.P. (2003). On the process that controls sea surface temperature variability in the eastern tro- 33

35 pical Pacific. Ph.D. Thesis in Physical Oceanography and Meteorology. RSMAS-University of Miami. Coral Gables, FL. Cucalón E. (1987). Oceanographic Variability off Ecuador Associated with an El Niño Event in J. Geophys. Res. 92(C13), 14,309-14,322. De la Cuadra T. (2007). Variabilidad Oceanográfica Estacional e Interanual frente al Ecuador. Póster presentado en la XXXI Jornadas Biológicas Guayaquil. De la Cuadra T. (2010a). Comportamiento de las capturas de peces pelágicos pequeños en relación con la temperatura durante el Rev. Ciencias del Mar y Limnol. 4(1), 1-8. De la Cuadra T. (2010b). Variabilidad climática y su efecto en la biología reproductiva de la pinchagua (Opisthonema spp.). Rev. Ciencias del Mar y Limnol. 4(1), ESPOL (2000). Oceanografía Física y Procesos Litorales en La Libertad para el Diseño de las Obras de Protección Costera. Rep. Técn. FIMCM-ESPOL. Guayaquil. FIMCM-ESPOL (1988). Facultad de Ingeniería Marítima y Ciencias del Mar (FIMCM), Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL). Guayaquil. Garcés-Vargas J., W. Schneider, R. Abarca del Río, R. Martínez y E. Zambrano (2005). Inter-annual variability in the thermal structure of an oceanic time series station off Ecuador ( ) associated with El Niño events. Deep-Sea Research Part I. 52(10), 1,789-1,805. Hernández F. y E. Zambrano (2007). Inicio, Duración y Término de la Estación Lluviosa en Cinco Localidades de la Costa Ecuatoriana. Acta Oceanográfica del Pacífico 14(1), Hernández S. y A. Chacón (2009). Desarrollo de un prototipo de derivador lagrangiano basado en GPS monitoreado por radio para aplicaciones en oceanografía. Tesis de Grado de Ingeniería Electrónica y de Telecomunicaciones. FIEC-ESPOL. Guayaquil. INAE (2011). Expediciones Ecuatorianas a la Antártida. Instituto Antártico Ecuatoriano (INAE). Accesado el 7 de enero del INHIMA (2010). Instituto Oceanográfico de la Armada: Génesis y Trayectoria. Instituto de Historia Marítima (INHIMA). Guayaquil. INP (2010). Libro de Oro del INP. Obra conmemorativa por los 50 años de creación del INP. Instituto Nacional de Pesca (INP). Guayaquil. Lonin S.A. (2000). Modelación y Simulación de Fenómenos Oceano-atmosféricos e Implementación de un Sistema de Alerta Temprana, Fase II, Año Reporte Técnico Modelo Hidrodinámico 3-D para las Áreas Estuarinas y Costeras (en el ejemplo del Golfo de Guayaquil). INOCAR. Guayaquil. Marcos J.G. and M.P. Cornejo (2005). Adaptation Strategies to the Environmental and Socioeconomic Impacts of El Niño for Rural Communities in Ecuador and Peru. Report of Community Assessments in Ecuador. ESPOL. Guayaquil. Martínez R., A. Mascarenhas y A. Alvarado (2009). Guía Técnica para la Implementación de un Sistema Regional de Información Aplicada a la Gestión de Riesgo en los Países Andinos. Centro Internacional para la Investigación del Fenómeno de El Niño (CIIFEN). Guayaquil. ISBN: McPhaden M.J. (2001). El Niño and la Niña: Causes and Global Consequences. In: Encyclopedia of Global Environmental Change, Volume 1: The Earth system: physical and chemical dimensions of global environmental change. Ed. by Michael C. MacCracken and John S. Perry. John Wiley and Sons Ltd. New York. ISBN: Moreano H., E. Zambrano, R.T. de Suéscum y N. Paredes (1986). El Niño : su Formación, su Desarrollo y sus Manifestaciones en Aguas Ecuatorianas. Acta Oceanográfica del Pacífico 3(1),

36 Muñoz A.G., P. López, R. Velásquez, L. Monterrey, G. León, F. Ruiz, C. Recalde, J. Cadena, R. Mejía, M. Paredes, J. Bazo, C. Reyes, G. Carrasco, Y. Castellón, C. Villaroel, J. Quintana y A. Urdaneta. (2010). An Environmental Watch System for the Andean Countries: El Observatorio Andino. Early Online Realease. Bull. Amer. Meteor. Soc e-view. DOI: / 2010BAMS OSI/SAF-EUMETSAT (2010). ASCAT Wind Product User Manual. Tech. Report 126. Ocean and Sea Ice / Satellite Application Facility (OSI/SAF), European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT). De Bilt, the Netherlands. Ribadeneira D. (1988). La Antártida: Características Físicas, Aspectos Jurídicos y Políticos, el Tratado Antártico y la Posición del Ecuador. Revista AFESE 40. Asociación de Funcionarios y Empleados del Servicio Exterior Ecuatoriano (AFESE). Quito. Rossel F., R. Mejía, G. Ontaneda, R. Pombosa, J. Roura, P. Le Goulven, E. Cadier y R. Calvez (1998). Régionalisation de I influence du Niño sur les précipitations de l Equateur. Bull. Inst. Fr. Études Andines 27(3), Silva G. (1992) Análisis de la variabilidad climática de la zona costera ecuatoriana utilizando componentes principales. Tesis de Grado en Oceanografía. FIMCM-ESPOL. Guayaquil Stark J.D., C.J. Donlon, M.J. Martin and M.E. McCulloch (2007). OSTIA: An operational, high resolution, real time, global sea surface temperature analysis system. Oceans 07 IEEE Aberdeen, Conference Proceedings. Marine challenges: coastline to deep sea. Aberdeen, Scotland. 35

37 36

38 ACTIVIDADES DEL ISPRA CONCERNIENTES AL MAR Ing. Ermanno Caruso Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale ISPRA L ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale), per le attività riguardanti il mare, nasce dall accorpamento dell APAT e dell ICRAM: Con la attuale struttura è uno dei principali enti pubblici italiani con funzioni di monitoraggio e ricerca sul mare, promuove metodologie per la programmazione, la progettazione e l attuazione di interventi in materia di protezione delle coste dai fenomeni erosivi, portualità e i rischi naturali, inoltre gestisce le reti di rilevamento mareografico, ondametrico e dello stato del mare, per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche dei mari italiani. Con l ausilio di modelli, esegue anche applicazioni per la caratterizzazione e la previsione dello stato dei mari italiani e del bacino del Mediterraneo a largo e a costa. 37

39 Le attività svolte in tale contesto sono: gestione di reti di misura per la raccolta di dati meteomarini: Rete Mareografica Nazionale (RMN) e Rete Ondametrica Nazionale (RON) e Rete Stato del Mare Nazionale (RSMN); gestione del Sistema Idro-Meteo-Mare (SIMM) per la previsione dei parametri meteorologici e meteomarini nel bacino del Mediterraneo e del livello del mare nell Adriatico e nella laguna di Venezia; raccolta di dati relativi alla evoluzione delle spiagge a scala nazionale e al monitoraggio degli interventi di protezione già realizzati; elaborazione di dati dello stato del mare e modellistica costiera ai fini della stabilità dei litorali; cura di cartografìa informatizzata relativa all evoluzione ed allo stato delle coste e alla efficienza degli interventi di protezione. Nell ambito della raccolta di dati, di grande rilievo sono le informazioni provenienti dalle tre reti di misura gestite. La Rete Mareografica Nazionale (RMN) è composta di 33 stazioni di misura uniformemente distribuite sul territorio nazionale ed ubicate prevalentemente all interno delle strutture portuali. Queste stazioni sono composte da due strumenti di misura della marea, un sensore anemometrico, di un sensore barometrico, di un sensore di temperatura dell aria e di un sensore di temperatura dell acqua. Undici stazioni sono state dotate di una sonda multiparametrica per la valutazione della qualità dell acqua e per il monitoraggio ambientale. La RMN è inoltre costituita da 52 stazioni di misura (di cui 25 funzionanti in tempo reale) collocate nella Laguna di Venezia per il controllo e la previsione dell acqua alta. La Rete Ondametrica Nazionale (RON) è composta da 15 boe direzionali. Le boe forniscono i seguenti parametri sintetici descrittivi dello stato del mare: Hs (altezza d onda significativa spettrale in metri), Tp (periodo di picco in secondi), Tm (periodo medio in secondi), Dm (direzione media di propagazione in gradi N). Inoltre vengono anche registrati i seguenti parametri spettrali: densità di energia, direzione media di propagazione, dispersione direzionale (spread), asimmetria (skewness), curtosi. Due stazioni sono state dotate di una sonda multiparametrica per la valutazione della qualità dell acqua e per il monitoraggio ambientale. La Rete Stato del Mare Nazionale (RSMN) è di recente avvio e in fase di sperimentazione. Questa, pur ancora nella fase embrionale, rileva dati ambientali sensibili attraverso una sensoristica sia appoggiata alle boe ondametriche, sia ai mareografi, sia alloggiata su mezzi propri (boe ambientali). I dati sono resi disponibili, al momento, nelle pagine web delle 2 reti storiche, ma è previsto, nel futuro, la creazione di una banca dati autonoma, cui confluiscono le rilevazioni provenienti dalle 3 tipologie di sorgenti. 38

40 Dello stesso Dipartimento fanno parte anche il Servizio Tutela delle Risorse, il Servizio per la Laguna di Venezia e il Servizio Difesa delle coste. L accorpamento con l ICRAM le attività sul mare si sono incrementate con i seguenti Dipartimenti elencati con le principali tematiche trattate: DIPARTIMENTO I (ex ICRAM): Monitoraggio della qualita ambientale distrofie degli ambienti marini costieri Monitoraggio della qualita ambientale valutazioni degli impatti potenziali a seguito delle attivita di off-shore Monitoraggio della qualita ambientale progetti di ricerca e pilota per il monitoraggio e la classificazione degli ambienti marini costieri, anche finalizzati al recepimento e all applicazione di normative nazionali e sopranazionali DIPARTIMENTO II (ex ICRAM) Prevenzione, valutazione e mitigazione degli impatti DIPARTIMENTO III (ex ICRAM) Tutela degli habitat e della biodiversita DIPARTIMENTO IV (ex ICRAM) Uso sostenibile delle risorse Supporto istituzionale Bioacustica e Ingegneria Oceanografica Prevenzione, valutazione e mitigazione degli impatti L ISPRA, per le proprie ricerche sul mare, si avvale di mezzi nautici, navi, ROV e ha in organico un numero di ricercatori subacquei. 39

41 L apporto dell ISPRA nelle tematiche del mare, come meglio evidenziato dalle relazioni dei suoi funzionari Ingg. Caruso e Nardone,per le reti di monitoraggio, si caratterizza dalla esperienza pluriennale. In particolare, nel campo della progettazione, manutenzione e gestione delle reti, può essere di supporto ai paesi del centro-sud america, soprattutto per il disegno delle reti, nell individuazione delle modalità di trasmissione e per la scelta e manutenzione delle apparecchiature a mare. Grazie infatti alla propria pluriennale esperienza manutentivo-gestionale, è stata di prezioso aiuto alle aziende produttrici (soprattutto estere) per il miglioramento delle apparecchiature e delle installazioni. Parallelamente ha contribuito alla nascita e allo sviluppo di apparecchiature italiane, confrontandone risultati in parallelo con altri prodotti consolidati sul mercato. In chiusura l ISPRA ha messo a disposizione dei paesi del Centro-Sud America intervenuti, un parco di n.3 boe Triaxys, per una eventuale installazione negli stessi paesi. ISPRA Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale 40

42 PRESENCIA DEL FENÓMENO EL NIÑO EN ALGUNAS VARIABLES HIDROMETEOROLÓGICAS DEL PACíFICO COLOMBIANO Nancy Liliana Villegas Bolaños Posgrado de Meteorología, Departamento de Geociencias, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Calle 30 Bogotá, Colombia, RESUMEN Se da a conocer el procedimiento y análisis realizado a las series de tiempo de las anomalías de la Temperatura Superficial del Mar (TSM), Nivel Medio del Mar (NMM), Temperatura del Aire (Ta), Humedad Relativa (Hr), Velocidad Vertical de Surgencia (Vz) y Estabilidad Helsselberg Sverdrup (E) del Pacífico Colombiano (CPC), para la determinación de las periodicidades que caracterizan al proceso de calentamiento y enfriamiento extremo de las aguas en la región conocido como El Niño. Las periodicidades encontradas fueron comparadas con las de la anomalía de la TSM de las regiones de El Niño y el Índice de Oscilación del Sur (IOS) realizando además un análisis de correlación con rezagos en el tiempo, a fin de encontrar similitudes y respuestas entre ellas. Por medio del análisis co-espectral se concluyó que existen relaciones entre las series analizadas con periodicidades comunes de casi 15, 7, 5 y 3 años. La importancia del aporte de estas periodicidades en las oscilaciones de las series estudiadas cambia dependiendo de su posición dentro del área de investigación. A través del análisis de correlación con rezagos se encontró que hay una mayor correlación entre las series con desplazamientos temporales hasta de 3 meses que podrían servir en calidad de predictores físicos locales del fenómeno El Niño, más acorde a las condiciones reales del Pacífico Colombiano, pudiendo así obtener una mejor herramienta para la mitigación del impacto de este fenómeno en la región. Palabras clave: Cuenca del Pacífico Colombiano, Variables Hidrome - teorlógicas, El Niño Oscilación del Sur, Análisis Espectral, Regresión Múltiple. INTRODUCCIÓN Sobre El Niño Oscilación del Sur (ENOS), Montealegre y Zea (1994) describen durante eventos Niño generalidades del Océano Pacífico y mencionan sus efectos en el territorio colombiano. Pabón (2003) analizó anomalías de Temperatura Superficial del Mar (TSM) de 1980 y 2002 en las estaciones costeras del pacífico colombiano, Tumaco y Buenaventura, describiendo sus efectos en el nivel medio del mar (NMM), precipitación (Pr) y temperatura del aire (Ta). El Instituto de Hidrología, 41

43 Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM, 2002) menciona efectos de El Niño en las dos estaciones costeras. Dada la escasa información hidrometeorológica de la Cuenca del Pacífico colombiano (CPC), en los trabajos mencionados sólo se utilizan datos de las dos estaciones. Entre los trabajos que analizan la parcial información existente de la CPC, se encuentra el de Suzunaga y Gómez (1995), que describe características oceanográficas y meteorológicas obtenidas cerca de Tumaco por campañas oceanográficas de la Armada República de Colombia (ARC) en enero-diciembre de 1993, y las relaciona con El Niño En Málikov (1998), se determinan relaciones estadísticas entre capas de agua y se identifican zonas homogéneas en ellas por temperatura (T) y salinidad (S). En Málikov y Camacho (1998), con regresión polinomial se determina la climatología de T y S caracterizando el comportamiento vertical. En Málikov (2000), se determinan zonas homogéneas superficiales con datos de cruceros de la ARC y se utilizan en Málikov y Villegas (2005) para reconstrucción de series de TSM de Sobre el tema del presente estudio, se han realizado trabajos que llevaron a encontrar la mejor metodología para la consecución de predictores. Debido a la parcial falta de información de cruceros de la ARC tomada desde 1970 (Devis et al, 2002), no hay datos suficientes para la investigación de la variabilidad interanual con fines de búsqueda de predictores de anomalías de TSM, por lo tanto, para estos estudios se han utilizado datos simulados por el Modelo Termodinámico Tridimensional (MT3D) de la CPC (Villegas y Neelov 2002 y Villegas y Karlin 2004), verificados por desviación estándar entre valores modelados e información de algunas expediciones de la ARC (Villegas y Málikov 2006 y Villegas y Málikov 2009). En Hernández et al. (2006), con análisis espectral y correlación cruzada entre series ENOS y anomalías de TSM, se identificó la coincidencia entre sus periodicidades y se determinaron patrones de relaciones espacio-temporales. En Villegas et al. (2007), se identificaron relaciones espacio-temporales entre ENOS y anomalías de TSM del litoral colombo-ecuatoriano concluyendo, como en Hernández et al. (2006) y Hernández (2007), que la correlación entre componentes filtradas es mayor que entre las series originales. En Hernández et al. (2008) se identificó que las respuestas de las anomalías de Ta a las señales de ENOS son lentas, pero de mejor correlación que las anomalías de TSM. Lo anterior, sirve de base en la búsqueda de predictores de anomalías de TSM, considerando procesos de series y de sus componentes. MATERIALES y MÉTODOS La CPC ubicada entre 1º30 N-7º10 N y 77º40 W-84º00 W, presenta procesos locales que la dividen en tres zonas (Málikov, 2000), representadas en este estudio así: zona 1 (aguas costeras) por la estación de coordenadas 5º30 N y 77º45 W; zona 2 (mezcla de aguas costeras y oceánicas), por la estación 4ºN y 80º30 W y, zona 3 42

44 (aguas oceánicas) en las coordenadas 3ºN y 84ºW. Siendo ENOS un factor importante en la variabilidad de las anomalías de TSM, se incluyen en el estudio al Pacífico Central (región Niño3.4), al Pacífico Oriental (Niño1+2) y al Índice de Oscilación del Sur (IOS) estandarizado (Fig. 1). La información analizada para la CPC son series mensuales de TSM (ºC), tomadas del modelo MT3D, Velocidad Vertical de Surgencia (Vz) y Estabilidad Helsselberg Sverdrup (E) tomadas del modelo de Diagnóstico de Surgencias con el software EVA V.1. (Villegas y Málikov, 2008), NMM (m), Ta (ºC), Pa (hpa) y humedad relativa (Hr, %) sustraídas de NOAA-CIRES (2000). Los datos de ENOS analizados son las anomalías mensuales de TSM (ºC) de las regiones Niño3.4 y Niño1+2 y los valores del IOS tomados del Climate Prediction Center (2006). Figura 1. Área de estudio: 1 - zona 1 de la CPC; 2 - zona 2 de la CPC; 3 - zona 3 de la CPC Fuente: Hernández et al, 2008 El período base utilizado para la climatología es según Xue et al. (2001). Se hallaron anomalías de las series, se aplicó análisis espectral a las mismas, se realizó filtración con pasa banda de las periodicidades más significativas encontradas en cada serie y se analizaron sus relaciones espacio-temporales con correlación cruzada. Se seleccionaron las series más apropiadas para construir modelos de regresión lineal simple teniendo en cuenta que la correlación cruzada tenga un valor absoluto mayor o igual a 0.50, y un rezago de cero o negativo. Los predictores para los modelos de regresión lineal múltiple se escogieron analizando cada variable de los modelos de regresión lineal simple y comparando a los modelos bajo los coeficientes y estadísticos (Canavos, 1988): 1- coeficiente de determinación múltiple R 2, que es el porcentaje de la variación explicada por el modelo; 2- valor-p en la distribución F de la varianza, que es menor a 0.05 cuando la relación es significativa con una confianza del 95%; 3- error medio absoluto (EMA) de los residuos del modelo, el cual es pequeño si el modelo es correcto; 4- estadístico de Durbin Watson (DW), el cual, fuera de los límites y con confiabilidad del 95% para series de 360 datos y de 5 variables independientes, indica autocorrelación en los residuos del modelo; 5- valor-p en la distribución F para cada parámetro estimado, que muestra 43

45 la significancia de las variables independientes permitiendo simplificar al modelo al mantener términos significativos con una confiabilidad del 90%. Se construyeron dos tipos de modelos de regresión lineal múltiple. El primero, con series ante las cuales las anomalías de TMS de la CPC responden con un retraso (rezago negativo), es un modelo de pronóstico a un mes. El segundo, con series sin rezago y con rezago negativo, es un modelo de diagnóstico, útil para la reconstrucción de series en regiones escasas de datos. La selección de las variables independientes (predictores) para cada modelo se realizó construyendo un primer modelo con predictores apropiados según el análisis de correlación cruzada y los criterios mencionados. Con el fin de generar un modelo bien estimado, se simplificó el primer modelo manteniendo solo términos significativos y, con coeficientes entre sí no mayores a 0.70, evitando la multicolinealidad. En los modelos construidos, cada variable independiente es un predictor, y sus coeficientes, indican el número de unidades en que se modifican las anomalías de TSM de la CPC, por efecto del cambio de la variable independiente. RESULTADOS La variabilidad de las anomalías de TSM, NMM, Vz, E, Ta, Pa y Hr de la CPC es mayor en las zonas 3 y 2, y menor en la zona 1. Las periodicidades más importantes de las series de anomalías de estas variables encontradas en el análisis espectral (5.0, 2.5 y 1.7 años), coinciden con las de las series del IOS y de anomalías de TSM de las regiones Niño3.4 y Niño1+2, mostrando que los procesos físicos del ENOS están presentes en la CPC. Las anomalías de la zona 1 tienen un mayor aporte de frecuencias altas que las anomalías de las zonas 2 y 3, atribuible a los procesos costeros y continentales. El análisis de las relaciones espacio-temporales indicó que las señales de ENOS llegan primero a la zona 3 y por último a la zona 1, excepto por la variable Hr la cual presentó alta correlación con ENOS solamente para la zona 1. Con un ajuste ligeramente mejor en los modelos de diagnóstico que en los de pronóstico, se estimaron las anomalías de TSM en las tres zonas considerando predictores de tres componentes filtradas (5.0, 2.5 y 1.7 años) y cuatro series originales (TSM, Ta, Pa y Hr descartando las series NMM, Vz y E debido a que su comportamiento espectral es muy similar a las cuatro escogidas). La simulación fue mejor para las series de zonas oceánicas, que las de la costera (Tabla 1). 44

46 En el modelo de pronóstico de la zona 3, el coeficiente R 2 muestra que existe muy buena aproximación, ya que logra captar el 61.6% de la variable a modelar, así mismo EMA es de un valor bajo (0.26ºC). En cuanto a D.W., es claro que los residuos de este modelo aún están autocorrelacionados. Es importante tener en cuenta que modelar una serie como ésta en su totalidad es una tarea complicada y dispendiosa, debido a los múltiples procesos de interacción océano atmósfera que intervienen en la variabilidad de las distintas series analizadas. Las anomalías de TSM no dependen exclusivamente de las anomalías de Ta, Pa, Hr de la CPC y de las series que caracterizan al ENOS. Existen otros factores que hacen que las anomalías de TSM no constituyan una serie que depende únicamente de las series analizadas, por lo tanto, el estadístico D.W. siempre mostrará un resultado no muy favorable, siendo una limitación propia de las variables climáticas y meteorológicas (von Storch y Zwiers 1999). En general, se observa un alto grado de influencia de las anomalías de Ta y Pa locales, y el efecto regional se presenta en el predictor de componente 5 años del IOS. En el modelo de diagnóstico se observa además el aporte del componente de 5 años de las anomalías de Hr de la zona 1, y el de 2.5 años de la anomalía de TSM de la región Niño3.4. En la figura 2 se comparan la serie original con las series ajustadas por los dos modelos, observando que éstos captan las frecuencias bajas, evidente en los ciclos interanuales de los Niño , y El desajuste está dado por las frecuencias altas, debido a que se no se tienen en cuenta en los modelos. 45

47 Una diferencia importante entre los modelos de la zona 3 y los de la zona 2 es que aunque en el modelo de pronóstico de la zona 2 se tienen sólo cuatro predictores, éste tiene un R 2 mayor. Otro punto importante es que los predictores de los Ta, Hr y Niño3.4 se mantienen para el de pronóstico. En el modelo de diagnóstico para la zona 2, aparecen las series iniciales de anomalías de TSM de las regiones Niño1+2 y Niño3.4 y la componente 2.5 años de esta última como predoctores importantes. De los cuatro modelos ajustados, éste es el que presenta mayores predictores relacionados con ENOS. En la figura 3 se observa al igual que para la zona 3, que el ajuste es muy bueno en la variabilidad interanual, y no se captan las oscilaciones con períodos de un año o menos. Los estadísticos de ajuste para los modelos de las anomalías de TSM de la zona 1 difieren de los de las zonas 2 y 3, debido al aporte de frecuencias altas. Se observa en la figura 4, que las variaciones con períodos de un año o menos tienen una gran amplitud, escondiendo u opacando a las variaciones con periodicidades más largas. A pesar de esto, el ajuste de los modelos de la zona 1 muestra las variaciones interanuales en forma aceptable. El coeficiente R 2 del modelo de diagnóstico es más alto que el del modelo de pronóstico, el EMA es de 0.2ºC en los dos casos, mientras que el D.W. nuevamente indica que los residuos presentan autocorrelación. Esto, como se mencionó anteriormente, se debe a que las anomalías de TSM en la CPC también son influenciadas por otros fenómenos como la migración de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), la Oscilación Madden Julian (OMJ), la anclada de Panamá, entre otras, que no se representan en las series analizadas. Los coeficientes de los modelos muestran además la influencia sobre las anomalías de TSM de la zona 1 de la serie de anomalías de TSM de la región Niño1+2 con un rezago de 5 meses. Este rezago tan grande explica en parte por qué es difícil modelar un alto porcentaje de esta serie, ya que una señal que demora cinco meses en llegar a la CPC, viene influenciada por otros procesos que no se están teniendo en cuenta. El siguiente término importante es el de la componente 2.5 años de las anomalías de TSM de la región 46

48 Niño3.4, seguido por la componente de 5.0 años de las anomalías de Hr. La componente 1.7 años de la Ta ha aparecido consistentemente en todos los modelos, indicando que es un buen predictor con alta frecuencia, confirmando que debe ser considerado para aumentar el grado de aproximación de los modelos. En general, los modelos logran aproximar en forma adecuada a la variabilidad de las anomalías de TSM de la CPC y, para el mejoramiento de los mismos, se plantea como una perspectiva su validación con los predictores encontrados para un período distinto a , y con información real de la CPC. La presente investigación logró por primera vez un estudio sobre la aproximación a la predicción de anomalías de TSM en la región, y se considera que el trabajo puede servir de base para la continuación de estudios de la dinámica de las aguas de la CPC y de otras regiones del Pacífico Sudeste. CONCLUSIONES Los predictores de los modelos de regresión lineal múltiple encontrados simulan con un mes de anticipación o diagnostican en tiempo presente las anomalías de TSM de las tres zonas de la CPC, aproximando bastante bien las variaciones de largo período de las anomalías, más no las variaciones en escalas de tiempo cortas. Los predictores determinados corresponden a tres componentes filtradas de las series de anomalías de TSM de 5, 2.5 y 1.7 años y a cuatro series originales. Los predictores encontrados logran mejores ajustes de las anomalías de TSM de la CPC en la zona oceánica que en la costera, mostrando el aporte principal del ciclo ENOS. Se plantea como una perspectiva importante la validación de los modelos de regresión múltiple con los predictores encontrados para un período distinto a , y con información real de la CPC. El presente estudio realizado por primera vez para la aproximación de las anomalías de TSM de la CPC, puede servir como base de la continuación de investigaciones sobre modelamiento de características termohalinas de la región. 47

49 BIBLIOGRAFíA Canavos, G Probabilidad y estadística, aplicaciones y métodos. McGraw Hill. 651 p. Climate Prediction Center Devis, A., I. García, Málikov, I. y N. Villegas Compilación oceanográfica de la cuenca pacífica colombiana, Centro Control Contaminación del Pacífico. Tumaco, Colombia. 110 p. Hernández, D Predictores de variabilidad de anomalías de temperatura superficial del mar en la cuenca del Pacífico colombiano. Tesis MSc. en Meteorología. UN. Bogotá. 126 p. Hernández, D., N. Villegas y Málikov, I Relaciones espacio-temporales entre la temperatura superficial del mar de la cuenca del Pacífico colombiano y el ciclo ENOS. VII Congreso colombiano de meteorología. 5, 6 y 7 de Junio Bogotá, Colombia. Hernández, D., N. Villegas y Málikov, I Respuestas de la temperatura superficial del mar y del aire en la cuenca del pacífico colombiano producidas por El Niño Oscilación Sur. Revista Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente EIDENAR. V.1. Ed.7. pp IDEAM Efectos naturales y socioeconómicos del fenómeno El Niño en Colombia. Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM. 58 p. Málikov, I Investigación acerca de presencia o ausencia de autocorrelación de temperatura y salinidad en profundidades hasta 500 m. Boletín Científico CCCP. 7, Málikov, I Determinación de las zonas homogéneas del Pacífico colombiano. Informe Final. Centro Control Contaminación del Pacífico, Tumaco, Colombia. 100 p. Málikov, I. y G., Camacho Método de aproximación para determinar cambios entreanuales aplicado a parámetros de temperatura y salinidad del Pacífico colombiano. Boletín Científico CCCP. 7, Málikov, I. y N., Villegas Construcción series de tiempo de temperatura superficial del mar de zonas homogéneas del Pacífico colombiano. Boletín Científico CCCP 12, Montealegre, J. y J. Zea Estudio sobre el fenómeno El Niño. HIMAT. 42 p. NOAA-CIRES NCEP/NCAR Pabón, J Fenómeno El Niño: efectos e impactos en el Pacífico colombiano. El mundo marino de Colombia investigación y desarrollo de territorios olvidados. Universidad Nacional de Colombia. Red de Estudios del Mundo Marino. REMAR. cap. 1, pp Suzunaga, J. y R. Gómez Características oceanográficas y meteorológicas en el sur del Pacífico colombiano en el periodo enero-diciembre/93 y su relación con el fenómeno El Niño 91/92. Boletín Científico CCCP 5, Villegas, N. e I. Neelov Modelación de variaciones estacionales de la circulación de las aguas del océano Pacífico Colombiano. Mat. Cons. Científico. RHSU. Pp Villegas, N. y L. Karlin Modelación de circulación y estructura termohalina del Pacífico colombiano. Selección de trabajos de Jóvenes Científicos en Hidrometeorología. St. Petersburg, RSHU, pp Villegas, N. e I. Málikov Modelación de la estructura dinámica de las aguas de la cuenca del Pacífico colombiano. Boletín Científico CCCP 13. pp Villegas, N. e I. Málikov Atlas de características termohalinas y dinámicas de las aguas de la cuenca del Pacífico Colombiano: con base en simulación matemática. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá. Uniblios. 218 p. Villegas, N., I., Málikov; Reyna, J. y Y., Paul Búsqueda de señales de El Niño Oscilación del 48

50 Sur en anomalías de temperatura superficial del mar de la costa pacífica colombo-ecuatoriana. XII COLACMAR. 15 a 19 de Abril Florianópolis, Brasil. Von Storch, H. y F. Zwiers Statistcal analysis in climate research. Cambridge University Press, United Kingdom 484p. Xue, Y., T. Smith y Reynolds, R A new SST climatology for the base period and interdecadal changes of 30-year SST normal. Proceedings of the twenty-sixth annual climate diagnostics and prediction workshop. San Diego, California. 49

51 50

52 ANáLISIS OCEANOGRáFICO y ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD PARA LA GESTIÓN DE RIESGO A DESASTRES y ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMáTICO EN EL PACíFICO ORIENTAL Rodney Martínez Güingla Coordinador Científico CIIFEN r.martinez@ciifen-int.org Variabilidad Oceanográfica en el Pacífico Oriental La variabilidad oceanográfica en el Pacífico oriental está en buena parte representada por la variabilidad interanual asociada al ENSO. La influencia del ENSO en el borde del Pacífico Oriental ha sido ampliamente documentada y muy especialmente luego del evento El Niño Este hecho va de la mano con el mejoramiento de los sistemas de observación del océano tanto en superficie como bajo la superficie del mar por ej: el sistema ARGO. Sin embargo, con el devenir de los años y la preocupación global respecto al cambio climático, la atención del mundo se centra en cómo evolucionarán las temperaturas del planeta tanto a nivel continental como en los océanos. El Cuarto Reporte de Evaluación del IPCC (2007), dedica varios capítulos para explicar la detección de señales de cambio climático en el océano global y los impactos en los ecosistemas así como en las costas. El análisis histórico basado en evidencias, es bastante contundente y a escala global, queda muy poco espacio para la divergencia de criterios en cuanto al hecho de que la temperatura global sigue incrementándose. Los últimos años, han sido muy dinámicos a nivel internacional en relación al cambio climático y rápidamente, la humanidad en diferentes estamentos, ha asimilado el hecho de que el planeta está en un proceso crítico de consecuencias inciertas. Consecuentemente, la agenda global, paulatinamente, ha ido concentrando su atención en la gran amenaza y la otra arista del problema: Qué hacer frente al calentamiento que no se detiene y que es una realidad aparentemente inexorable? El mundo, rápidamente se ha volcado a la búsqueda de soluciones, esquemas o aproximaciones que le permitan a los seres humanos hacer frente al cambio y el tema de la adaptación, ha cobrado singular protagonismo. Las consecuencias de esta rápida evolución de los temas, tienen repercusiones desde el punto de vista científico, político, institucional que vale la pena tenerlas en cuenta. Por un lado hay una tendencia manifiesta a asociar todo lo que ocurre en el océano, la atmósfera y la sociedad con el cambio climático. Esto ha significado que en 51

53 muchos casos, aún cuando todavía no hayamos logrado comprender razonablemente los factores y la física que gobierna la variabilidad climática a escala regional o local, nos aventuramos a inferir el futuro a escala de décadas, perdiendo de vista, la incertidumbre inherente a todos los sistemas de predicción y modelos existentes. Aparece otro factor agravante: En cuanto a temas de cambio climático, se puede proyectar lo que se quiera, ya que dadas las escalas de tiempo a las que se trabaja (décadas adelante), se está exento de una verificación y rendición de cuentas sobre lo que se proyectó. Esta circunstancia no es la misma cuando se trata de la predicción climática estacional (3 meses) del océano o la atmósfera. En poco tiempo, quienes la efectuaron y los usuarios sabrán que tan bueno o malo fue lo que se pronosticó y eso permite mejoramientos, ajustes y validaciones que son de beneficio para todos. Volviendo al océano Pacífico Oriental, hay modos de variabilidad que no han sido lo suficientemente explorados, que ciertamente no corresponden a la señal del cambio climático, pero si coadyuvan en la definición del clima regional o local. Uno de ellos es la variabilidad decadal, difícil de detectar y comprender por la escasa longitud de los registros históricos, pero cada vez más cerca, en cambio, gracias a los datos generados por los reanálisis. El efecto de la variabilidad decadal, si es visto en un período de tiempo limitado puede confundirse fácilmente, con una señal atribuible al cambio climático y devenir en conclusiones erróneas que luego se traduzcan en el diseño de medidas de adaptación no adecuadas y el consiguiente dispendio de recursos. Por otro lado, si bien es cierto el planeta está calentándose, la forma en cómo su temperatura se incrementa varía de lugar a lugar. En la Fig. 1 se puede observar el comportamiento de la temperatura superficial del mar en un mismo período de tiempo pero para dos estaciones distintas, la una en el océano Índico y la otra en el Pacífico Ecuatorial. Fig. 1 Anomalías de temperatura superficial del mar: Pacífico Ecuatorial Oriental (izquierda), Océano Índico Ecuatorial (derecha). Cortesía: Gabriel Vecci (NOAA). 52

54 En el océano Pacífico es difícil poder detectar una tendencia a largo plazo que sugiera una relación con el cambio climático. Se evidencia la predominancia de la variabilidad climática natural sin que tampoco se note reducción o amplitud de la varianza. En contraste, en el océano Índico, la variabilidad natural es poco significativa, y se hace evidente, una tendencia al ascenso de la temperatura a largo plazo consistente con el cambio climático. ENSO y cambio Climático La relación entre el ENSO y cambio climático también ha sido motivo de mucha especulación e imprecisiones en muchos foros gubernamentales e internacionales. Es importante destacar algunos trabajos científicos relevantes que nos ayuden a aclarar los avances en esta materia. Vecchi y Wittemberg, 2010 explican en forma detallada, las variaciones considerables que a lo largo de las décadas y los siglos ha tenido la amplitud del ENSO, asociada a la variabilidad natural. De igual forma, documentan el hecho de que aunque el ENSO depende del estado del sistema climático en el océano Pacífico Ecuatorial, y aunque se espera que sufra alteraciones por el cambio climático, no hay consenso sobre la forma y la intensidad de la respuesta del ENSO al incremento de los gases de efecto invernadero. De hecho destacan que es un tema que sigue bajo intensa investigación en el mundo. Collins et al, 2010, a nombre del Panel CLIVAR para el Pacífico, publicaron la más reciente revisión científica sobre el calentamiento global y el ENSO. En el documento se exponen los más probables efectos sobre el estado medio del océano Pacífico Tropical tales como el debilitamiento de los vientos alisios del este, el mayor calentamiento en la zona ecuatorial pero más lento en las zonas subtropicales, el ascenso de la termoclina, y al intensificación del gradiente térmico dentro de la termoclina. Sin embargo, aunque las características del ENSO podrían ser modificadas por el cambio climático, concurren en que no es posible establecer si la actividad del ENSO será más fuerte, más débil o la frecuencia del ENSO cambiará. Un estudio de caso: Las islas Galápagos Una vez revisada brevemente la problemática de la variabilidad climática a nivel global, surge un nuevo desafío relacionado a cómo aproximarnos a esta variabilidad a escala local. Por supuesto que en esta instancia surgen más complejidades. Para poner en evidencia el desafío del cambio climático a escala global, se presentan a continuación, algunos resultados de una investigación oceanográfica hecha en las Islas Galápagos (Martínez y Nieto, 2011). En el área de las Islas Galápagos se efectuó un análisis retrospectivo de algunas variables oceanográficas: temperatura del mar, salinidad, ph, nivel del mar, corrien- 53

55 tes superficiales entre otras. Los resultados fueron analizados y discutidos y permitieron obtener algunas experiencias que se exponen a continuación. 1) En un período mayor a 50 años, no se observa una tendencia clara en la temperatura superficial del mar, sin embargo si se nota una reducción gradual de la intensidad del afloramiento al oeste de las islas Galápagos. 2) La distribución espacial de las anomalías de la temperatura del mar alrededor de las Islas Galápagos no presenta cambios en el período de estudio (Fig. 2) Fig. 2 SST anomaly ( C) from Climatological sea surface temperature (blended from ship and buoy, data ( ))and observed SST from NODC data (from 1948 to 2003). Data interpolated at (Martínez y Nieto, 2011) 3) La componente meridional de las corrientes muestran una fluctuación importante, con anomalías positivas sostenidas en la última década ( ) muy distinta a las considerables anomalías negativas de la década anterior ( ). Fig

56 Fig. 3 Series de tiempo de corrientes superficiales y anomalías (zonales y meridionales en el área 93ºW-83ºW, 1,5ºN-2,5ºS. Datos: NOAA-Oscar, Procesamiento CIIFEN, Considerando tan solo estos tres aspectos encontrados, es muy complicado proyectar la evolución de la temperatura del mar en las islas en forma categórica. Pese a que a nivel global, se evidencie la pérdida de intensidad en la celda de Walker con las consiguientes repercusiones en la circulación ecuatorial (Vecci, 2006), la señal decadal juega también un papel importante que se puede manifestar más o menos en ciertas regiones como por ejemplo el archipiélago de las islas Galápagos. Esto es consistente con el hecho de que la variabilidad natural en el área del Pacífico Ecuatorial Oriental al momento es predominante y este aspecto debe ser tomado en cuanto al diseñar planes de adaptación. Estimación de la Vulnerabilidad y adaptación al cambio climático en el Pacífico Oriental. Para decidir sobre cómo enfrentar el cambio climático, no bastan los avances científicos que nos permitan inferir cómo podría evolucionar el sistema acoplado océano-atmósfera. Se necesita entender cómo ha evolucionado la compleja interacción entre los ecosistemas y las comunidades que finalmente actúan sobre el territorio, en este caso, la franja costera. La estimación de la vulnerabilidad, debe incluir variables que puedan ser anali- 55

57 zadas en un contexto histórico y cuya influencia o peso sobre la vulnerabilidad total sea debidamente documentada en base a información fiable. Las variables a considerar varían de sitio en sitio, a continuación un esquema usado en la estimación de la vulnerabilidad en un estuario en el Golfo de Guayaquil, Ecuador (Fig. 4) Fig. 4 Esquema para la estimación de la vulnerabilidad en un estuario con influencia urbana en el golfo de Guayaquil, Ecuador. Fuente CIIFEN Para el caso de la franja costera, hace mucho tiempo antes de que el cambio climático sea reconocido como una amenaza global, el manejo costero integrado fue desarrollando conceptos y estrategias para el uso sostenible de la faja costera. Existen innumerables esfuerzos de la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO y otras entidades que han provisto a los gobiernos de herramientas para la gestión, monitoreo y mejoramiento del manejo costero integrado que incluye el uso de suelo de la faja costera, problemas de erosión, contaminación, conflictos de uso, patrones de desarrollo, actividades económicas, ordenamiento, coordinación entre otras. Todos estos elementos que han sido ampliamente trabajados y documentados en los países, son la base para sostener e implementar los esfuerzos de adaptación al cambio climático. 56

58 El manejo costero integrado, propende a un cambio conductual del usuario de los recursos costeros, genera a su vez lo que en gestión de riesgos se denomina resiliencia. En teoría, un perfil costero con un grado medianamente avanzado de manejo, está en mejores condiciones de hacer frente a eventos naturales y por supuesto a los efectos del cambio climático a nivel local. Eventualmente, el tema de cambio climático, aparece con tanta fuerza que nos hace perder de vista temas fundamentales y que no deberían simplemente descartarse. Esto ocurre en los siguientes niveles: 1) Entendimiento de la amenaza natural: al enfocar los esfuerzos en el estado del clima y el océano a futuro, cuándo hay temas no resueltos y preguntas sin responder en la variabilidad climática y oceanográfica del presente. 2) Entendimiento de la vulnerabilidad: al efectuar ingentes esfuerzos en proyectar la situación futura de las comunidades, ecosistemas e infraestructura, cuando existen significativos vacíos en la gestión de riesgos actuales, con soluciones estructurales pendientes. 3) Planteando la adaptación: cuando queremos diseñar planes de adaptación al cambio climático en el borde costero, sin haber culminado, implementado y perfeccionado el concepto del manejo costero integrado y por el cual se ha trabajado mucho por décadas. Comentarios finales El océano Pacífico Oriental es el escenario geográfico donde la complejidad de la variabilidad natural se evidencia en mayor grado. Esto implica grandes desafíos científicos que inexorablemente deben ser emprendidos por la comunidad oceanográfica de la región. El calentamiento del océano asociado al cambio climático no tiene una manifestación lineal, las alteraciones que se produzcan de región a región deben ser comprendidas a nivel regional y local para proveer mejores insumos a quienes tienen la responsabilidad de manejar los riesgos y problemas asociados. Antes que emprender en medidas de adaptación al cambio climático en el Pacífico Oriental, se deben activar o fortalecer los programas nacionales de manejo costero integrado que incrementen la resiliencia de las comunidades e instituciones para hacer frente a las amenazas naturales, entre ellas el cambio climático y plantear a partir de este esfuerzo las medidas de adaptación específicas que no hayan sido consideradas en esfuerzos anteriores. Esto implica esfuerzos científicos, técnicos y de coordinación entre las instituciones que no pueden esperar más, frente a la cuenta regresiva que nos impone los retos actuales 57

59 REFERENCIAS Collins, M., Soon-Il An, Wenju Cai, Alexandre Ganachaud, Eric Guilyardi, Fei-Fei Jin, Markus Jochum, Matthieu Lengaigne, Scott Power, Axel Timmermann, Vecchi & Andrew Wittenberg, The impact of global warming on the tropical Pacific Ocean and El Niño, Nature Geoscience 3, (2010) doi: /ngeo868 Martínez, R., Nieto, J. and Zambrano E., (2011), Oceanographic and atmospheric observed trends in the Galapagos Islands. In press. Vecchi, G. A. et al. (2006), Weakening of tropical Pacific atmospheric circulation due to anthropogenic forcing. Nature 441, Vecchi, G. A. and Wittenberg, A. T. (2010), El Niño and our future climate: where do we stand?. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, 1: doi: /wcc

60 DESAFíOS ACADÉMICOS EN UN PAíS DE GRAN COMPLEJIDAD TERRITORIAL, VULNERABILIDAD A DESASTRES NATURALES y AL CAMBIO CLIMáTICO Oscar Parra Unidad de Sistemas Acuáticos, Centro de Ciencias Ambientales, EULA-Chile, Universidad de Concepción, Chile. oparra@udec.cl RESUMEN Chile con la compleja geografía de su territorio, sumado a la vulnerabilidad y los riesgos permanentes que significan los desastres naturales (terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas y crecidas de sus torrentosos ríos), y al cambio climático representa desafíos académicos importantes a la hora de definir programas de investigación y acciones preventivas y de mitigación contra esta realidad. Las consecuencias del cambio climático en Chile deben ser analizadas teniendo también presente su compleja geografía, expresada en la gran heterogeneidad de su territorio, su historia de desastres naturales, tanto por su diversidad, frecuencia y grandes magnitudes. A lo anterior, se deben sumar las intervenciones por grandes proyectos de inversión (centrales hidroeléctricas, proyectos de riego, obras civiles en áreas de inundación de ríos y en el borde costero) y la explotación intensiva que se hacen sobre sus recursos naturales (aguas, suelo y vegetación), todos elementos y factores que se acoplan y conforman situaciones ambientalmente complejas, difíciles de comprender y manejar. El evento sísmico del 27 de Febrero 2010 (terremoto de 8,8 grados de la escala Richter y aprox. 600 Km de costa afectada por el tsunami derivado de este) con sus impactos civiles y ambientales en el territorio interior y en el área costera, reveló la gran vulnerabilidad y los riesgos a que está sometida la población en la Región del Biobío. Como respuesta a esta situación, la Universidad de Concepción creó a través de su Dirección de Investigación el Programa de Reconstrucción, para lo cual conformó grupos de trabajo de diversas especialidades, para el análisis de esta situación y el desarrollo de propuestas para enfrentar la reconstrucción de la Región, y a su vez, desarrollar e innovar en nuevos enfoques y herramientas para enfrentar esta realidad. Lo anterior, representa oportunidades para la colaboración internacional, tanto a la investigación científica y la formación de recursos humanos, como por ejemplo proyectos de investigación y programas de formación de post-grado como el Magister y Doctorado en Gestión Ambiental, Cambio Climático y Sustentabilidad que se pretende abordar con países de la Unión Europea (España e Italia). 59

61 INTRODUCCIÓN El cambio climático global representa uno de los problemas fundamentales que afecta y seguirá afectando - gravemente al planeta y sus diversas regiones, incluida Sudamérica. En efecto, el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC), sostiene en su Informe emitido en el 2007 que el calentamiento del planeta Tierra es irreversible, debido a las emisiones de gases de efecto invernadero en la era industrial, y como consecuencia de la acción humana, las temperaturas en este siglo subirán entre 1,8 y 4 grados. Por otra parte, la discusión y acuerdos internacionales sobre reducción de emisiones no logran aun frenar de manera significativa la acumulación progresiva y amenazante de gases de efecto invernadero, es así que los acuerdos de Kioto resultan insuficientes o no se están cumpliendo. Tampoco en la conferencia de Copenhague se avanzó, como se esperaba. Los grandes emisores, como Estados Unidos y algunos países emergentes, no están dispuestos a cambiar sus políticas depredadoras. Para frenar en parte el avance del cambio climático resulta indispensable reducir la huella de carbono de los productos provenientes de la industria, los servicios y la actividad humana, pero ello pasa por acuerdos internacionales que sean realmente vinculantes para todos, especialmente para los grandes responsables de las emisiones. El calentamiento global es un fenómeno planetario, pero sus impactos son locales, impacta al mismo tiempo la naturaleza y la vida humana, partiendo de la base de sus acoplamientos e interacciones. Por una parte, impacta las condiciones y capacidades productivas del suelo, la disponibilidad de recursos naturales, como el recurso hídrico y el funcionamiento normal de los ecosistemas y subsecuentemente el desenvolvimiento normal de la vida productiva, urbana y social. El Cuarto Informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC) de 2007 señala que América del Sur es altamente vulnerable a cambios climáticos. Al respecto, el Informe del IPCC registra lluvias intensas en Venezuela (1999, 2005), inundaciones de la Pampa argentina ( ), sequía en la Amazonía (2005), tempestades de granizo en Bolivia (2002) y Buenos Aires (2006), y el huracán Catarina en el Atlántico Sur (2004). Otro problema grave que afecta a América del Sur es la reducción de los glaciares, que incide directamente en la disponibilidad y suministro de agua para el consumo humano y la actividad agrícola. (PNUD, 2009). En los Andes de Chile, también se observa una disminución importante de los glaciares, es así que mas del 80% de los glaciares están en pleno retroceso (Urzúa 2007), los que contribuyen a abastecer de recursos hídricos a la zona central del país, de gran concentración de población e intensidad de la actividad agrícola exportadora, particularmente frutícola y vitivinícola. Para el caso de Chile, cualquier análisis respecto al Cambio Climático (CC), debe también incluir la vulnerabilidad y riesgos naturales de su territorio y población, el que se debe iniciar por el reconocimiento de las características particulares de su 60

62 geografía. El territorio chileno se caracteriza por su amplio rango en latitud ( Lat.S.), los Km de longitud, condiciones extremas desérticas en el Norte y muy húmedas en el SUR, una gran variabilidad climática, heterogeneidad geológica, una topografía muy irregular, alta frecuencia de sismos y tsunamis, crecidas de ríos, volcanes muy activos, y la influencia de los fenómenos del Niño y la Niña (figura 1). EL CAMBIO CLIMATICO EN CHILE: POLITICAS y ACCIONES PUBLI- CAS Estudios nacionales proyectados al 2040 y al 2100 (IPCC 2007) indican vulnerabilidad de recursos y zonas geográficas. Se proyectan pérdidas económicas que pueden ser significativas, sin embargo no se conocen en su real dimensión los impactos económicos que el cambio climático podría significar para el país. El IPCC indica que los países en desarrollo serán los más afectados y que los costos de la inacción pueden ser mucho mayores. Por otra parte Chile ha asumido responsabilidades u obligaciones internacionales como parte de la Convención de Cambio Climático y el Protocolo de Kyoto, a los cuales hay que agregar sus compromisos como miembro de la OECD. De acuerdo a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, Chile es un país vulnerable debido a que cumple con 7 de las 9 características de vulnerabilidad definidas en el artículo 4.8: 1) países insulares pequeños; 2) países con zonas costeras bajas; 3) países con zonas áridas y semiáridas, zonas con cobertura forestal y zonas expuestas al deterioro forestal; 4) países con zonas propensas a los desastres naturales; 5) países con zonas expuestas a la sequía y la desertificación; 6) países con zonas de alta contaminación atmosférica urbana; 7) países con zonas de ecosistemas frágiles, incluidos los ecosistemas montañosos; 8) países cuyas economías dependen en gran medida de los ingresos generados por la producción, el procesamiento y la exportación de combustibles fósiles y productos asociados de energía intensiva, o de su consumo; 9) países sin litoral y los países de tránsito (CONAMA, 2008) (figura 2). El Cuarto Informe del IPCC (2007) señala que en los últimos años se ha identificado una tendencia a la declinación en las precipitaciones en el sur de Chile, lo que a su vez coincide con las tendencias climáticas observadas por el Estudio de Variabilidad Climática de Chile para el siglo XXI. El Informe también indica disminuciones futuras en las cosechas de cultivos, como el maíz y el trigo, y en las zonas más áridas, como en el norte y zona central, el cambio climático puede conducir a la salinización y desertificación de tierras agrícolas. También se espera una alta vulnerabilidad de los recursos hídricos frente a eventos extremos. En particular, se espera un fuerte impacto en la disponibilidad energética del país por anomalías asociadas a los fenómenos de El Niño y La Niña, así como restricciones a la dispo- 61

63 nibilidad hídrica y demanda de riego en Chile Central, producida por estos fenómenos. El daño potencial en la disponibilidad de agua y servicios sanitarios puede alcanzar también a las ciudades costeras. La intrusión salina podría contaminar acuíferos subterráneos. Este mismo Informe del IPCC, destaca una disminución dramática de los glaciares, especialmente en el sur del país. Respecto de la salud, se observa un aumento de brotes del síndrome pulmonar provocados por el virus Hanta luego de sequias prolongadas: probablemente las intensas lluvias que siguen a las sequias, aumentan las disponibilidad de alimentos para roedores domésticos. Por su parte, el aumento del transporte incrementará la quema de de combustibles fósiles, lo que a su vez aumentará la contaminación atmosférica en grandes centros urbanos como Santiago, Valparaíso, Concepción y Témuco. El cambio climático potenciará también los riesgos de incendios forestales, especialmente en el Chile Central (CONAMA, 2008). Los estudios realizados en Chile coinciden en señalar que el cambo climático se manifiesta claramente en una disminución de los recursos hídricos e incremento de las temperaturas hacia las zonas cordilleranas. También se señalan cambios significativos de las temperaturas en todo el territorio nacional. Así por ejemplo se diagnostica disminuciones bajo los 2 C en la zona norte (hasta la Cuarta Región), y al mismo tiempo aumentos de las temperaturas cercanos a los 3 C en la zona central y la región austral. Estos cambios en las temperaturas modificarían variables cruciales para la actividad agrícola, tales como heladas, horas de frío y ocurrencia de días cálidos. Climas mucho más cálidos, con desplazamientos de condiciones actuales desde el norte hacia las zonas central y austral, influirían en los cultivos frutales y otros cultivos industriales. Podrían también mejorar el potencial ganadero de las regiones australes (CONAMA, 2008). Desde el punto de vista estacional, el calentamiento sería mayor en verano, excediendo los 5 C en sectores altos de la Cordillera de los Andes. Resulta importante considerar que, en el caso de la Región del Biobío, en los Altos de la Cordillera de los Andes, habitan tradicionalmente, por siglos, pueblos indígenas, los Pehuenches, afectados, no sólo por condiciones precarias de vida, sino también por los impactos del cambio climático. En relación a las precipitaciones anuales, el estudio predijo disminuciones superiores al 30% en algunas áreas del país para el año En la zona central habrá una significativa disminución, mientras que, por el contrario, en el altiplano se incrementarán las precipitaciones. Desde Antofagasta a Puerto Montt se producirá una disminución de % de las precipitaciones, aumentando nuevamente desde Chiloé al sur. Ello traería como consecuencia, un aumento en la aridez en el norte y centro del país, alcanzando hasta la Región del Bíobío (CONAMA, 2008) (figura 3). El estudio avaluó también los impactos de los incrementos en el nivel del mar en zonas costeras. Concluyó para la Región del Biobío, en el área del Golfo de 62

64 Arauco, que los asentamientos humanos habitados por pescadores artesanales (caletas), para ciudades y centros poblados cercanos al mar, incrementarán sus niveles de vulnerabilidad como consecuencia de un aumento en el nivel del mar. Se esperan alzas del nivel del mar entre 28 y 16 cm a fines del siglo XXI. Posibles inundaciones en áreas costeras de Arica, Valdivia y Puerto Montt. Los efectos que se proyectan de los estudios de variabilidad climática indican que en el sector agrícola, por disminución de las precipitaciones en la zona centro y centro sur del país, una disminución en la disponibilidad de aguas en cerca de un 40%, que corresponde a un escenario preocupante para los cultivos agrícolas. A lo anterior hay que sumar la disminución del área andina que almacena nieve, provocará problemas de abastecimiento de agua (época estival), por disminución de glaciares. En el sector energético, la isoterma de 0ºC sufrirá un alza de altura por el calentamiento, aumentando las crecidas invernales de los ríos con cabecera andina, por reducción de la reserva nival de agua. Esta pérdida de reserva nival será muy significativa en el centro y centro-sur del país, entre enero y abril, provocando escasez de recursos hídricos para riego y problemas en la generación hidroeléctrica. La Primera Comunicación Nacional recomendó, en el contexto de las medidas de mitigación y adaptación al CC en Chile, las siguientes acciones: Definir e implementar un Plan de Acción Nacional para el CC. Establecer estrategias de mitigación, adaptación y el análisis de escenarios futuros. Establecer en el Plan, las políticas, las medidas, los costos e instituciones responsables. Crear programas de investigación científica nacional para el CC, programas de desarrollo y trasferencia tecnológica para mitigar y adaptarse a efectos del CC. Explorar otras fuentes de energía renovables. Identificar y evaluar opciones de mitigación en el sector transporte. Efectuar estudios sobre reemplazo de variedades de cultivo, cambios en períodos de siembra y cosecha; posibilidades de reubicación o traslados. Profundizar conocimiento sobre impactos del CC en el avance de la desertificación y erosión en las zonas norte y central del país. Incluir en el Sistema Educativo Formal el estudio de los fenómenos relativos al CCG. Por otra parte en el plano de los estudios y la investigación, en gran parte tareas para las Universidades y Centros de Investigación, aparece prioritario estudiar en detalle y de manera especial en la Región del Biobío, lo siguiente: a) Cambios en la disponibilidad del recurso hídrico. b) Cambios en las proyecciones del tipo y uso de energía y su impacto en los escenarios futuros de emisiones de gases invernadero (energía, transporte y leña) 63

65 c) Implicancias de la deforestación. d) Efectos en la línea de costa y particularmente en las áreas donde se localizan las caletas de pescadores, puertos y centros urbanos costeros. Sin embargo debemos reconocer que en Chile se está recién evaluando los efectos del CCG e identificando medidas de adaptación. Todavía se observa poco avance desde la primera comunicación del año La mitigación y adaptación al CC aún no constituyen condiciones de referencia para la política económica, ni para la política sectorial. No se ha incorporado el CCG en la política agrícola, ni en el ordenamiento territorial, y tampoco en el desarrollo energético. El gobierno solo continúa respaldando activamente al sector privado para desarrollar proyectos en el marco del Mecanismo de Desarrollo Limpio y el mercado internacional de créditos por reducción de Gases de Efecto Invernadero (GEI). La Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA), hoy día reemplazada por el Ministerio del Medio Ambiente, pone todavía más énfasis en el desarrollo económico y exportaciones. Entre las medidas o acciones generales de adaptación al cambio climático, por parte del gobierno se está promoviendo: La Educación acerca del cambio climático, sus bases y efectos La Investigación acerca de los efectos sobre nuestro país La reducción del consumo de energía de fuentes vulnerables (ahorro, eficiencia energética, nuevas fuentes) La reducción de la dependencia del agua en la industria y agricultura Asegurar los suministros de agua para la población frente a escenarios de sequía Adaptar las actividades productivas ante estos escenarios Por otra parte entre las acciones de mitigación se encuentran: (1) el diseño de una Política Energética compatible con el CC y perfeccionar la ley Eléctrica y de Geotermia y promulgar una ley de Energía Renovables No Convencionales. A lo anterior se va a propender por el desarrollo de una política fiscal que sincere objetivos de seguridad energética, costos ambientales y compatibilidad con el desarrollo local, operativizar la Estrategia Nacional de Biodiversidad establecida en 2005 y operativizar la Ley de Protección de Bosque Nativo aprobada en 2007 ( evitar la deforestación y mejoramiento de sumideros). Entre las acciones de adaptación del Gobierno de Chile, cabe mencionar el de - sarrollo de una política agrícola y de seguridad alimentaria compatible con el CC, eficiencia en el uso de los recursos hídricos, en el riego agrícola y en las actividades de la industria minera, a lo anterior se agrega la ley de Protección de Glaciares y una reforma del Código de Aguas y por último la Estrategia Nacional de Cuencas y Ordenamiento Territorial y la Estrategia de Borde Costero. Sin duda entonces que la respuesta al CC implica un desafío político al actual modelo de desarrollo en Chile, por lo que las medidas o acciones de mitigación y adaptación ofrecen oportunidades 64

66 para cambios estructurales en la política pública y sin duda oportunidades para el aporte universitario. Entre los desafíos para el futuro es necesario para los próximos 50 años, definir planes de acción para aquellas cuencas hidrográficas con desarrollos productivos y urbanos importantes, tales como el uso intensivo de suelos, embalses de riego y para producir energía (e.g., ríos Loa, Maipo, Cachapoal, Maule y Biobío), las que se predicen experimentarán los mayores cambios en los caudales disponibles. También será necesario desarrollar proyecciones de cambio climático de alta resolución para cuencas hidrográficas específicas y estrategias de desarrollo dentro del contexto de las economías locales y necesidades sociales para poder desarrollar planes de acción sitio-específicos y por supuesto lo más relevante desarrollar Agendas o Programas de Educación y de Investigación con objetivos locales relacionados con el CC incluyendo a todos los actores de la sociedad, lo cual ayudará al proceso de toma de decisiones. LOS DESASTRES NATURALES y LA EXPERIENCIA DEL TERREMOTO y TSUNAMI DEL 27 DE FEBRERO DE 2010 Chile y particularmente la Región del Biobío, la ciudad de Concepción y su área costera marina cuentan con una larga data de registros de desastres naturales, entre los cuales se destacan los terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas y crecidas de ríos. La Región del Biobío, como su capital Concepción tiene una impresionante historia sísmica y de tsunamis, de hecho esta ciudad debió ser trasladada del lugar en que fue fundada, justamente a consecuencia de un mega-sismo y tsunami acaecido en el año 1751 (ver Tabla1). Por tanto los desastres naturales, deben ser considerados en los análisis de los escenarios futuros del cambio climático, por el acoplamiento que se producen en cuanto a sus dinámicas, sus efectos en el territorio, sus recursos y su población (Tabla 1). El terremoto de la madrugada del 27 de febrero de 2010, de magnitud 8,8 Richter, afectó una extensión de Km, pero con un impacto severo en 600 km a lo largo de Chile central, con importantes efectos en las zonas costeras de las regiones del Maule y el Biobío, que producto de las fuertes oscilaciones del terreno, provocó un alzamiento del borde costero, y de un de tsunami asociado al sismo (Farías et al. 2010). El terremoto no sólo tuvo graves efectos sociales y económicos en las áreas afectadas, sino que también causó dramáticas modificaciones en ecosistemas de alto valor para la conservación de la biodiversidad nacional y mundial, que están siendo evaluadas. En una inspección preliminar de los humedales costeros de la Región del Biobío, realizado por investigadores del Centro de Ciencias Ambientales EULA de la Universidad de Concepción, se estableció que desde un punto de vista de la conser- 65

67 vación de la biodiversidad regional, uno de los sistemas más afectados por el terremoto, fueron los denominados por la Secretaría de la Convención Ramsar (2006), como humedales marinos y costeros, especialmente en sus tipologías estuarios (tipo F; que incluye aguas permanentes de estuarios y sistemas estuarinos de deltas), y pantanos y esteros intermareales (tipo H, que incluye a marismas y zonas inundadas con agua salada, praderas halófilas, salitrales, zonas elevadas inundadas con agua salada, zonas de agua dulce y salobre inundadas por la marea). Estos tipos de ecosistemas son considerados unos de los más escasos e importantes de las costas de Chile, especialmente por albergar especies singulares, muchas de las cuales presentan problemas de conservación. A lo largo de la costa de la región del Biobío destacan los de Itata, Coliumo, Andalién, Rocuant, Lenga, Carampangue, Tubul-Raqui, Llico, Lebu, Paicaví, Lleulleu y Tirúa). De todos estos humedales, los de Tubul- Raqui, Andalién - Rocuant, Lenga y Carampangue, corresponden a pantanos y esteros intermareales que albergan a una particularmente diversa avifauna, incluyendo a un importante conjunto de aves migratorias y extensas praderas de la planta halófita Spartina densiflora Brongn 1829 ( esparto o espartillo ). Esta especie de planta es de vital importancia en estos ecosistemas, al actuar como especie ingeniera que modela y estabiliza las riberas del efecto de las mareas, y al corresponder a la principal fuente energética del humedal, aporta grandes cantidades de detritus orgánico que ingresa a las cadenas tróficas acuáticas y terrestres. Estos ecosistemas dependen de un delicado equilibrio entre los sistemas terrestres, dulceacuícolas y marinos costeros, y por el hecho de localizarse en el borde costero son afectados por los ciclos mareales que permiten el ingreso de las aguas marinas al área continental (Valdovinos 2010 y Valdovinos & Sandoval 2011). A lo largo de la costa de la región del Biobío, además del tsunami, uno de los efectos del terremoto fue el levantamiento de la línea de costa, el cual varió notablemente de un humedal a otro. Por ejemplo, el humedal de Lenga se elevó en aproximadamente 0,5 m sobre el nivel medio del mar, mientras que en otras zonas como en Llico se levantó 2,5 m. Dado que estos humedales son intermareales y muy someros, con una profundidad media de 0,5 m, todos ellos se vieron afectados por el mega-terremoto, aunque en distinto grado según la altura del levantamiento. De todos los humedales marinos y costeros de la región del Biobío, todos los tipo pantanos y esteros intermareales fueron afectados de manera significativa, especialmente los de Tubul-Raqui, Lenga y Carampangue y mientras que los tipo estuarino fueron muy poco afectados. Lo anterior se debe a que los primeros poseen amplios pantanos intermareales que quedaron parcialmente fuera del agua producto de su alzamiento vertical (figura 4). El evento del 27 de febrero género en el borde costero de la Región cambios en diversos ecosistemas estuarinos y marino costeros derivados de las consecuencias de terremoto y tsunami, entre los que se pueden mencionar: alzamientos en el golfo de 66

68 Arauco (Pta. Lavapié), alzamiento de todos los humedales costeros de la región (ejemplos: humedal Tubul-Raqui postulado recientemente como sitio Ramsar y pérdidas de grandes extensiones de plantaciones del alga marina pelillo (Gracillaria chilensis) (figura 5). De esta experiencia quedan algunas preguntas básicas sin responder, como por ejemplo: Cuál ha sido la magnitud de los cambios ocurridos en los diferentes compartimentos del ecosistema? Cuál es la capacidad de recuperación natural de los ecosistemas? Qué impacto ha tenido en el sector productivo? Qué efecto ha tenido sobre la conservación de especies y ecosistemas amenazados? Qué medidas de prevención es posible adoptar? Qué medidas de restauración es posible adoptar? (figuras 6, 7, 8 y 9). EL PROGRAMA DE APOyO A LA RECONSTRUCCIÓN DE LA REGIÓN DEL BIOBIO y LA COLABORACIÓN INTERNACIONAL Como respuesta a las consecuencias del terremoto y tsunami en la Región del Biobío la Universidad de Concepción creó el Programa de Reconstrucción para lo cual conformó grupos de trabajo para el análisis de esta situación y el desarrollo de propuestas. La posición de la Universidad respecto a cómo enfocar este programa se basaba primeramente en cómo dimensionar en su real significado los cambios que generó el sismo del 27 de febrero sobre la estructura y el funcionamiento de los sistemas naturales (acuáticos y terrestres) que conforman el territorio regional, los cuales sustentaban y sustentan gran parte del crecimiento de la economía y el desarrollo regional (cuencas hidrográficas y ríos, estuarios, borde costero, suelo y vegetación). Entre estos cambios, cabe mencionar: (1) alteraciones significativas en la geomorfología del borde costero, (2) cambios en la topografía de la plataforma continental por deslizamientos, (3) levantamiento del continente en la costa (levantamiento cosísmico), (4) levantamiento y/o hundimientos de lechos de ríos, movimiento en masas de taludes, (5) remoción de grandes cantidades de sedimentos, fisuras o grietas en los suelos, (6) licuefacción de rellenos y en áreas de humedales (muchos de ellos intervenidos por proyectos inmobiliarios), etc. Estas alteraciones indujeron importantes cambios en la capacidad de carga o acogida de estos sistemas naturales, los cuales a su vez generaron el colapso de infraestructuras portuarias, de transporte terrestre (caminos, carreteras y puentes), infraestructura sanitaria (colapsos de emisarios submarinos, plantas de tratamientos de aguas servidas, plantas elevadoras, conductos etc.), infraestructura industrial y la destrucción de viviendas en centros poblados e industrias (especialmente las localizadas en el borde costero) que significó la generación de una gran cantidad de intervenciones, modificaciones locales y el vertido de diversos desechos, hasta hoy no caracterizados ni dimensionados en el contexto ambiental (figura 10). 67

69 Por otra parte se requiere entender que el sismo y subsecuente tsunami, tuvieron un efecto sobre una gran extensión de nuestra geografía, incluyendo no solo centros urbanos, industriales, redes viales, población humana, sino que también involucró cambios significativos sobre un gran número y diversidad de ecosistemas naturales, tanto a lo largo del borde costero como en el interior del continente. Muchos de estos sistemas naturales (ríos, lagunas, humedales, estuarios, bahías, áreas litorales, marismas etc.), son esenciales para el desarrollo y la sustentabilidad de las actividades productivas industriales, de extracción de recursos naturales (e.g. pesquerías, extracción de áridos, plantaciones), de servicios, de centros urbanos y la calidad de vida de la población. Este programa universitario requiere necesariamente un enfoque y ejercicio interdisciplinario en todas las áreas de intervención, de lo contrario, se puede correr el riesgo de caer en una visión en que predominen las miradas reduccionistas y sectoriales que pueden conducir a simplificaciones de estos problemas multi-escalares, generando más problemas que soluciones y manteniendo los niveles de riesgo y vulnerabilidad. Cuando se requiere reactivar las actividades económicas o productivas afectadas por un evento sísmico y tsunami, con las características y magnitud del ocurrido el día 27 de febrero, se debe necesariamente contemplar la implementación de modelos adecuados a las particularidades del sistema ambiental que sustenta nuestro territorio político-administrativo, y no en razón de objetivos de lucro inmediato o visiones de corto plazo, que puedan generar situaciones de ocupación territorial inestables o muy vulnerables, con pérdida o deterioro de los recursos naturales básicos (ej. agua, biota acuática, suelo, vegetación) y alterar funciones ecológicas reguladoras. Un enfoque holístico permitirá asumir que las dinámicas de sistemas aparentemente diferentes están íntimamente ligadas por flujos espaciales de materia y energía entre ellos. Por ejemplo, esto implica que el manejo del territorio en áreas locales (ej. movimiento de tierras, cambios en el uso del suelo), afecta no sólo otros hábitats terrestres sino la productividad, la estructura y el funcionamiento de ecosistemas aledaños, tales como, ríos, lagos, estuarios, y la zona costera. Lo mismo es válido para la planificación e intervención de ríos, estuarios, línea de costa, humedales y áreas terrestres sensibles, vulnerables y con actividades productivas diversas. Por último, a la fecha no solo es necesario entender cómo los escenarios del cambio climático proyectados impactarán los sistemas naturales, sino que también a las actividades productivas y urbanas que actualmente se desarrollan en este territorio. Por lo tanto, cualquier escenario de reconstrucción de largo plazo dentro de nuestra región, debería considerar tales escenarios. Un país como Chile, con un territorio tan singular, de gran vulnerabilidad al CC y una historia de desastres naturales tan diversos y de magnitudes notables (el terre- 68

70 moto más grande de la historia de la humanidad y varios de ellos entre los 10 de mayor magnitud) representa un área de estudio de alto interés mundial. Como se indicó anteriormente como respuesta a las consecuencias del terremoto y tsunami en la Región del Biobío, la Universidad de Concepción creó el Programa de Reconstrucción (Martinic y cols. 2010) para lo cual conformó grupos de trabajo para el análisis de esta situación y el desarrollo de propuestas de estudios y aplicación, las cuales a su vez son oportunidades para la colaboración internacional, como por ejemplo, proyectos de investigación y programas de formación y capacitación de recursos humanos, como propuestas de post-grado como el Magister y Doctorado en Gestión Ambiental, Cambio Climatico y Sustentabilidad. La fundamentación del programa, reside en las necesidades tanto en el sector público como privado, de promover intervenciones que permitan el desarrollo sustentable del territorio regional ante diversos escenarios de desastres naturales, explotación productiva de recursos naturales y cambio climático. La creciente globalización de los mercados ha traído como consecuencia también la incorporación de los aspectos ambientales y su gestión en los procesos productivos. Así mismo, el Estado debe hacerse cargo, de una realidad ambiental cada vez más compleja, que en la práctica debe ser cubierta por todos los sectores de la administración pública. Es así entonces que tanto el sector público como privado, necesitan contar con personal capacitado en la gestión ambiental con las competencias adecuadas para enfrentar problemas de naturaleza multi- e interdisciplinaria y ejercer un liderazgo para conducir el proceso de reconstrucción. El Magister y Doctorado en Gestión Ambiental, Cambio Climatico y Sustentabilidad será un programa de postgrado ofrecido por el Centro de Ciencias Ambientales, EULA-Chile ( con doble titulación tanto en España e Italia y dirigido a todo tipo de profesionales que se desempeñen en el sector productivo, público, de servicios, educacional y otros, cuya actividad o interés estén relacionados con la gestión integral del medio ambiente. REFERENCIAS BIBLIOGRáFICAS CONAMA Plan de Acción Nacional de Cambio Climático Santiago, Chile. FARÍAS M, G VARGAS, A TASSARA, S CARRETIER, S BAIZE, D MELNICK & K BATAILLE (2010) Land-Level Changes Produced by the M w Chilean Earthquake. Science. I: /science INFORME DEL PANEL INTERGUBERNAMENTAL DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO (IPCC) IV Informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático de la ONU (IPCC). Febrero 2007, Paris, Francia. INFORME DEL PANEL INTERGUBERNAMENTAL DE LAS NACIONES UNIDAS SOBRE EL CAMBIO CLIMÁTICO (IPCC). 17 de noviembre de Valencia, España. MARTINIC F., X. SEPÚLVEDA, J. BAEZA Y O. PARRA (EDITORES) Propuestas para la Reconstrucción de la Región del Biobío. Universidad de Concepción. 148 pp. 69

71 PNUD Informe sobre Desarrollo Humano El desafío climático del siglo XXI. Santiago, Chile. URZÚA, C Juncal Norte: como retrocede un glaciar en la era del cambio climático. La tercera. Santiago, 4 noviembre VALDOVINOS C (2010) Estado ambiental del humedal Tubul-Raqui a siete meses del terremoto M w 8,8. Informe técnico Laboratorio de Biodiversidad y Conservación de Recursos Acuáticos, Centro de Ciencias Ambientales EULA, Universidad de Concepción. 4 pp. VALDOVINOS C. & N. SANDOVAL (2011). Estado ambiental del humedal Tubul-Raqui derivado de su alzamiento co-sísmico asociado al terremoto M w 8,8 (manuscrito). 70

72 Figura 1: Chile, su extenso y diverso territorio Figura 2: La diversidad climática en Chile 71

73 Figura 3: Perspectivas del cambio climático al 2040 Figura 4: Ubicación de la ciudad de Concepción 72

74 Tabla 1: Historia sísmica y de tsunamis en Concepción Figura 5: Destrucción de edificios en la ciudad de Concepción a consecuencia del sismo del 27 de febrero 73

75 Figura 6: Efectos del tsunami en el borde costero Figura 7: Vista del humedal Tubul Raqui previa y posteriormente al evento sísmico 74

76 Figura 8: Levantamiento de la línea de costa Figura 9: Evento de crecida del río Biobío en el año

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78 VULNERABILIDAD y ADAPTABILIDAD ANTE UN EVENTUAL ASCENSO EN EL NIVEL DEL MAR EN LAS ZONAS COSTERAS COLOMBIANAS Paula Cristina Sierra Correa INVEMAR - Colombia 77

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108 RETI DI MONITORAGGIO MARINO Ing. Ermanno Caruso Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale ISPRA Il monitoraggio marino viene effettuato dal Servizio Mareografico Nazionale dell ISPRA con 3 reti distinte: Rete onda metrica (RON) Rete mareografica (RMN) Rete stato del mare (RSMN) 1. Rete Ondametrica Nazionale (RON) Operativa dal 1 luglio 1989 con 8 boe a disco direzionali tipo WAVEC, la RON costituisce un patrimonio prezioso di informazioni sulle caratteristiche delle onde nei mari italiani, con utilità sia scientifiche sia operative. La prolungata operatività della rete e la realizzata implementazione di strumentazione meteo, fornisce dati preziosi anche per lo studio delle variazioni climatiche in atto. L operatività della rete rende possibile la calibrazione dei sofisticati sistemi previsionali utili per le molteplici ripercussioni nei campi della protezione civile, dell operatività portuale e della navigazione. La prima installazione, con 8 boe a disco direzionali tipo WAVEC, prevedeva la trasmissione su ponte radio dal Mare al CLR senza concentrazione. I dati forniti erano triorari o semiorari (sopra soglia), l accesso ai dati trimestrale con possibilità di interrogare la stazione in modo interattivo via modem. Il Servizio pubblicava il Bollettino Ondametrico e forniva i dati su richiesta, provvedeva anche allo studi ed analisi di eventi. In seguito la rete (RON) si è sviluppata, con le seguenti tappe: 1999 installazione delle boe di Cetraro ed Ancona 2000 installazione del sistema di gestione dati su database SQL presso il Centro di Controllo di Roma 2001 implementazione graduale della rete in tempo reale (6 boe nel 2001) 2001 inizio attività del sistema SIMM per la previsione dello stato del mare mediante modelli numerici ad altissima risoluzione (BOLAM +WAM) potenziamento (4 nuovi siti: P.ta Maistra, Palermo, Civitavecchia, Siniscola) e sostituzione boe con TRIAXYS 2007 installazione boa di Cagliari 107

109 La nuova rete La realizzazione della nuova rete, quella attualmente in servizio, comprende 15 boe e ha visto la sostituzione dei vecchi ondametri Triaxys con ondametri Watchkeeper, configurati anche con stazione meteorologica. Le nuove boe installate si caratterizzano da una dimensione maggiore con un diametro di m 1,6 ed una altezza (all anemometro) di m. 3,3. Il materiale costituente è polietilene rinforzato con tondini di acciaio, la riempitura dello scafo è in schiuma di polistirolo, al fine di mantenere la galleggiabilità anche in caso di apertura di vie d acqua conseguenti a collisioni. Lo scafo è provvisto di zavorra interna in cemento. La visibilità in navigazione è affidata, oltre le generose dimensioni fuori acqua, da una lampada Carmanah e da un riflettore radar. L elettronica è composta da una CPU Axis e da una sensoristica che comprende il cuore dell ondametro (Tryaxis Directional Wave Sensor) e gli altri sensori a corredo. L alimentazione è assicurata da 4 pannelli solari e 5 accumulatori. La configurazione delle nuove boe prevede la rilevazione dei seguenti parametri: Meteo: velocità del vento, direzione del vento, raffiche, temperature dell aria, pressione barometrica, umidità relativa. Acqua: temperatura della superficie del mare, altezza significativa e massima altezza dell onda, periodo e direzione. 108

110 Posizione (GPS): Latitudine e longitudine. Le boe attualmente in uso nella rete sono perfettamente in grado di ospitare, oltre ai sensori di serie, altri numerosi sensori per misurazioni fisiche e chimiche in continuo con acquisizione dei dati in tempo reale. In tal modo si aumenta lo spettro di operatività rappresentato da una rete con copertura nazionale: 1) di serie: pieno soddisfacimento delle precisioni di misura ondametrica 2) di serie: misure meteorologiche in mare 3) in sperimentazione: misurazioni di superficie di temperatura, conducibilià e salinità con sonda multiparametrica esterna 4) in progetto: misurazioni sulla colonna d acqua di temperatura, conducibilià, salinità, ed in superficie di ossigeno disciolto, ph, e misure biochimiche con sonde multiparametriche 5) in progetto: misure cinematiche (velocità e direzione corrente, anche nella colonna d acqua utilizzando correntometri doppler) Si è provveduto alla implementazione della trasmissione dei parametri sintetici via Inmarsat da tutte le boe come backup caldo della trasmissione su ponte radio real time. La soluzione di rete per l interconnessione dei centri locali di ricezione verso il Centro di controllo ISPRA prevede la duplicazione delle vie di comunicazione e la diversificazione di tecnologie di rete, per aumentare l affidabilità della raccolta dei dati rilevati dalle boe. La comunicazione principale è realizzata mediante una Rete Privata Virtuale (VPN) in tecnologia IP MPLS, che utilizza le infrastrutture di rete a larga banda di 109

111 Telecom Italia (ADSL / BGAN); mentre la via di comunicazione secondaria è realizzata mediante accessi ISDN BRA, precedentemente utilizzati per la RON. Il Centro di Controllo è stato provvisto con tecnologia IBM BLADE. Bus in fibra ottica da 400 GHz, dischi da GBytes in Raid 1 e connettività internet xdsl ad 1 Mbps simmetrico. Per una ottimizzazione della manutenzione, considerando la pregressa esperienza, si sono costituiti 3 centri di manutenzione, suddivisi in Nord, Centro e Sud e l implementazione di un Call Center I siti ove è possibile consultare i dati in tempo reale: Ambiente/Dati_Meteo/Marini 2. Rete Mareografica Nazionale (RMN) Il nucleo iniziale della rete RMN italiana risale al 1942 e con successivi ammodernamenti ha raggiunto, per la parte in telemisura, la consistenza attuale di 33 stazioni, uniformemente distribuite sul territorio nazionale ed ubicate prevalentemente all interno delle strutture portuali. 110

112 La rete è stata mantenuta in esercizio operativo in configurazione di servizio ed è attualmente in completa efficienza ed elevata disponibilità dei dati >del 98% è uno dei risultati più importanti dell attuale Rete Mareografica Nazionale. 111

113 Per tutte le stazione della rete mareografica RMN, il parametro di livello idrometrico viene monitorato con un nuovo sensore di livello a microonde (radar) con precisione millimetrica. Il sensore radar è installato in coppia con un secondo sensore di livello a galleggiante basato su tecnologia shaft-encoder (con la funzione di back-up) e inoltre è mantenuto in funzione il sensore idrometrico storico ad ultrasuoni presente nella RMN dal Dal confronto delle misure di questi 3 sensori, di cui quello ad ultrasuoni usato come verifica, ISPRA è in grado di ottenere una precisa taratura del sensore radar tale da garantire una perfetta continuità delle serie dati di livello. Ogni sensore di livello è riferito ad una staffa mareografica la cui quota è sta determinata facendo riferimento alla rete altimetrica realizzata dall I.G.M e per precisione collegandosi al più vicino caposaldo IGM. Le stazioni sono dotate anche di un sensore anemometrico (velocità e direzione del vento a 10 metri dal suolo), di un sensore barometrico, di un sensore di temperatura dell aria, e di un sensore di temperatura dell acqua, oltre ad un sensore di umidità relativa. Inoltre 10 stazioni sono state dotate di una sonda multiparametrica per la valutazione della qualità dell acqua. I parametri misurati sono i seguenti: temperatura dell acqua, ph, conducibilità e redox. 112

114 Tutte le stazioni sono dotate di un sistema locale di gestione e memorizzazione dei dati e di un apparato di trasmissione (UMTS) in tempo reale alla sede centrale del SMN a Roma. Inoltre in 9 stazioni strategiche per la misura di fenomeni particolari (onde anomale) è presente un secondo sistema di trasmissione dati via satellite con tecnologia IRIDIUM che garantisce il collegamento anche in presenza di situazioni di black-out del sistema UMTS. 113

115 Web: 3. Rete Stato del Mare Nazionale (RSMN) Alle 2 reti storiche del Servizio, è stata di recente affiancata una rete per il monitoraggio ambientale del mare e della qualità dell acqua. Questa, pur ancora nella fase embrionale, rileva dati ambientali sensibili attraverso una sensoristica sia appoggiata alle boe ondametriche, sia ai mareografi, sia alloggiata su mezzi propri (boe ambientali). I dati sono resi disponibili, al momento, nelle pagine web delle 2 reti storiche, ma è previsto, nel futuro, la creazione di una banca dati autonoma, cui confluiscono le rilevazioni provenienti dalle 3 tipologie di sorgenti. Sorgente ondametrica Al momento i sensori vengono alloggiati a bordo delle boe ondametriche in apposito vano cilindrico, previsto nelle nuove Watchkeeper 114

116 Gli ondametri di Civitavecchia e Ortona trasmettono i dati rilevati sulla conducibilità e temperatura. Sorgente mareografica Al momento, i mareografi di Carloforte, Imperia, Lampedusa, Messina, Ortona, Otranto, Palinuro, Porto Torres, Trieste, Venezia, Vieste sono stati provvisti di sonda multiparametrica SMP, in grado di misurare in modo simultaneo e continuo le caratteristiche elettro-chimiche più comuni delle acque superficiali o sotterranee. La sonda può contenere i seguenti sensori: ph, conducibilità elettrica, potenziale redox, ossigeno disciolto, temperatura e livello idrometrico. In particolare: ph Sensore: elettrodo in vetro con riferimento incorporato Ag/AgCl Tecnica di misura: potenziometrico utilizzando un elettrodo combinato con elettrodo di riferimento separato Campo di misura standard: 2 12 unità Precisione: ±0,1 unità Potenziale Redox: Sensore: elettrodo in vetro con riferimento incorporato Ag/AgCl Tecnica di misura: Potenziometrica Campo di misura standard: mv Precisione del trasmettitore: ± 25 mv Conducibilità Tecnica di misura: Conduttimetrica con cella a 3 elettrodi in nero di platino Campo di misura: µs/cm ; µs/cm (autoranging) Precisione: ± 30 µs ; ± 300 µs 115

117 Sorgente rete propria E di prossima installazione una boa specializzata per misure ambientali a Venezia. La boa verrà equipaggiata con un complesso strumentale per la misura mediate sonda CT equipaggiata con sensori di conducibilità, di temperatura, di ossigeno disciolto, clorofilla, torbidità e ph, nonché del potenziale REDOX e di temperature a diverse profondità, così da poter ricostruire l andamento del termoclino. 116

118 DINAMICA DELLE ONDE ED EROSIONE COSTIERA MARITTIMA Gabriele Nardone Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale ISPRA gabriele.nardone@isprambiente.it 1. Premessa L erosione costiera si può definire come l avanzamento del mare rispetto alla terra e si deve osservare su un periodo di tempo sufficientemente lungo per eliminare l influenza degli eventi episodici e della dinamica sedimentaria locale. Un litorale può presentare un bilancio positivo o negativo, a seconda che gli apporti, le fasi di sedimentazione, siano superiori o inferiori ai prelievi, le fasi di erosione. Il ruscellamento dell acqua di precipitazione ed i corsi d acqua drenano un volume considerevole di sedimenti verso la costa che, insieme a quelli che provengono dall erosione delle falesie e dei banchi di sabbia, costituiscono il materiale utile per lo sviluppo delle barre sabbiose sommerse, delle piane tidali, delle paludi, delle spiagge, dune sabbiose e delle zone umide effimere. La comprensione della natura dinamica del regime dei litorali è un fattore chiave nella gestione dell erosione costiera che è il risultato di un insieme di fattori sia naturali sia antropici che operano su differenti scale (temporali e spaziali). I più importanti fattori naturali sono costituiti da: moto ondoso, correnti, variazioni del livello del mare (quale combinazione di movimenti verticali del suolo e di innalzamento del livello marino) e processi di versante. Infatti, se l erosione costiera dipende primariamente dalla rifrazione delle onde, sono i livelli assunti dalla superficie del mare a controllare sia le inondazioni costiere che l esposizione al moto ondoso sui bassi fondali. Alti livelli della superficie del mare causano inoltre l arretramento della linea di spiaggia, anche nel caso in cui siano presenti riserve di sabbia sotto forma di dune costiere: essi permettono infatti alle onde di giungere sulla spiaggia e di erodere la duna, trasportando la sabbia al largo. I sistemi dunali hanno una grande importanza sia paesaggistica che funzionale. Essi garantiscono un importante serbatoio di sabbia per le spiagge nei periodi in cui queste sono sottoposte all azione erosiva del mare, la loro conservazione, quindi, è necessaria per il mantenimento delle spiagge. Nel caso in cui la crescita dei livelli del mare sia di tipo temporaneo, ovvero periodica, la sabbia erosa verrà nuovamente depositata durante la successiva fase di calo degli stessi, ma nel caso di un loro aumento permanente la perdita di materiale risulterà definitiva. I fattori antropici che causano erosione costiera comprendono: opere di ingegneria costiera, la regimazione dei bacini fluviali (soprattutto la costruzione di dighe), 117

119 dragaggi, rimozione della vegetazione, estrazione di gas e di acqua dal sottosuolo. I processi di erosione e di sedimentazione costiera sono sempre esistiti in aree fortemente antropizzate ed hanno contribuito, nel corso dei millenni, alla formazione del paesaggio costiero con la creazione di una copiosa varietà di morfologie. Tuttavia, combattere l erosione costiera può creare ulteriori modifiche degli ambienti naturali e generare nuovi problemi. Il problema dell erosione è aggravato dall antropizzazione e dall urbanizzazione delle fasce costiere per fini turistici e industriali. L attrattiva dello scenario naturale, accompagnata all aumento dei livelli di reddito, ha fatto sì che negli ultimi decenni gli insediamenti umani sulla fascia costiera subissero un forte incremento in tutto il mondo. Dai dati pubblicati dall Istituto nazionale si statistica italiano, ISTAT risulta che oltre il 30% della popolazione italiana risiede stabilmente in comuni costieri e se si considera l incremento della popolazione nel periodo estivo, è facile immaginare l impatto che quelle zone devono subire. In Italia, la conseguenza dello spostamento del fronte edilizio verso il mare è stato lo spianamento di quei cordoni con vegetazione a macchia mediterranea che un tempo bordavano le spiagge per lasciare spazio alle varie infrastrutture. Inoltre, le dune che si formano dalla sabbia soffiata via dal vento nella parte asciutta, si sono ridotte dell 80%, lasciando dei cambiamenti duraturi nella costa. 2. La scala del problema Studi effettuati dalla Commissione Intergovernativa sui Cambiamenti Climatici (IPCC) delle Nazioni Unite stabiliscono che il numero annuale delle vittime, legate all erosione costiera, raggiungerà il numero di nel 2020 e che metà delle zone umide costiere si prevede possa scomparire a causa dell innalzamento del livello del mare. L erosione costiera è un fenomeno che minaccia tutti i territori rivieraschi. L Unione Europea, ha stimato nel 2004 che circa ventimila chilometri di costa, pari al 20% del totale dei soli stati UE, siano stati particolarmente interessati da questo fenomeno. E stato stimato che in Europa, circa 15 km 2 di territorio vengono abbandonati o seriamente danneggiati ogni anno a causa dell erosione costiera. In particolare, tra il 1999 ed il 2002 in Europa circa case sono state abbandonate a causa del rischio di una imminente erosione costiera ed altre hanno subito una svalutazione di circa il 10% del loro valore. Queste perdite sono, comunque, insignificanti se paragonate alle potenziali perdite dovute al rischio di inondazione costiera a causa dello scalzamento alla base delle dune e della demolizione delle opere di difesa. L erosione marina, nella sola Europa, ha la potenzialità di impattare alcune migliaia di chilometri quadri di territorio e milioni di persone e costituirà, sul lungo termine, una minaccia per la sicurezza delle popolazioni, per la sostenibilità di molte 118

120 attività costiere, per il mantenimento della biodiversità costiera e minerà, inoltre, la possibilità della costa di assumere una difesa naturale. In situazioni estreme il margine attuale costiero potrà completamente sparire e proprio in tale contesto bisognerebbe rivedere il mantenimento della linea di riva artificiale. 3. Le attività dell ISPRA L ISPRA, nell ambito delle proprie attività istituzionali, promuove metodologie per la programmazione, la progettazione e l attuazione di interventi in materia di protezione delle coste dai fenomeni erosivi e i rischi naturali. Nello specifico le attività svolte in tale contesto sono: gestione di reti di misura per la raccolta di dati meteomarini: Rete Mareografica Nazionale (RMN) e Rete Ondametrica Nazionale (RON) ; gestione del Sistema Idro-Meteo-Mare (SIMM) per la previsione dei parametri meteorologici e meteomarini nel bacino del Mediterraneo e del livello del mare nell Adriatico e nella laguna di Venezia; raccolta di dati relativi alla evoluzione delle spiagge a scala nazionale e al monitoraggio degli interventi di protezione già realizzati; elaborazione di dati dello stato del mare e modellistica costiera ai fini della stabilità dei litorali; cura di cartografìa informatizzata relativa all evoluzione ed allo stato delle coste e alla efficienza degli interventi di protezione Rilievo di dati in situ Nell ambito della raccolta di dati in situ, di grande rilievo per tutto il Mar Mediterraneo rivestono le informazioni provenienti dalle due reti di misura per il monitoraggio in tempo reale delle caratteristiche fisiche dei mari italiani gestite dall ISPRA. La Rete Mareografica Nazionale (RMN) è composta di 33 stazioni di misura uniformemente distribuite sul territorio nazionale ed ubicate prevalentemente all interno delle strutture portuali. Queste stazioni sono composte da due strumenti di misura della marea, un sensore anemometrico, di un sensore barometrico, di un sensore di temperatura dell aria e di un sensore di temperatura dell acqua. La Rete Ondametrica Nazionale (RON) è composta da 15 boe meteo-ondametriche direzionali. Le boe forniscono i parametri sintetici descrittivi dello stato del mare: Hs (altezza d onda significativa spettrale in metri), Tp (periodo di picco in secondi), Tm (periodo medio in secondi), Dm (direzione media di provenienza delle onde in gradi N). Inoltre vengono anche registrati i parametri spettrali del moto ondoso e meteorologici. Tra le attività svolte sui dati rilevati dalla RON e dalla RMN è interessante cita- 119

121 re quelle di validazione con particolare riferimento all individuazione e alla caratterizzazione dei valori mancanti e anomali sia di temperatura dell acqua che di altezza e direzione dell onda. I valori mancanti di temperatura dell acqua sono stati ricostruiti attraverso procedure di imputazione multipla, utilizzando come predittori i dati di temperatura provenienti dai mareografi. I siti di rilevamento (boe e mareografi) sono stati raggruppati per sottobacini (Tirreno, Adriatico e Ionio) e l imputazione è stata effettuata sull intero periodo di analisi. La procedura di imputazione multipla ha dato risultati soddisfacenti, in funzione della qualità del dato in ingresso e della numerosità dei predittori. Gli errori standard di imputazione, calcolati per ogni dato, risultano estremamente bassi e solo in pochi casi superano 1 C. L analisi dei dati ondametrici è risultata particolarmente complessa a causa della natura dei valori. Si tratta, infatti, di dati sia circolari (direzione d onda) che lineari (altezza d onda) e la modellazione congiunta di entrambe le categorie di variabili risulta inevitabilmente complessa. Per la implementazione di procedure e validazione di questi dati viene proposto un modello mistura che consente di assegnare ad ogni valore (osservato o mancante) una classe di appartenenza in funzione dei valori osservati sia dello stato di mare (altezza e direzione d onda), che dello stato di vento (intensità e direzione) misurata dai mareografi. Considerando i dati lineari distribuiti secondo una funzione di probabilità Gamma e i dati circolari distribuiti come una funzione di probabilità Von Mises, è possibile ricavare per ogni valore la distribuzione condizionata del valore all interno dell assegnata classe latente 120

122 utilizzando algoritmi di tipo EM per la massimizzazione della funzione di verosimiglianza completa e la determinazione dei parametri dei parametri di ogni distribuzione f k. Ad ogni osservazione viene così assegnata una probabilità di appartenere ad una determinata classe latente che viene definita in base alle condizione di vento e di mare che vengono osservate nel periodo di analisi. E quindi possibile costruire per ogni valore un intervallo di confidenza al 95% e al 99% che consente di validare i dati osservati e di individuare, i valori più probabili di altezza d onda attraverso la distribuzione condizionata dei valori mancanti dati i valori osservati dai mareografi. Il modello implementato fornisce degli ottimi risultati facilmente interpretabili nonostante l assunzione forte di indipendenza temporale dei dati e l utilizzo di dati non immediatamente confrontabili perchè misurati in punti differenti (con distanze anche superiori ai 100 km). Questa procedura, utilizzabile sia per l imputazione dei dati mancanti, sia per la validazione (anche real-time) dei dati osservati, viene implementata su periodi limitati di tempo (massimo due mesi) in modo da tener conto della componente stagionale dei dati. Non è quindi possibile ricostruire serie estremamente lunghe di dati mancanti solo con la presenza dei dati di vento. 121

123 Grazie all integrazione delle banche dati delle due reti di misura è possibile effettuare la caratterizzazione del clima ondoso lungo le coste. Il clima ondoso in Italia (dati ISPRA - RON) Inoltre, per ciò che riguarda la modellistica numerica, l ISPRA dispone del Sistema Idro Meteo Mare (SIMM) che fornisce previsioni per i principali parametri sintetici descrittivi dello stato del mare a largo e anche i parametri meteorologici relativi all intero bacino del Mediterraneo, tra cui il campo di vento. L utilizzo integrato dei modelli di propagazione e di tecniche di modellizzazione per l individuazione ed il trasporto a costa del clima ondoso e delle onde estreme, permette lo studio della stabilità dei litorali con la valutazione dei fattori di rischio erosivo, dei fenomeni idrodinamici e del trasporto solido potenziale a larga scala lungo le coste italiane Studio della morfologia dei fondali e delle superfici emerse Nell ambito dello studio della stabilità dei litorali l ISPRA effettua la classificazione delle unità fisiografiche per tutta la costa nazionale con la definizione dei criteri di classificazione. Si distinguono tre tipi di coste: a. Coste alte e rocciose Sono tipiche di regioni ancora in sollevamento come la Liguria e la Calabria ai due estremi della catena appenninica. Anche parte delle Marche, dell Abruzzo, della Campania, della Sicilia e della Sardegna hanno coste di questo tipo, dove 122

124 i rilievi strapiombano direttamente sul mare, formando promontori continuamente erosi dalla forza delle onde. I detriti derivanti da questa erosione vengono poi accumulati dalle correnti marine in insenature più protette dove si formano spiagge piccole e ghiaiose. b) Coste basse e sabbiose Sono diffuse su buona parte dei litorali adriatico e tirrenico, oltre che sulla costa ionica della Basilicata e in Sardegna presso i Golfi di Cagliari e Oristano. Questo tipo di coste si trova in corrispondenza della foce dei grandi fiumi, come l Arno in Toscana e il Tevere nel Lazio, che trasportano al mare grandi quantità di sabbia. La sabbia viene poi trasportata dalle correnti marine che formano lunghe spiagge o cordoni sabbiosi. c) Lagune Sono tipiche dell Adriatico settentrionale. Oltre a Venezia, in tempi storici anche altre città come Aquileia, Adria e Ravenna sorgevano sulle lagune che, insieme a paludi e acquitrini, caratterizzavano tutto il litorale che si estende dalla Romagna al Friuli. La grande varietà di coste indica che si tratta di zone complesse che dipendono da molti fattori: il tipo di rocce presenti, la dimensione e la direzione del moto ondoso prevalente, il profilo della parte di costa sommersa, ecc. 123

125 3.3. Classificazione delle opere di difesa costiera L ISPRA ha provveduto a classificare le opere di difesa costiera lungo tutto il litorale nazionale. Dall analisi delle tipologie di opere realizzate sono scaturite le linee guida dell Atlante delle opere di sistemazione costiera che presenta una casistica delle opere realizzate sul territorio italiano. Nel catalogo delle opere sono descritte le singole tipologie di intervento con le loro caratteristiche e funzionalità, utilizzando principalmente schemi e fotografie. Il catalogo si snoda attraverso i vari tipi di opere seguendo una classificazione di carattere funzionale. Sono state incluse anche quelle relative ai porti e quelle per la sistemazione delle aree costiere umide. Lo studio analizza anche le problematiche in aree costiere e la dinamica dei litorali. E importante comprendere quale sia la complessità di una unità fisiografica e dei fenomeni che vi si svolgono in modo da evidenziare l interdipendenza dei processi naturali e, di conseguenza, la necessità di operare con una visione unitaria delle aree costiere. Questo tipo di approccio si riflette nella normativa vigente sulla gestione integrata delle coste e a questo principio si faranno alcuni richiami per completare il panorama delle problematiche delle sistemazioni costiere. In appendice all atlante sono riportate le Istruzioni tecniche per la progettazione e la esecuzione di opere di protezione delle coste redatte dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici nel Da tale data ad oggi il contesto tecnico, scientifico e normativo si è ampiamente sviluppato dando luogo ad ulteriori esperienze. Tale documento è stato comunque inserito perché ha accompagnato i processi di realizzazione delle opere in qualità di unico riferimento in materia prodotto dagli organi tecnici dello Stato e perché contiene, pur se espressi nel linguaggio del tempo e sulla scorta delle conoscenze allora disponibili, molti dei principi e concetti di validità generale alla base della difesa costiera. Lo studio passa in rassegna varie tipologie di opere che possono essere costruite a difesa della costa. Muri di sbarramento, verticali, incurvati o a gradinata vengono progettati per impedire lo scavalcamento da parte delle mareggiate. Sono molto costosi e per questo motivo devono essere costruiti solo per proteggere beni di alto valore. Inoltre devono essere stabili e quindi pesanti e larghi e devono resistere all abrasione. Il muro di sbarramento può riflettere le onde o romperle. Uno sbarramento che faccia entrambe le cose stimola l erosione sul fondo davanti a sé e viene scalzato. Fino a pochi anni fa un tipo di intervento molto utilizzato consisteva nel realizzare scogliere parallele alla linea di riva o in corrispondenza della stessa, il cui effetto doveva essere quello di bloccare l energia del moto ondoso e quindi impedire l asporto della sabbia. Un altro intervento di difesa molto utilizzato è stato quello di costruire pennelli trasversali alla linea di riva per bloccare la sabbia in transito lungo la riva in un trat- 124

126 to di spiaggia. I pennelli, che intercettano il trasporto solido litoraneo, devono essere perpendicolari alla direzione media delle creste frangenti delle onde di maggiore energia, il che significa che normalmente sono ad angolo retto con la costa. Queste opere, anche se valide, risultano dannose per i loro effetti collaterali. Esse, infatti, spostano soltanto (e non annullano) l azione erosiva nei tratti del litorale limitrofi, rendendo così necessari altri interventi alternativi. Ma i muri di sbarramento non sono gli unici interventi protettivi possibili. Le barriere frangiflutti disperdono le onde del mare mosso e difendono porti e spiagge. Per questo motivo, anch esse possono essere costruite parallelamente alla costa. Se si vuole costruire una barriera frangiflutti, però, devono essere studiate dettagliatamente le caratteristiche del fondale marino. La forma più semplice di barriera frangiflutti è una scogliera che ha l effetto di aumentare la turbolenza nell acqua che passa attraverso gli interstizi e quindi di dissiparne l energia. Le scogliere hanno il vantaggio di adattarsi ad ogni profondità e ad ogni tipo di substrato e possono essere riparate facilmente. La qualità della roccia che viene usata è un requisito molto importante. Un altro possibile intervento è la costruzione di terrapieni, che sono stati usati per secoli a scopo di difesa delle coste. Il materiale che dovrebbe comporre questi terrapieni deve essere impermeabile (argilla, per lo più). Un terrapieno, inoltre, richiede una platea protettiva in pietra o in cemento contro l abrasione e l impatto del moto ondoso, oppure può essere affiancato da una scogliera a blocchi in pietra o calcestruzzo. I blocchi non devono essere solo appoggiati al terrapieno, ma devono essere fissati con cemento o asfalto. Un altro tipo di intervento che sembra essere il più efficace va sotto il nome di ripascimento artificiale, che non è propriamente un opera di difesa, ma di ricostruzione della spiaggia. Quest ultimo intervento, infatti, è in grado di conciliare meglio l esigenza di protezione del territorio e delle infrastrutture retrostanti. Il ripascimento, però, non interrompe il processo erosivo, ma ne limita gli effetti rimodellando il litorale con ulteriore sabbia marina in modo da compensare la sottrazione di materiale e, contemporaneamente, contrastare in maniera efficace l eventuale innalzamento dei mari per cause climatiche. Il problema dell attuazione di una simile opera sta nell esigenza di disporre di materiale simile a quello naturalmente presente sulle spiagge e in grande quantità. Purtroppo, i costi per reperire e per prelevare la sabbia dalle cave sono notevoli e per questo motivo si sono individuati accumuli sedimentari sottomarini che sembrano la fonte adatta per questo tipo di operazione. I depositi di sabbia sotto il mare, però, possono essere sfruttati a patto che se ne faccia un prelievo razionale e compatibile dal punto di vista ecologico. Le zone di prelievo devono essere solitamente ricercate non troppo lontano dalla spiaggia nella quale avrà luogo il ripascimento, ma neanche troppo vicino. La sabbia, inoltre, deve avere delle caratteristiche fisiche e chimiche idonee. 125

127 3.4. Il Sistema Informativo Geografico Costiero Il complesso delle informazioni relative allo stato delle coste monitorate, opere di difesa, varizione della linea di riva, etc. confluisce nel Sistema Informativo Geografico Costiero (SIGC) per la gestione dei dati cartografici (scala 1:25.000) rilevanti a scala nazionale (batimetria, idrografia, aree protette terrestri e marine, modello digitale del terreno, corine landcover, confini amministrativi e urbanizzazione, infrastrutture, etc. ), acquisiti e prodotti da ISPRA. Il SIGC, integrando le informazioni a copertura nazionale disponibili nei vari formati, consente l elaborazione dei parametri acquisiti, la definizione di tematismi cartografici nuovi e la valutazione qualitativa delle caratteristiche dei fenomeni e degli interventi in atto in specifici tratti di costa. Analisi dell erosione costiera in Italia (da ISPRA - SIGC) La linea di costa è sottoposta a dinamiche estremamente veloci e la sua conformazione ed evoluzione nel tempo è controllata da equilibri geologici delicati e complessi. L ISPRA provvede a valutare le variazioni della linea di riva e ad effettuare l interpretazione della morfologia e litologia dei litorali mediante le foto aeree. Infatti, prima di realizzare una qualsiasi opera di difesa della costa è buona norma effettuare una approfondita analisi delle fotografie aeree ed immagini satellitari ed in molti casi queste sono state rese disponibili o acquisite dall ISPRA. 126

128 Le future attività di ricerca nell ambito dello studio della stabilità dei litorali mireranno a definire le celle sedimentarie costiere, utilizzando metodologie standardizzate, a livello Europeo, correlate alla costruzione dei database necessari per definire le celle sedimentarie. Per questo motivo l ISPRA ha dato priorità allo sviluppo di procedure che permettano una rappresentazione cartografica e un trattamento dei dati sociali, ecologici e valori economici della zona costiera in GIS. Questa rappresentazione dovrebbe facilitare la transizione dalle mappe della pericolosità dell erosione costiera alle mappe del rischio di erosione costiera, e supportare l implementazione degli studi di valutazione costi - benefici. La definizione delle celle sedimentarie costiere è un aspetto importante e complesso. Molti sforzi dovrebbero essere effettuati al fine di armonizzare questo lavoro basandosi sui dati della linea di riva, del bacino idrografico, del profilo di spiaggia emersa e della batimetria, del regime ondoso costiero e delle maree astronomiche, tutti disponibili in ISPRA Lo studio Eurosion Come detto in precedenza, l erosione costiera rappresenta per l Europa un problema di rilevante importanza, accentuato anche da un controllo non sempre attento delle autorità pubbliche che hanno il compito di valutare gli interventi necessari. Nel 2002 la Commissione Europea ha intrapreso un ampio studio, denominato Eurosion, durato due anni e gestito dalla Direzione Generale Ambiente della Commissione Europea con la finalità di mettere a punto una strategia per la riduzione del rischio da erosione costiera. In sintesi, i prodotti di Eurosion, pubblicati nel 2004 ma ancora oggi estremamente attuali, consistono in: una valutazione cartografica della vulnerabilità al rischio d erosione costiera, basata su dati spaziali e analisi GIS; una revisione degli interventi e delle esperienze esistenti di gestione dei tratti costieri a livello regionale e locale; delle linee guida atte a migliorare la comprensione dei problemi connessi all erosione costiera, secondo procedure ambientalmente compatibili, mediante pianificazione territoriale e prevenzione del rischio costiero ed infine sistemi di supporto alle decisioni di regioni ed amministrazioni locali; una raccolta di raccomandazioni politiche volte a spiegare come migliorare la futura gestione dell erosione costiera a livello europeo, nazionale, regionale e locale In molte aree gli effetti combinati dell erosione costiera, dello sviluppo di infrastrutture e della costruzione di opere di difesa hanno ridotto l ampiezza della fascia costiera. L ISPRA ha partecipato allo studio fornendo i dati conoscitivi relativi alle coste 127

129 del territorio nazionale ed adottando metodologie operative in ottemperanza a quanto indicato dallo studio Eurosion che sono entrate nelle procedure standard dell Istituto. In questo ambito l ISPRA ha definito l area RICE (radius of influence of coastal erosion). Il rischio da erosione costiera di una particolare località si può definire come il risultato della probabilità (frequenza) di eventi di tipo erosivo e degli impatti (investimento di capitale o presenza di popolazione nella zona a rischio). Alla base della metodologia proposta da Eurosion vi è l individuazione di un area costiera definita come potenzialmente soggetta a fenomeni di erosione ed inondazioni costiere nei prossimi 100 anni. Includendo la mappatura della pericolosità e del rischio derivante da erosione costiera nelle pianificazioni a lungo termine, le autorità preposte possono effettivamente evitare di costruire nelle aree a rischio di erosione e ridurre gli investimenti finanziari per compensare i danni da erosione. Queste esperienze evidenziano i limiti dell approccio parziale all erosione costiera e provano la necessità di adottare strategie preventive basate sulla pianificazione, sul monitoraggio, sulla valutazione e sui principi della gestione integrata delle aree costiere (Integrated Coastal Zone Management). Area RICE in Italia (da ISPRA Rischio costiero) 128

130 4. Conclusioni L aspetto più preoccupante per la valutazione del rischio e dell impatto dell erosione costiera, come anche per la pianificazione territoriale in area costiera che richiede una notevole quantità di dati relativi e diverse tematiche da considerare in un ampia scala sia temporale che spaziale, è la frammentazione di dati e di istituzioni depositarie. Questi includono il clima anemometrico ed ondoso, il regime di marea, il modello della circolazione delle correnti costiere, la storia dei maggiori fenomeni di storm surge (sopralzo di marea) verificatisi, geologia e geomorfologia costiera, proprietà sedimentologiche del fondo marino, topografia del fondo marino e della costa, l uso del territorio e le sue condizioni di mantenimento. Ogni istituzione depositaria usa generalmente i propri standard, cosa che complica significativamente l integrazione dei dati tra loro e ritarda la restituzione dell informazione. L ISPRA, integrando le informazioni del SIGC con quelle sui periodi di ritorno di altezze d onda estreme e sull entità dei fenomeni di innalzamento dei livelli del mare legati al cambiamento climatico, in linea con la visione sviluppata da Eurosion, ha realizzato un database unico integrato a livello nazionale che costituisce una base solida per la gestione dell erosione costiera e uno strumento che supporta i decisori pubblici nell individuazione degli obiettivi per il raggiungimento del bilancio sedimentario favorevole relativo ad una specifica cella sedimentaria costiera. BIBLIOGRAFIA M. Picone, F. Lagona, G. Nardone (2009) Missing value imputation in buoy networks for validation purposes, 33 rd ISRSE Proceedings; USACE (1984) Shore protection manual, U.S. Printing Office, Washington D. C.; AA. VV. (1990) Manuale per la difesa del mare e della costa, Ed. Fond. Agnelli; U. Tomasicchio (1998) Manuale di ingegneria portuale e costiera, Editoriale Bios; E. Benassai (2000) Vulnerabilità dell ambiente costiero ed interventi di difesa dei litorali, Quaderni Dip. di Ingegneria Idraulica ed Ambientale Università di Napoli Federico II; R. Sackett e altri Le coste Ed. Mondadori; AA. VV. L erosione dei litorali - da L Universo, Istituto Geografico Militare Firenze

131 130

132 UNA STRATEGIAPER LA GESTIONE DEI MARI AZIONI PROPOSTE Giuseppe M. R. Manzella Presidente della Commissione Oceanografica Italiana (Basato su MOON e altre iniziative UE) PREFAZIONE In questi anni una serie di iniziative nel Mediterraneo e dei mari europei hanno definito obiettivi, strategie e piani per la gestione delle acque marine. Questo documento si basa sul Piano Scientifico e Strategico del Mediterranean Operational oceanography Network (MOON), nonché sui risultati ottenuti nei progetti comunitari in materia di gestione dei dati, di ricerca, sistemi di pre-operativa. Gli obiettivi specifici selezionati sono: identificare l attuale sistema di informazione e in particolare l accesso a prodotti e servizi che risiedono in sistemi distribuiti (per un efficace sistema di informazione può facilitare la disponibilità e la diffusione dei dati a lungo termine di alta qualità necessarie per far progredire le conoscenze scientifiche e di gestione di aiuto); identificare le lacune dei sistemi di monitoraggio nella regione e nella capacità di misurare, modello e previsione dello stato del mare e dell ecosistema; identificare gli elementi del sistema di gestione dell ambiente marino dalla scala di bacino fino alla zona costiera, inter-comparazione tra esperienze e di standardizzazione, verso il potenziamento coordinato di osservazione, capacità di modellazione e le previsioni; identificare i servizi per soddisfare le esigenze dei governi, industriali, ambientali e gruppi di utenti marittimi. SINTESI A causa della grande variabilità naturale e dei cambiamenti indotti umane, le risorse idriche in aree piccole o in mari semichiusi e zone costiere devono essere costantemente monitorati e analizzati. Per fornire supporto ai decisori occorre disporre di un flusso controllato di dati storici e dati in tempo reale, come anche di complesse informazioni ambientali provenienti dalla stima ottimale di osservazioni e di modelli innovativi. Le aree di priorità in cui intervenire devono essere definite sulla base della importanza sociale e scientifica dei problemi ambientali, in modo da essere più effi- 131

133 caci dal punto economico e scientifico. Questi sono alcuni settori importanti per essere ulteriormente analizzati: Le fluttuazioni del livello del mare, erosione costiera e le inondazioni, che sono fonte di preoccupazione dal momento che hanno una forte influenza sul costiere e offshore infrastrutture; Inquinamento da idrocarburi in mare, motivo di grande preoccupazione a causa delle molte piattaforme e condotte (esistenti o previste); I contaminanti che arrivano al mare attraverso l atmosfera e fiumi, gli scarichi diretti dalle fognature, scarichi industriali, ecc, Il ciclo idrologico ed i suoi collegamenti con il flusso dei bacini fluviali, Il valore economico della pesca decrescente. Un approccio incrementale è necessario per risolvere o ridurre i problemi esistenti. La priorità deve essere fornito alla realizzazione di osservazione, analisi, previsioni e sistemi informativi. 1. INTRODUZIONE 1.1 I problemi ambientali Lo sviluppo sostenibile delle zone marine, la gestione delle acque (superficiali e sotterranee), delle risorse marine (attività off-shore e pesca) e la gestione globale di inquinamento è un problema serio. Milioni di vita delle persone dipendono dalla valutazione continua dello stato del sistema ambientale marino in modo che le azioni di prevenzione contro la distruzione di infrastrutture, l inquinamento, il sovra sfruttamento degli stock ittici, la perdita di risorse idriche e degli habitat dell ecosistema marino può essere organizzata in modo tempestivo, insieme con una politica di adattamento ai cambiamenti e di attenuazione dei problemi ambientali. Una lista di priorità dei problemi ambientali più importanti comprende: 1. I cambiamenti nel ciclo idrologico anche a causa dei cambiamenti/variabilità climatici 2. Mareggiate e inondazioni; 3. Le fluttuazioni del livello del mare; 4. Destino e la dispersione di petrolio e di sostanze contaminanti in mare aperto; 5. Destino e la dispersione dei nutrienti derivati terra e contaminanti; 6. cambiamenti degli ecosistemi e lungo termine tendenze negative marino; 7. attività della pesca e dell acquacoltura; 8. Erosione costiera; Le fluttuazioni del livello del mare, erosione costiera e le inondazioni sono fonte di preoccupazione, dal momento che sono una forte influenza sul litorale e in mare aperto infrastrutture. L erosione costiera e l aumento della sua presenza in natura 132

134 deriva dalla costiera per lo sviluppo urbano, utilizzo del territorio e dei flussi di sedimenti fluviali. Le correnti costiere interagiscono con onde e maree in modo complicato per produrre erosione e deposizione dei sedimenti / trasporto. Il deflusso regolamentato nei bacini idrografici, a causa del uso agricolo e industriale delle risorse di acqua dolce, è forse uno dei più drammatici cambiamenti indotti dall attività antropica. L inquinamento da petrolio in mare è anche di grande preoccupazione a causa delle molte piattaforme e condotte esistenti o previsti nella zona. Le fluttuazioni degli stock ittici impone la necessità di un monitoraggio continuo delle condizioni ambientali e dello sforzo di pesca. Tutti i problemi ambientali richiedono una base scientifica di comprensione, di monitoraggio e modellazione dell ambiente marino che è ben lungi dall essere stabilita. Al fine di sviluppare lo sviluppo sostenibile della zona sono considerate due questioni politiche importanti: istituire un dialogo politico globale per riflettere sul ruolo di tutti i paesi rivieraschi come attori importanti nel settore della sicurezza e della stabilità in aree marine. stabilire forme di cooperazione per la gestione sostenibile delle risorse naturali. 1.2 Strumenti di cooperazione internazionale Strumenti giuridici per l attuazione di programmi di sostegno allo sviluppo sostenibile sono previste da accordi internazionali (ad esempio Agenda 21) convenzioni regionali, subregioanal - accordi bilaterali. Da Stoccolma (1972) a Rio de Janeiro (1992) e di Johannesburg (2002), obiettivi di protezione ambientale sono legati ai principi dello sviluppo sostenibile. Questo include i seguenti componenti importanti: partecipazione, informazione, comunicazione, formazione (sviluppo delle capacità) e l istruzione. Una migliore informazione garantisce una maggiore partecipazione di singoli individui, e consente ai cittadini di prendere parte a molte azioni differenti che possono influenzare il processo politico. La partecipazione alle decisioni politiche devono poter accedere a informazioni affidabili e di qualità controllata. 1.3 I soggetti interessati marino Le applicazioni dei concetti alla base delle convenzioni quadro prevede l organizzazione di cooperazione regionale sostenuto dalla cooperazione internazionale. Vi è la necessità di sviluppare attività oceanografiche user-driven da attuare sulla base di progressi scientifici e tecnologici. I soggetti interessati identificati durante il workshop includono: i governi nazionali e locali, agenzie ambientali, autorità portuali, compagnie di navigazione, le compagnie petrolifere, organizzazioni non governative. 133

135 Per ottenere l effetto di comunicazione più potente e duratura, gli sforzi devono essere dedicati al contenuto informativo, a partire dalle esigenze degli utenti. 1.4 Ricerca e le previsioni ambientali La ricerca moderna ha sviluppato il concetto di scienza operativa che cerca di comprendere e modellare i processi non in laboratorio ma direttamente sul campo. Meteorologia e oceanografia sono esempi di discipline in cui tale approccio metodologico è particolarmente preziosa in quanto la complessità del sistema richiede la raccolta dei dati direttamente sul campo. Inoltre, la scienza operativa cerca di ottimizzare l utilizzo di attività teorica, modelli numerici e le osservazioni di risolvere problemi pratici di base con un approccio scientifico rigoroso. L approccio si basa sul trial and error metodo perché la complessità del sistema può essere affrontato solo da un processo di aggiornamento incrementale della conoscenza e l applicazione dei metodi. Per l oceano, l applicazione dei concetti della scienza operativa è avvenuto nel quadro del Global Ocean Observing System (GOOS, 1997) dove in effetti sono fatti gli esperimenti in campo direttamente e il problema da risolvere è quello del reale tempo di controllo e previsione dello stato dell oceano e delle sue associate variabili di stato sul campo. Negli ultimi venti anni, le previsioni oceaniche operative sono diventate una realtà in molte parti degli oceani. Le variabili di stato fisico (temperatura, salinità, densità, velocità, pressione e livello del mare) sono monitorati e previsti in primo luogo perché la tecnologia di misurazione è avanzata rapidamente dopo gli anni Settanta ed inoltre modellistica numerica e algoritmi di assimilazione dati hanno raggiunto la maturità necessaria per avere risultati qualitativamente buoni. La assimilazione dei dati permette di fondere le osservazioni nei modelli numerici e ridurre l incertezza nelle condizioni iniziali delle previsioni. Per le altre variabili di stato ambientali come sedimenti, fitoplancton e della biomassa batterica, nutrienti disciolti, materia organica e contaminanti, la tecnologia di monitoraggio e gli strumenti di modellazione numerica sono meno avanzati e richiedono uno sforzo particolare. Il loro sviluppo consentirà di sviluppare una scienza operativa dell ambiente marino, che permetterà il monitoraggio efficace e la valutazione dello stato del sistema marino in tempo reale. 2. AZIONI PROPOSTE 2.1 Comprendere le questioni scientifiche e metodologiche Quattro blocchi sono necessari per la costruzione di un approccio metodologico allo sviluppo di un sistema di salvaguardia di tipo operativo: 134

136 B1. Monitorare in tempo reale le proprietà fisiche e biochimiche dei principali fiumi e l acqua di mare, i livelli di contaminanti (olio nel bacino ed altri agenti inquinanti nelle zone costiere), questo richiede la definizione di strategie di campionamento basate su risultati della ricerca; B2. Migliorare la capacità di modellare e prevedere l idrodinamica, downscaling, processo di annidamento, la previsione d insieme, compreso il collegamento con la superficie e sotterranee ingresso alle zone costiere, questo richiede anche il miglioramento dei punteggi di abilità modello e, eventualmente, di un modello di comunità; B3. Sviluppare il sistema di gestione delle informazioni (il mare e il bacino di drenaggio) che diffonderà le stime osservato e il modello dello stato del sistema e sviluppare interfacce per rendere disponibili queste informazioni ai responsabili politici e pubblico; B4. Sviluppare un programma di potenziamento delle capacità di migliorare la capacità istituzionale e organizzativo per costruire il sistema operativo in tutte le regioni marine contigue. Obiettivi specifici individuati sono i seguenti: Sviluppare e realizzare servizi di informazione on-line dei dati marini. Fornire una descrizione attendibile della reale condizione ambientale marina. Fornire analisi, previsioni e prodotti di base che descrivono le condizioni marine. Creare un database marino da cui le serie storiche e analisi statistiche possono essere ottenute. Collaborare con le agenzie nazionali e multinazionali in tutti i settori per massimizzare il valore dei prodotti informativi. Federare le risorse e le competenze di diversi istituti, agenzie e aziende del settore pubblico e privato. 2.2 Impostare un programma di formazione Obiettivi specifici di questo programma saranno: Comprendere meglio il ruolo e le responsabilità delle autorità nazionali idrometeorologiche Capire meglio i drivers e le barriere per la creazione e le prestazioni del sistema operativo regionale Sviluppare un quadro di adattamento e di partecipazione per superare questi fattori che ostacolano Identificare a livello internazionale le buone pratiche nei sistemi operativi 135

137 regionali e per suggerire come possono essere adattati e utilizzati nella regione di studio. 3. BENEFICI A MEDIO TERMINE DELLE AZIONI La zona costiera è un ambiente unico in cui gli input terrestri, oceanici, atmosferici e umani di energia e materia convergono tutti. Supporta inoltre la maggiore concentrazione di risorse biologiche e di persone nel pianeta.i conseguenti conflitti tra commercio, ricreazione, sviluppo, utilizzo delle risorse naturali e conservazione diventerà sempre più controverso e costoso. La soluzione di tali conflitti richiede un aumento significativo della nostra capacità di monitorare, analizzare e prevedere l ambiente marino. Inoltre il monitoraggio sosterrà la comprensione scientifica della variabilità del clima, aumentando la disponibilità di lunghe serie temporali di dati di qualità controllata. Ulteriori vantaggi sono: produrre informazioni oggettive, affidabili e comparabili per gli interessati con l inquadramento, l attuazione e l ulteriore sviluppo della politica ambientale (dal livello locale a quello regionale); sostenere le autorità locali e regionali nella individuazione, preparazione e valutazione delle idonee misure ambientali, linee guida e della legislazione. 136

138 MODELOS BIOGEOQUíMICOS y ECOLÓGICOS EN EL CAMPO MARINO, PRESENTE y FUTURO Alessandro Crise (OGS-Italia) Oceanografía: acciones preventivas contra las catastrofes naturales-politícas de formación en ciencias del mar MODELOS BIOGEOQUÍMICOS Y ECOLÓGICOS EN EL CAMPO MARINO, PRESENTE Y FUTURO A. Crise* y el grupo de modelistica ecológica e hidrodinámica de OGS * Direttore del Dipartimento di Oceanografia dell Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS + Sommario Descrizione degli ecosistemi marini Modelli numerici biogeochimici Applicazioni operative: il progetto MyOCEAN Applicazioni climatiche Sviluppi ed applicazioni innovative 137

139 Che cos è un ecosistema? Gli ecosistemi sono composti organismi (incluso l uomo) che interagiscono tra di loro e con l ambiente circostante in maniera tale che l energia viene scambiata ed appaiono processi emergenti a livello di sistema, come il ciclo del Carbonio e dei macronutrienti (from Encyclopedia of Earth; Peculiarità degli ecosistemi marini I più estesi del mondo Gli habitat sono compiutamente tridimensionali La luce si estingue nello strato superficiale, in funzione anche delle sue proprietà geo/chimico/biologiche Struttura generale delle connessioni degli ecosistemi marini Indicatori Essenziali per l identificazione della salute, produzione e biodiversità dei mari costieri europei settentrionali Arrows indicate some of the key factors which influence linkages in marine ecosystems. Indices of climate forcing include the North Atlantic Oscillation (NAO), the Atlantic Inflow Index (AII) and the Gulf Stream Index (GSI). CEFAS Centre for Environment, Fisheries & Aquaculture Science 138

140 Struttura generale delle connessioni degli ecosistemi marini: l approccio della pesca Descrizione dal punto di vista della gestione peschiera delle interazioni dell ecosistema marino e delle pressioni antropiche Garcia, S.M.; Zerbi, A.; Aliaume, C.; Do Chi, T.; Lasserre, G. The ecosystem approach to fisheries. Issues, terminology, principles, institutional foundations, implementation and outlook. FAO Fisheries Technical Paper. No Rome, FAO p. L approccio socio-economico alla gestione dell ambiente costiero Schema concettuale: Driver-Pressure-Stress-Impact-Response in area costiera Coastal Lagoons Critical Habitats of Environmental Change Edited by Michael J. Kennish, Hans W. Paerl Response of Venice Lagoon Ecosystem to Natural and Anthropogenic Pressures over the Last 50 Years. C. Solidoro, V. Bandelj, F. A. Bernardi, E. Camatti, S. Ciavatta, G. Cossarini, C. Facca, P. Franzoi, S. Libralato, D. M. Canu, R. Pastres, F. Pranovi, S. Raicevich, G. Socal, A. Sfriso, M. Sigovini, D. Tagliapietra, and P. Torricelli 139

141 L approccio climatico/geologico alla descrizione dell ecosistema marino Accoppiamento tra ecosistema terrestre e marino attraverso i processi climatici atmosferici e loro impatto sui sedimenti. Il fattore climatico è uno dei drivers principali. Diagenesis Japan Agency for Marine-Earth Science and TEChnology - JAMSTEC. Research Institute for Global Change; Environmental Biogeochemical Cycle Research Program. Modelli di ecosistema I modelli di ecosistema sono rappresentazioni matematiche degli ecosistemi, includendo sia la descrizione della dinamica delle comunità biotiche che le relazioni con la componente abiotica I modelli di ecosistema semplificano la descrizione delle interazioni mutue identificando i principali componenti (o livelli trofici) e quantificandoli sia come numero di organismi, biomassa/energia o concentrazione di qualche elemento chimico ad essi necessario (nutrienti) 140

142 Modelli accoppiati fisici-biogeochimici Diagramma di flusso dei ciclo dei nutrienti Predicibilità Sistemi descritti da da equazioni non lineari sono oggetti soggetti a sviluppare a sviluppare caos caos deterministico, il il che chè impone limiti alla loro predecibilità (Lorenz, 1961) impone limiti alla (Lorenz, 1961) OPATM-BFM TRANSPORT REACTION model c i t U n 1 2 n c i c i c i ( 1) k h h c i k v w si R bio ( c i, c1 c z z z TRANSPORT Advection-diffusion terms Linear term, T, I ) REACTION Biogeochemical equations set Non Linear term In casi semplici anche sistemi dinamici non lineari possono essere incondizionatamente stabili (Crise et. Al.,1998, Crispi et al., 1999) N 141

143 Predicibilità e modelli tridimensionali In modelli tridimensionali i reattori biogeochimici possono essere considerati come oscillatori forzati accoppiati in condizioni lontane dall equilibrio Questisisteminonlinearidimostranolapossibilitàdi creare una propria identità organizzativa ancheincasi relativamente semplici La loro dinamica è prescritta di scambi esogeni/endogeni tra accoppiamenti interni capaci di autoorganizzazione, elorointerazioneconprocessiesterni Queste proprietà soddisfano in prima approssiamazione alla definizione generale di vita di Kepa Ruiz-Mirazo, Juli Peretó and Alvaro Moreno Predicibilità a scala di bacino: un esempio mediterraneo Comparison of the temporal evolution of the surface chlorophyll concentration over the Mediterranean Sea. Confronto delle evoluzioni temporali della concentrazione della clorofilla superficile sul Mare Mediterraneo (Aprile 2007-Settembre 2008) OPATM-BFM and satellite data (MODIS) Median, Spearman 25th and 75th percentile, correlation min = =0.71 and max Model MODIS 142

144 Se il sistema è predicibile perché non tentare ovvero: Che cos è l Oceanografia Operativa? Operational Oceanography can be defined as the activity of systematic and long-term routine measurements of the seas and oceans and atmosphere, and their rapid interpretation and dissemination. Important products derived from operational oceanography are:nowcasts, forecasts, hindcasts. (dal sito web di EuroGOOS) MyOcean is a three-years European project (ending in 2011) aimed to implement the Marine Core Services requested by the GMES MCS Implementation Plan MyOCEAN: WHY? MyOcean will provide basic products for all users in the marine sector Climate Marine Environment Seasonal forecasting Offshore activities Maritime transport and safety Fisheries Research General Public 143

145 MyOCEAN: WHAT? MyOcean will deliver regular and systematic reference information (processed data, elaborated products) on the state of the oceans and regional seas: at the resolution required by intermediate users & downstream service providers, of known quality and accuracy, for the global and European regional seas. Physical state of the ocean, and primary ecosystem For global ocean, and main European basins and seas Large and basin scale; mesoscale physics Hindcast, Nowcast, Forecast Data, Assimilation and Models MyOCEAN: TO WHOM? The Key Users EEA EMSA EDA... EU: The European Union Users: European agencies (EEA, EMSA, EDA,...) MS: The Member States Users: National Service Providers Met Offices Env. agencies Ocean centers Navies, CoastGuards,.. OSPAR ICES Research centers UNEP-MAP IG: The Intergovernmental bodies such as OSPAR, UNEP-MAP, HELCOM, ICES,... CORE Downstream 144

146 Arctic GOOS GOOS/ Godae NOOS 1 MFC and regions BOOS 1. Global 2. Arctic 3. Baltic 4. NWS 5. IBI 6. Med Sea 7 Black Sea Black Sea GOOS IBI-ROOS MOON & MedGOOS Examples of Operational Biogeochemical forecasting Systems in MyOcean NOOS MSRC (UK) Arctic GOOS TOPAZ (N) MOON OPATM-BFM (I) 145

147 Previsioni operative dei cicli biogeochimici del Mediterraneo con il sistema OGS OPATM-BFM Sistema operativo per la biogeochimica Mediterranea (MyOcean) Modello OPATM-BFM Simulazioni climatiche (SESAME IP) Sviluppo tecnologico (DORII) Modello accoppiato OGS OPATM-BFM HorRes = 1/8 (12km) VertRes = 72/43 levels TimeRes = 1800 s OPER: run(10+7dd)/5hrs (32PEs) OPER output = daily averages CLIM: 1 year/day (32PEs) CLIM output = 10 dd averages Biogeochemical Flux Model Carbon based multi-nutrient food web description Carbon, Nitrogen, Phosphorus and Silicon cycles Potential for nutrient co-limitation (Nitrogen, Phosphorus and Silicon) Variable C:N:P:Si ratio i=1,51 variables (phytoplankton, mesozooplankton, microzooplankton, bacteria) 146

148 R Organic Matter R (1) i Labile DOM R (2) Carbohydrates i R (6) i Particulate detritus R (7) Refractory DOC i Uptake/Release Exudation / Lysis Excretion Egestion Predation Z Microzooplankton Z (5) Microzooplankton i Heterotrophi Z (6) i nanoflagellates c Pelagic BFM Respiration Z Z i (3) Z i (4) Predation Grazing Mesozooplankton Carnivorous Omnivorous Release Photosynthesis Predation Respiration Excretion (De)Nitrification N Inorganic Nutrients N (1) Phosphate N (3) Nitrate N (4) Ammonium N (5) Silicate O Dissolved Gases O (6) Oxygen O (6) Carbon dioxide Oxidation Respiration Predation B Bacterioplankton Aerobic and B i anaerobic P P (1) i Grazing P (2) i P (3) i P (3) i Living Organic Non-living Organic CFF (LFG) CFF Inorganic CFF Phytoplankton Respiration Diatoms Flagellates Uptake Picophytoplankton Large phyto. Uptake/Release Chemotrophy Organic matter Inorganic nutrient flow (C,N,P,S) flow (N,P,Si) N Inorganic species Reduction N (6) Equivalents (Bio)chemi Gas cal exchange reaction Boundary flow Servizio operativo per il Mar Mediterraneo OPATM-BFM Modellistica biogeochimica 147

149 Sistema previsionale operativo MFS biogeochemistry Accoppiamento off-line basato su piattaforme hardware multiple L accoppiamento biogeochimico si avvale sempre della migliore previsione fisica Supporto professionale ai prodotti web diffusi settimanalmente Validazione (Chl-a) fornita con algoritmi adattati al Mediterraneo Lazzari et al., OS6, 2010 Satellite CHL data ISAC-CNR Circulatio n Model MFS 1/16 INGV Biogeochem ical Model OPATM-BFM 1/8 OGS CINECA Validation Products OGS Servizio Web e Catalogo MyOcean Pagina Web interattiva con mappe, profili, transetti Accesso ai dati tramite Service Desk richieste utenti da Europa (7) e Australia (1) 148

150 10 Prodotti V0 1 mg chl / m3 0,1 0,01 Forecast Analysis 0,001 feb-2007 m ag-2007 ago-2007 nov-2007 feb-2008 m ag-2008 ago-2008 nov-2008 feb-2009 m ag-2009 ago-2009 nov-2009 Ciclo stagionale clorofilla riprodotto + fioriture algali (NWM ) Nessuna re-inizializzazione da Aprile 2007 Da inizio V0: 80% dei run pronti < 24hr (< 7hr nel 100% dei casi) Validazione per i prodotti V0 Class 4 MERSEA Metrics Dati disponibili: concentrazione sup. chl da Ocean Colour (via GOS- ISAC, WP12) Confronto qualitativo Statistiche non-param. (mediana) Skill diagrams (Jolliff et al. JMS, 2008) SAT MOD_F MOD_A [mg chl/m 3 ] LEV NWM West East x: RMSD unbiased y: bias Distance from the origin proportional to RMSD Lazzari et al., OS6,

151 OPATM-BFM Modellistica biogeochimica Ricerca scientifica in ambito climatico Simulazioni climatiche SESAME IP: stima scenari climatici presenti e futuri della biogeochimica nel Mar Mediterraneo + attendibilità strumenti numerici utilizzati Run , confronto chl SeaWIFS: gradienti trofici orizzontali ciclo stagionale (whiskers) skill diagram [mg chl/m 3 ] ALB SWWSWENWMTYR ION LEV 150

152 Accoppiamento fisica-biologia: vento, MLD, new primary production ( ) Wind speed (m.s -1 ) MLD (m) NPP (gc. m -2.y -1 ) Sviluppi e applicazioni innovative dei modelli biogeochimici Cyberinfrastruttura per l integrazione della rete osservativa con il calcolo numerico OPATM-BFM Integrazione degli aspetti scientifici e gestionali per la valutazione degli ambienti costieri Modellistica biogeochimica Risposta degli ecosistemi costieri ai cambiamenti climatici e loro impatti sul settore economico marino Sviluppi 151

153 DORII: verso una cyber-infrastruttura per l integrazione delle informazioni in campo marino DORII: e-infrastructure basata su tecnologia Grid per comunità scientifiche per integrazione remote instrument, HPC, model simulations, visualization OGS: applicazione OCOM-MOON per valutare potenzialità e-infrastructure in ambito di controllo remoto strumentazione e dati Access to: float data floats data OPATM-BFM (MPI on 32 PEs) physical forcings (u, T, S, K V, wind, IRR ) OPATM-BFM Glider INGV MFS circulation model Grid portal e gestione strumenti/modello Utente/Ricercatore (strumenti e/o modello) GRID certificate Virtual Control Room Servizio di gestione remota glider in parallelo a sistema proprietario Workflow:selezione input data set per sottomissione on-demand simulation basata su catena operativa MyO 3D rendering output modello 152

154 eu/fp6/dc Science and Policy Integration for COastal System Assesment ustainable SPICOSA, Science and Policy Integration for Coastal System Assessment EU-FPVI - Integrated Project (IP) Sub-priority 6.3 Global Change and Ecosystems Area V L obiettivo del progetto è quello di creare un riferimento che evolva autonomamente per la valutazione delle opzioni politiche per la gestione sostenibile dei sistemi di zona costiera eu/fp6/dc Science and Policy Integration for COastal System Assesment ustainable SSA Venice team: CoRiLa, OGS, University of Venice, University of Padua Tema Acquacultura sostenibile per Tapes philippinarum Obiettivo Uso sostenibile degli ecosistemi lagunari de degli stock di Tapes philippinarum. Definizione degli SCENARIOS (da parte dei ricercatori, local stakeholders and decisori politici) Modelli numerici: Integrated Ecological Socio- Economic Model per esplorare la sensitività del sistema ai cambi di: -Parametri biologici (densità, mortality rate) -parametri economici (costi, investimenti) -Marine spatial planning: area e ubcazione delle aree in concessione - Scenari climatici 153

155 Effetti delle variazioni nei cambi diei reimi di precipitazione sulla acquacultura delle vongole Clima-dpsir Climate changes projections for 21st century are expected to cause a number of potential impacts (IPCC 2007). While changes in sea level appears the most obvious threat to costal areas, changes in precipitation patterns and therefore in timing and volume of freshwater and nutrient delivery to coastal wetlands will also be critical Fish-farming areas Urban area of Mestre Scavia et al., 2003 Venice City Centre Porto Marghera Industrial area Industrial channel Obiettivo:valutazione del impatto potenziale dei cambi dei pattern di precipitazione a scala stagionale sulla biogeochimica e sulla acquaculture delle vongole in Laguna di Venezia Fish-farming areas Chioggia City Cossarini et al., 2008, Salon et al., 2008, Solidoro et al., 2009, Melaku Canu et al., 2010 Downscaling degli effetti GLOBALI esulla scala LOCALE [1] high resolution regional climate model (RegCM) rain T, solar radiation, humidity wind, pressure rain [2a] statistical model of nutrient input boundary conditions [2b] statistical model of sealagoon boundaries boundary conditions [3] biogeochemical model of the lagoon of Venice (TDM) [4] scenarios analysis RF: reference scenario [ ] A2 (regional economic), B2 (regional environmental) future scenarios [ ] 154

156 Impatto degli scenari sui processi biogeochimici della Laguna di Venezia ANOMALIES Seasonal averages (over 30 years) WIN RF [ ] BIO_A2 [ ] % BIO_B2 [ ] 14% DIN [mg/l] SPR % 4% SUM % -12% AUT % 4% Scenarios of the Venice Lagoon biogeochemical processes Seasonal averages & anomalies for state variables and fluxes INPUT N DIN P. PRI. P. SEC. PHYTO ZOO [tn/y] [mg/l] [tn/y] [tn/y] [mg/l] [mg/l] EXPORT TO THE SEA [tn/y] BIO_RF win spr sum aut BIO_A2 win spr sum aut 12% -4% -9% 8% 13% -2% -17% 8% -2% 0% 0% 1% -6% -13% 2% 3% -2% 0% -1% 2% -3% -13% 1% 2% 13% 1% -11% 7% BIO_B2 win spr sum aut 15% -1% -6% 6% 14% 4% -12% 4% 0% 2% 3% 5% -3% -10% 1% 2% 0% 3% 0% 6% 0% -11% 0% 2% 14% 7% -5% 0% <-10% -10%<x<-5% -5%<x<-1% -1%<x<1% 1%<x<5% 5%<x<10% x>10% 155

157 EFFETTI SULLE VONGOLE MODELLI di Rete Trofica (effetti indiretti attraverso la rete trofica) Struttura del modello: 0D Modello di rete trofica della laguna (ECOPATH) Anomalie stagionali della suitability (idoneità) per gli scenari futuri Indicatori di cambiamento della suitability in termini di condizioni D. labrax T. philippinarum comm Mb-detritivorous La presenza di cammini multipli può mitigare gli effetti dei cambiamenti MA winter spring summer fall Mb omnivorous-filter-feeders la SUITABILITY diminuisce 156

158 EFFETTI SULLE VONGOLE 2 HABITAT SUITABILITY MODEL STRUTTURA DEL MODELLO: 2D (stato stazionario) Le regole per gli indici di suitability HSMod usa 7 parametri: TEMP, SAL, OXYSAT, CHLA, BAT, SAND, HYDRODYNAMISM Le forme funzionali derivano dalla letteratura specifica Vincenzi et al 2006a, Vincenzi et al 2006b, Vincenzi et al

159 Effetto finale sugli habitat veneziani: la Suitabilty diminuirà.. CONDIZIONI PRESENTI (buona suitability nelle acque basse della laguna meridionale e vicino i canali principali) CONDIZIONI FUTURE Confronto REF /A2 scenario con un modello integrato Tapes philippinarum annual production REF Biomass g/mq A2 Biomass g/mq BIOMASS -20% MelakuCanu et al, 2010, Solidoro et al 2000, 2003 Pastres et al 2001 Modello integrato di dinamica di popolazione delle Tapes philippinarum (idoneità ambientale+bioenergetico+demografico modules) 158

160 ESPERIENZA IN ENEA SULLO STUDIO DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI A SCALA GLOBALE E REGIONALE Vincenzo Artale Enea - Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile Casaccia, Rome, Italy Riassunto Per le sue caratteristiche il Mediterraneo può essere considerato un bacino hotspot per i cambiamenti climatici. I dati sperimentali raccolti relativi a molti decenni mostrano che la circolazione del Mediterraneo ed i processi di formazione di masse d acqua sono soggetti a cambiamenti e variabilità molto rilevanti. Il Transiente del Mediterraneo Orientale (Eastern Mediterranean Transient, EMT), osservato negli anni 90, costituisce un evidente prova diretta di questa variabilità. L analisi dei dati osservati provenienti dal database MEDAR/MEDATLAS rilevano come vi siano dei cambiamenti sia nella parte interna del bacino sia nel flusso di acqua Mediterranea nel Golfo di Cadice. Studi recenti condotti in prossimità dello stretto di Gibilterra, ed in particolare a Camarinal Sill South, segnalano un riscaldamento ed una salinificazione anomale, dai primi anni 2000 ad oggi, corrispondenti a circa 0,3 C e a circa 0,06, rispettivamente. Durante il ventesimo secolo il Mediterraneo si è riscaldato significativamente sia nelle acque profonde che in quelle superficiali. In questo articolo discutiamo la variabilità delle anomalie della temperatura superficiale media annuale (SSTA) osservata negli ultimi 150 anni, stimata usando diversi dataset. Una caratteristica importante della variabilità dell SST consiste nel fatto che le sue anomalie hanno lo stesso segno in tutto l Atlantico settentrionale e seguono l andamento dell Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO). Il seguito di questi studi sarà l analisi del ruolo del Mediterraneo rispetto alle regioni circostanti, sia nello scenario climatico presente che futuro. Introduzione: la fisica della circolazione mediterranea Il Mar Mediterraneo è un mare marginale posto alle medie latitudini con una profondità massima di circa 4000 m (per esempio il sub-bacino ionico) e caratterizzato per uno scambio limitato con l oceano. Si tratta di un mare semichiuso in cui hanno luogo una vasta gamma di processi fisici e biogeochimici di interesse globale. Le uniche piccole aperture sono il Bosforo in Turchia, che connette il Mediterraneo al mar Nero, e lo stretto di Gibilterra, che lo connette all Atlantico settentrionale. I 159

161 flussi limitati fanno sì che le masse d acqua del Mediterraneo abbiano un ciclo di ricambio di anni, a seconda della variabilità dei cicli idrologici, un tempo comunque molto inferiore rispetto al tempo medio di residenza dell oceano globale, che è dell ordine di migliaia di anni. Quindi, tutto ciò che fluisce nel Mediterraneo, attraverso il bacino imbrifero dei maggiori fiumi e dai piccoli ruscelli, o anche come run-off, risiede nel bacino per diverse decadi. Sul Mediterraneo si affacciano 21 paesi, nella cui area costiera abitano più di 100 milioni di persone, ed è un area caratterizzata dalla presenza di grandi industrie che fiancheggiano porti e specchi d acqua. L inquinamento proveniente da terra è quindi rilevante. Se a questo aggiungiamo l inquinamento marino generato dalla massiccia industria mercantile, come pure dalla diffusione di specie invasive che hanno spesso generato dei disastri in alcuni suoi ambienti, è facile capire perché il Mediterraneo sia uno dei mari più inquinati nel mondo e vulnerabile ai cambiamenti climatici, tanto che in diversi lavori è definito un hot spot (N.d.T.: Punto caldo, inteso come luogo dove i fenomeni in atto sono particolarmente rilevanti e quindi il loro studio merita estrema attenzione; Giorgi, 2006). Il Mediterraneo è composto da due bacini di simili dimensioni, l occidentale e l orientale, separati dal poco profondo e stretto Canale di Sicilia (Figura 1). Il Canale di Sicilia ha un ruolo importante per lo scambio di masse d acqua, e sulle loro proprietà fisiche e biogeochimiche, fra i sotto-bacini orientale ed occidentale. La circolazione del Canale è caratterizzata da una corrente superficiale (Modified Atlantic Water MAW, m), identificata dal minimo di salinità sempre presente lungo il flusso serpentiforme che entra da ovest per dirigersi verso lo Ionio, formando l Atlantic Ionian Stream (AIS). La corrente più profonda (> 250 m) si chiama Levantine Intermediate Water (LIW), identificata da un massimo di salinità, presente tutto l anno e considerata come una caratteristica tipica della struttura idrologica del Canale (Napolitano et al., 2003). Un altro fondamentale fattore che limita la circolazione mediterranea è lo Stretto di Gibilterra, dove acqua superficiale atlantica relativamente più dolce fluisce nel Mediterraneo, rimpiazzando sia l acqua evaporata che l acqua mediterranea più densa e salata che fuoriesce nell Atlantico. Lo strato d acqua atlantica entrante ha uno spessore di circa m e scorre verso Oriente, cambiando progressivamente le sue proprietà idrologiche, riscaldandosi e diventando più salata a causa dell interazione aria-mare e del mescolamento con l acqua superficiale del Mediterraneo, che è più salata (MAW). Nel bacino orientale durante l inverno si forma la LIW che è relativamente più calda e salata. Questa massa d acqua circola sia attraverso il bacino orientale che occidentale in una modalità generalmente ciclonica, si mescola con altre masse d acqua e alla fine raggiunge l oceano Atlantico attraverso lo Stretto di Gibilterra. La LIW di solito è osservata fra 200 e 800 m di profondità. L acqua profonda nel Mediterraneo si forma in diversi siti: nel Golfo del Leone (bacino occidentale), nell Adriatico meridionale, nel bacino levantino nord- 160

162 orientale e nell Egeo (Roether et al., 1996), dove negli anni 90 è stata osservata una produzione anomala di acqua profonda (Eastern Mediterranean Transient - EMT). I recenti miglioramenti nella comprensione della circolazione mediterranea sono dovuti sia a programmi sperimentali che a lavori di modellistica. La circolazione del bacino è caratterizzata dalla presenza di vortici a livello di sottobacino, elevata variabilità a mesoscala ed un forte segnale stagionale. Si osserva anche una certa variabilità interannuale, dovuta principalmente alla variabilità interannuale della forzante atmosferica. Una rappresentazione della circolazione generale del bacino occidentale basata su dati sperimentali può essere trovata in Send et al. (1999), mentre per il bacino orientale si consulti POEM Group (1992) e Malanotte-Rizzoli et al. (1999). Sono stati realizzati diversi studi numerici sulla circolazione generale del bacino. I risultati dei modelli numerici regionali di Roussenov et al. (2005) e Artale et al. (2002) sono in parziale accordo con le caratteristiche note della circolazione generale del bacino. Negli ultimi venti anni sono stati sviluppati diversi Modelli Climatici Regionali (Regional Climate Models - RCM) per l area mediterranea, allo scopo di risolvere, rispetto ai modelli climatici globali, i fenomeni fisici a scala locale e produrre informazioni a scala fine in merito ai cambiamenti climatici a livello regionale, utili per la relativa valutazione dell impatto e studi di adattamento (Artale et al., 2009). Importanza del Mediterranean Overflow Water (MOW) per la circolazione oceanica globale Attualmente il Mediterraneo produce delle acque dense, calde e salate rispetto a quelle del Nord Atlantico che fluiscono attraverso Gibilterra nell Atlantico settentrionale. Il flusso è di circa 1 Sv di acqua, che può essere oltre 5 C più calda dell acqua nord-atlantica alla stessa latitudine e profondità, e più salata di oltre 1 psu. Dopo essersi rimescolata con le masse d acqua circostanti, la MOW si stabilizza a circa 1000 m di profondità (Reid, 1979). La diffusione dell anomalia di salinità associata alla presenza della MOW è stata oggetto di molta attenzione in passato, ma rimangono ancora grandi incertezze. Un contributo alla salinità media dell oceano equivalente a quello della MOW sarebbe ottenuto applicando all Atlantico settentrionale l evaporazione netta osservata nel Mediterraneo. Le attuali stime del bilancio d acqua dolce dell Atlantico settentrionale sono piuttosto incerte, variando da 0.2 a 0.8 Sv di perdita netta, a Nord di 30 S. La corrispondente stima del deficit d acqua mediterranea varia da 378 a 950 mm/anno, quindi ha un grande errore associato (Mariotti et al., 2002). Assumendo un area di m 2, questi valori corrispondono a Sv di evaporazione netta. Quindi il contributo del flusso di acqua in uscita dal Mediterraneo al bilancio di acqua dolce dell Atlantico settentrionale può essere stimato attualmente fra il 4 ed il 40%. Questa grande incertezza è impressionante, e significa che non conosciamo 161

163 con precisione una delle caratteristiche più importanti del sistema climatico, ovvero il bilancio di acqua dolce dell Atlantico settentrionale (Rahmstorf, 1996). L Atlantico settentrionale e il Mediterraneo possono quindi essere visti come un sistema unico, le cui dinamiche interne, regolate dagli scambi allo Stretto di Gibilterra, sono ancora piuttosto sconosciute. Artale et al. (2002) e Calmanti et al. (2006), usando i risultati ottenuti da un gruppo di modelli oceanici numerici, hanno studiato la diffusione della MOW nell Atlantico settentrionale e il suo potenziale contributo alla variabilità della circolazione meridionale dell oceano in generale e dell Atlantico settentrionale in particolare. Cambiamento, andamenti e variabilità delle masse d acqua mediterranee Tendenze e variabilità della SST mediterranea negli ultimi 150 anni In questo paragrafo analizziamo la lunga serie storica di dati della SST del Mediterraneo. L anomalia della temperatura superficiale annuale (SSTA) durante gli ultimi anni può essere stimata usando diversi dataset. Fra i molti, quelli maggiormente usati sono il dataset dell Extended Recontructed SST (ERSST.v3), dal 1854 ad oggi (serie temporali mensili a 2 C di risoluzione) ed il dataset dell Hadley Centre Sea Ice e il Sea Surface Temperature dataset (HadISST), dal 1870 ad oggi (serie temporali mensili a 1 C di risoluzione) (Rayner et al., 2003). La Figura 2 mostra il risultato dell analisi della SST, la cui peculiarità è rappresentata dalla presenza anche in Mediterraneo di un periodo di circa 70 anni simile all AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation), fenomeno di solito osservato solo nell oceano Atlantico. Le fasi calde (anomalie positive rispetto alla media ) si sono verificate nei periodi , e dal 1985 ad oggi, mentre le fasi fredde si sono verificate nei periodi , e presumibilmente prima del È noto che l AMO fu definito per la prima volta da Enfield et al. (2001) come le anomalie della SST (cui è stato sottratto il trend) mediate sull Atlantico settentrionale da 0 a 70 N. Ciò ha permesso di identificare un importante tipo di variabilità su scala multidecennale, con un ciclo di circa 70 anni. Fra i vari fenomeni climatici, l AMO è quello che negli ultimi tempi ha ricevuto maggiore attenzione ed è stato identificato come un importante elemento di variabilità a causa del suo ruolo chiave sulla variabilità climatica a scala lunga come quella analizzata in questo lavoro. Inoltre, l analisi spettrale evidenzia 5 picchi che soddisfano il test di rilevamento armonico al 90% e che sono significativi anche rispetto il rumore rosso nello spettro. In aggiunta la banda di bassa frequenza che mostra il picco a 73 anni riferito all AMO, include anche 4 alte frequenze che hanno il picco a 6,3, 3,9, 2,8 e 2,2 anni. I picchi di alta frequenza sono molto vicini alla scala preferita di variabilità quasibiennale e di bassa frequenza dell El Niño Southern Oscillation (ENSO). 162

164 Cambiamento delle caratteristiche fisiche mediterranee negli ultimi 50 anni ed il loro impatto nell Atlantico settentrionale Se consideriamo gli ultimi 50 anni sono disponibili più dati per l intera colonna d acqua, quasi regolarmente distribuiti nello spazio e nel tempo in tutto il Mediterraneo. Quindi usando questi dataset possiamo ottenere risultati più attendibili e robusti. Molti lavori hanno segnalato il rilevante riscaldamento della superficie (Marullo et al., 2009) e dello strato intermedio, ma soprattutto la tendenza al riscaldamento dello strato d acqua profondo (Rixen et al., 2005). In particolare nel Mediterraneo occidentale il contenuto termico e salino sono aumentati quasi regolarmente durante gli ultimi 50 anni, con possibili contributi dovuti all effetto serra, quali il decremento delle precipitazioni dagli anni 40 (Bethoux et al., 1998) con le riduzioni del flusso di acqua dolce indotte dall uomo per motivi agricoli (Rohling e Bryden, 1992). L osservato aumento della temperatura e della salinità della LIW (6,8x10-3 C anno -1, 1,8x10-3 anno -1 ) è di circa 2 volte la tendenza osservata negli strati profondi (3,6x10-3 C anno -1, 1,1x10-3 anno -1 ), che sono anche sovrimposti alla forte variabilità interannuale spiegata dalle variazioni annuali della Western Mediterranean Deep Water (WMDW) appena formata. È importante notare che questo riscaldamento è non solo una caratteristica peculiare del Mediterraneo, ma è anche osservato sulla scala globale. Sul periodo la temperatura dell oceano globale è aumentata di 0,10 C dalla superficie alla profondità di 700 m, dove è immagazzinata i 2/3 dell energia assorbita dall intera colonna d acqua (Levitus et al., 2005). Polyakov et al. (2005) hanno osservato che una variabilità multidecadale sulle scale di 50, 80 anni è prevalente nei 3000 m superiori dell Atlantico settentrionale ed è stata osservata una generale tendenza al riscaldamento di 0.12 C per decade sugli ultimi 55 anni. Questo valore è più grande di quello osservato sulla scala globale nel periodo Inoltre, da una completa ri-analisi delle sezioni idrografiche acquisite dal 1920 fino agli anni 90, realizzata al fine di studiare il riscaldamento dello strato intermedio, inclusa la MOW, nell Atlantico settentrionale, si evidenzia che i maggiori cambiamenti statisticamente significativi avvengono sulle superfici di pressione tra i 1000 e i 2000 decibars (dbars). In questo intervallo di pressione e per latitudini fra 32 e 36 N, le temperature sono salite di 0,5 C per secolo. Studi sui cambiamenti di lungo termine nelle sezioni idrografiche dell Atlantico sub-tropicale hanno rilevato un massimo riscaldamento vicino alla base del termoclino, situato a m (Potter e Lozier, 2004). Inoltre, guardando al contributo delle acque mediterranee sul riscaldamento dell Atlantico settentrionale, recentemente Gonzales-Pola et al. (2005) hanno focalizzato la loro attenzione sull evoluzione delle masse d acqua intermedie, corrispondente al ramo nord-orientale del MOW, lungo la sponda Sud-orientale del Golfo di 163

165 Biscaglia nel periodo Essi trovano una tendenza al riscaldamento di 0.02 C ed un aumento della salinità di per anno, concludendo che questa area si è riscaldata durante l ultima decade a tassi da 2 a 6 volte più alti di quelli osservati nell Atlantico durante l ultimo secolo. Inoltre, in due recenti lavori di Millot et al. (2006), riguardanti l analisi dei dati entro lo Stretto di Gibilterra, ed in particolare alla Camarinal Sill meridionale, evidenziano un anomalia nel riscaldamento e salinificazione, dai primi anni 2000 al 2008, corrispondenti a circa 0,3 C e a circa 0,06, rispettivamente. Questo riscaldamento è osservabile chiaramente nel Golfo di Cadice, dove sono stati trovati cambiamenti nelle proprietà dell acqua del flusso MOW, con un valore medio di 0,16 C/decennio e 0,05/decennio nella salinità sugli ultimi 50 anni (Figura 3 e Fusco et al., 2008). Conclusioni Il Mediterraneo, così come l oceano globale, stanno manifestando una rilevante tendenza al riscaldamento. La peculiarità di questo bacino mette a rischio il proprio sistema biogeochimico, rendendolo un hot-spot per il futuro cambiamento climatico (Giorgi, 2006; Bindoff et al., 2007). Anche dall analisi delle caratteristiche delle masse d acqua dell Atlantico settentrionale, ed in particolare da quelle influenzate dalla diffusione dell acqua mediterranea, possiamo indirettamente dedurre che all interno del bacino Mediterraneo è in corso un forte riscaldamento. Inoltre se consideriamo l Atlantico settentrionale ed il Mediterraneo (Artale et al., 2006) come un unico sistema oceanografico, allora i processi fisici all interno dello Stretto di Gibilterra giocano un ruolo chiave per determinare lo scambio di acqua dolce e salata fra mari marginali e l oceano aperto. In particolare essi determinano, oltre alle caratteristiche idrologiche dei traccianti dei flussi di entrata ed uscita, il ritardo nell immettere le anomalie di temperatura o sale all interno della circolazione dell Atlantico settentrionale, introducendo un fondamentale fattore di controllo. Infatti, è ben noto che il MOW è una delle masse d acqua di tipo intermedio, osservata fra 800 e 1200 m nell Atlantico settentrionale, composto da una mescolanza di LIW e di acque profonde prodotte all interno del bacino mediterraneo, che fluisce nell Atlantico attraverso lo Stretto di Gibilterra, con uno scambio volumetrico medio di circa 1 Sv. Ad ogni modo, in accordo con studi precedenti (e.g., Rahmstorf, 1998), l impatto di questa acqua sull intensità della circolazione termoalina atlantica è relativamente piccola; tuttavia Artale et al. (2002 e 2006) dimostrano che l avvezione di acqua intermedia MOW nell Atlantico settentrionale contribuisce alla variabilità dell intera circolazione termoalina (Thermohaline Circulation, THC) del Nord- Atlantico. In conclusione, il Mediterraneo non è un bacino oceanico isolato, ma è un importante componente della circolazione Nord-Atlantica; questo approccio facilita 164

166 la spiegazione del diverso comportamento della SST nelle ultime decadi e anche la distribuzione zonale e meridionale dell AMO. Infine, l SST mediterranea dovrebbe essere considerata nelle future proiezioni climatiche di breve scala come proxy di un meccanismo che, dipendendo dal suo comportamento, può agire sia costruttivamente che distruttivamente verso la risposta della regione all influenza antropogenica, amplificando temporaneamente o mitigando il cambiamento regionale climatico. Per esempio, nella tendenza relativa al periodo (si veda la Figura 2) sembra che l AMO stia amplificando l influenza antropica sul clima. Bibliografia Arbic, B. K., and W. B. Owens (2001), Climatic warming of Atlantic intermediate waters, J. Clim., 14(20), ARTALE V., CALMANTI S., CARILLO A., DELL AQUILA A., HERRMANN M., PISACANE G., RUTI PM., SANNINO G., STRUGLIA MV, GIORGI F., BI X., PAL J.S., RAUSCHER S., 2009, An Atmosphere- Ocean Regional Climate Model for the Mediterranean area: Assessment of a Present Climate Simulation, Clim Dyn /s ; Artale, V., D. Iudicone, R. Santoleri, V. Rupolo,S. Marullo, F. D Ortenzio 2002: The role of surface fluxes in A OGCM using satellite SST. Validation and sensitivity to forcing frequency of the Mediterranean thermohaline circulation J. of Geophys. Res. Vol 107 C8; ARTALE V., S. CALMANTI AND A. SUTERA; NORTH ATLANTIC THC SENSITIVITY TO MEDITERRANEAN WATERS, TELLUS, SERIES A, VOL.54, ISSUE 2, (2002); Artale, V. et al. (2006) The Atlantic and Mediterranean Sea as connected systems. IN: P. LIONELLO, P., MALANOTTE-RIZZOLI & R. BOSCOLO (EDS), MEDITERRANEAN CLIMATE VARIABILITY, AMSTERDAM: ELSEVIER, PP ; Béthoux J.P., B. Gentili e D. Taillez; 1998: Warming and freshwater budget change in the Mediterranean since the 1940s, their possible relation to the greenhouse effect, Geophys. Res. Lett. 25, Bethoux, J.P., B. Gentili, B., J. Raunet e J. Tailliez; 1990 : Warming trend in the Western Mediterranean Deep Water, Nature, 347, Bindoff, N., J. Willebrand, V. Artale, A. Cazenave, J. Gregory, S. Gulev, K. Hanawa, C. Le Quere, S. Levitus, Y. Nojiri, C. K. Shum, L. Talley, and A. Unnikrishnan, 2007: Observations: oceanic climate change and sea level. Climate Change 2007: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Solomon, S., Ed., Cambridge Univ. Press, New York, Calmanti S., Artale V and A. Sutera. North Atlantic MOC variability and the Mediterranean outflow: a box-model study; TELLUS A, 58A, , 2006; Curry, R., Dickson, B., Yashayaev, I., A change in the freshwater balance of the Atlantic Ocean over the past four decades. Letters to Nature 426, Enfield, D. B., A. M. Mestas-Nun ez, and P. J. Trimble (2001), The Atlantic multidecadal oscillation and its relation to rainfall and river flows in the continental US, Geophys. Res. Lett., 28,

167 Fusco, G., Artale V., Cotroneo Y.; Thermohaline variability of Mediterranean Water in the Gulf of Cadiz over the last decades ( ), Deep-Sea Research I 55 (2008) Giorgi, F., 2006: Climate change Hot-Spots. Geophysical Research Letters, 33, L08707, doi: /2006GL025734; Levitus, S., J.I. Antonov, and T.P. Boyer, 2005: Warming of the World Ocean, Geophys. Res. Lett., 32, L02604, doi: /2004gl Malanotte-Rizzoli, P., B. B. Manca, M. Ribera d Alcala`, A. Teocharis, S. Brenner, G. Budillon, and E. Oszoy, The eastern Mediterranean in the 80 s and in the 90 s: The big transition in the intermediate and deep circulations, Dyn. Atmos. Oceans, 29, , Mariotti, A., M.V. Struglia, N. Zeng and K.M. Lau; The hydrological cycle in the Mediterranean region and implications for the water budget of the Mediterranean Sea. J. of Climate 15, Marullo S., B. Buongiorno Nardelli, M. Guarracino, and R. Santoleri. Observing the Mediterranean Sea from space: 21 years of Pathfinder-AVHRR sea surface temperatures (1985 to 2005): reanalysis and validation. Ocean Sci., 3, , 2007; Marullo, S, V. Artale and R. Santoleri. The SST multidecadal variability in the Atlantic-Mediterranean region and its relation to AMO, accepted in J. of Climate, 2011; Millot, C., J.-L. Fuda, J. Candela, and Y. Tber, 2006: Large warming and salinification of the Mediterranean outflow due to changes in its composition. Deep-Sea Res. I, 53, Napolitano E., G. Sannino, V. Artale and S. Marullo; Modelling the baroclinic circulation in the area of the Sicily Channel: the role of stratification and energy diagnostics, J. Geophys. Res., VOL. 108, NO. C7, 3230, doi: /2002jc001502, 2003; Pinardi, N. and E. Masetti, 2000, Variability of the large scale general circulation of the Mediterranean Sea from observations and modelling: a review, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 158 (2000) ; POEM Group, General circulation of the eastern Mediterranean, Earth Sci. Rev., 32, , Polyakov, I.V., et al., 2005: One more step toward a warmer Arctic. Geophys. Res. Lett., 32, L17605, doi: /2005gl Potter, R.A., and M.S. Lozier, 2004: On the warming and salinification of the Mediterranean outflow waters in the North Atlantic. Geophys. Res. Lett., 31(1), L01202, doi: /2003gl Rahmstorf, S On the freshwater forcing and transport of the Atlantic thermohaline circulation. Clim. Dyn. 12, Rahmstorf, S Influence of Mediterranean Outflow on climate. Eos 79, Rayner, N. A.; Parker, D. E.; Horton, E. B.; Folland, C. K.; Alexander, L. V.; Rowell, D. P.; Kent, E. C.; Kaplan, A. (2003) Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century, J. Geophys. Res., Vol. 108, No. D14, /2002JD Reid, J. L,. 1979, On the contribution of the mediterranean sea outflow to the norwegian-greenland sea., Deep-Sea Research, Part A: Oceanographic Research Papers, 26(11 A Pt A), Rixen, M., J.M. Beckers, S. Levitus, J. Antonov, T. Boyer, C. Maillard, M. Fichaut, E. Balopoulos, S. Iona, H. Dooley, M.J. Garcia, B. Manca, A. Giorgetti, G. Manzella, N. Mikhailov, N. Pinardi e 166

168 M. Zavatarelli; 2005: The Western Mediterranean Deep Water: A proxy for climate change. Geoph. Res. Letters, 32, L12608, doi: /2005gl Roether, W.B, B. Manca, B., Klein, D. Bregant, D. Georgopulos, V. Beitzel, V. Kovacevic e A. Lucchetta; 1996: Recent changes in the Eastern Mediterranean deep waters. Science, 271, Rohling, E.J. e H. L. Bryden; 1992: Man-induced salinity and temperature increases in the Western Mediterranean deep water. J. of Geoph. Res., 97 (C7), Roussenov, E. Stanev, V. Artale and N. Pinardi: A seasonal model of the Mediterranean Sea General Circulation, Journal of Geophysical Research ocean, vol. 100, no. C7, , July 15, Send, U., J. Font, G. Krahmann, C. Millot, M. Rhein, and J. Tintore, Recent advances in observing the physical oceanography of the western Mediterranean Sea, Prog. Oceanogr., 44, 37 64, Struglia, M.V., A. Mariotti e A. Filograsso; 2004: River discharge into the Mediterranean sea: Climatology and aspects of the observed variability. J. of Climate, 17, Figure 1 - Principali componenti della circolazione mediterranea: in giallo l acqua atlantica che entra nel Mediterraneo (Modified Atlantic Water, MAW), corrente che dà vita alla circolazione mediterranea; in rosso l acqua intermedia che si origina presso il ciclone di Rodi e lungo la costa turca; infine, in blu la traiettoria dell acqua profonda che si genera nel Golfo del Leone e nell Adriatico meridionale. Queste traiettorie rappresentano la circolazione termoalina mediterranea (Figura tratta da Pinardi e Mosetti, 2000). 167

169 Figure 2 - Comportamento della Temperatura Superficiale del Mediterraneo dal 1854 ad oggi, elaborazione fatta con tre differenti banche dati climatologiche (Marullo et al., 2011) Figure 3 - Trends di salinità, temperature e densità del flusso di acqua Mediterranea a 1200 metri nel Golfo di Cadiz (Fusco et al., 2008) 168

170 MODELAMIENTO NUMÉRICO DE TSUNAMIS: ESCENARIOS, APLICACIONES y PERSPECTIVAS FUTURAS Juan González Carrasco (SHOA-Chile) 169

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182 CREACIÓN DE CAPACIDADES DE REACCIÓN ANTE RIESGOS DE TSUNAMI - CASO COLOMBIANO - Capitán de Navío Julián Augusto Reyna Moreno Oceanógrafo Físico, Secretario Ejecutivo Comisión Colombiana del Océano. Resumen Siendo Colombia un país con costas en el Océano Pacífico y en el Mar Caribe, se encuentra expuesta a la ocurrencia de fenómenos marinos que afecten sus costas y sus pobladores, por lo tanto sus organizaciones Estatales, lideradas por la Comisión Colombiana del Océano han trabajado para alcanzar progresos significativos en los últimos diez años respecto a la preparación de sus científicos y de su población ante un evento de tsunami. Introducción En Colombia se presentan fenómenos de origen geológico marino que afectan las costas, dentro de ellos dos tsunami han sido registrados en Tumaco, al sur de la costa Pacífica colombiana, el primero en 1906 y el segundo en 1979 (Caicedo, J. et al., 1997a). La Comisión Colombiana del Océano, organización responsable de asesorar al Gobierno nacional en políticas oceánicas y costeras, a la vez que coordina las diferentes instituciones del Estado para que se trabaje en una misma dirección por el desa rrollo nacional bajo la óptica estratégica del océano, ha venido desarrollando diversas estrategias para que se alcance el nivel de educación necesario para que la población sepa reaccionar de manera positiva ante la ocurrencia de un tsunami. Algunas de los desarrollos que ha alcanzado son la educación de profesionales en modelación matemática de pronóstico de la onda de tsunami en su arribo a la costa, preparación de mapas de inundación, elaboración de mapas de acceso a zonas seguras, educación de la población incluyendo ejercicios de simulacro, educación de dirigentes locales y regionales para la toma de decisiones ante este tipo de desastres y diseño y puesta en operación de un sistema nacional de alerta de tsunami, vinculado a otros sistemas internacionales para el mismo fin. Metodología Como metodología para el desarrollo e implementación del sistema nacional de alerta de tsunami, se tomó la determinación de realizar el trabajo necesario bajo dos 181

183 tipos de organizaciones grupales, una nacional que vinculara las instituciones que trabajan con oceanografía y geofísica, y la otra internacional, especialmente aquellas de las Naciones Unidas que tienen relación con el tema, siendo los esfuerzos dirigidos siempre por la misma organización central que fue la Comisión Colombiana del Océano. El proyecto debía iniciar con educación a nivel científico de geofísicos y oceanógrafos físicos para entender y evaluar el fenómeno bajo parámetros establecidos por el conocimiento de la ciencia en el mundo. Una vez que se contara con el conocimiento técnico y científico necesario en el país, se empezaría con recursos propios el entendimiento del fenómeno local y se iría migrando hacia fenómenos transoceánicos y redes mundiales de prevención de tsunami. Paralelamente se deberían desarrollar ejercicios de preparación de la población para reaccionar favorablemente y mitigar el riesgo por tsunami en el país. Al término del proyecto se obtendría entonces el Sistema Nacional de Alerta de Tsunami, con un alto componente educativo multinivel, que constituye el éxito de la reacción de la nación frente a este tipo de eventos catastróficos. Resultados Mediante cálculos matemáticos se llegó a conocer y evaluar lo ocurrido en Colombia en la Costa Pacífica del Sur, específicamente en Tumaco, durante el tsunami de 1979, empleando las rutinas desarrolladas por las Naciones Unidas para la modelación de ondas de tsunami, por la Universidad de Tohoku en Japón, conocidas en su conjunto como modelo TIME (Tsunami Inudndation Modelling for Exchange). Esta fase se inició hacia mediados de la década de los 90 por iniciativa del Observatorio Sismológico de Suroccidente (OSSO) y de Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas del Pacífico (CCCP-DIMAR) (Reyna, 1998). Sobre la base de los resultados de estas modelaciones se establecieron mapas de inundación para la población y se seleccionaron zonas seguras y rutas de evacuación para la población de Tumaco, estos resultados se consiguieron y difundieron a la población, hacia el año 2002 (CCCP, 2002). Conociendo la importancia de que este proyecto tuviera cubrimiento nacional y vinculación internacional con los sistemas de alerta del mundo, tras haber aprendido la lección que dejó el tsunami de Sumatra de 2004 (COI, 2010), se establecieron los contactos necesarios con la región de América del Sur sobre el Pacífico (Ecuador, Chile y Perú) a través de la Comisión Permanente del Pacífico Sur (CPPS), para aprender también las lecciones que ya tenían estos países por eventos similares ocurridos allí y apoyarse mutuamente en el desarrollo de un proyecto regional (CPPS, 2010). 182

184 Figura No. 1. Mapa de Inundación y zonas seguras de Tumaco (Fuente CCCP, 2005) De la misma manera se solicitó el apoyo de la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO, para revisar el proyecto del Sistema Nacional de Alerta de Tsunami con científicos especialistas que lo evaluaran como fueron el Dr. Masahiro Yamamoto (Consejero Senior de la Unidad de Coordinación de Tsunamis de la COI y exdirector del Departamento de Sismología y Tsunami de la Agencia Meteorológica del Japón y el Dr. Cesar Toro (Secretario Ejecutivo COI (UNESCO) para el CARIBE IOCARIBE). A medida que fue progresando en este sentido, la COI fue financiando otros proyectos para, implementar el sistema y optimizarlo (CCO, 2009). De manera paralela en el grupo de trabajo nacional, se fueron vinculando otras instituciones como la Dirección de Gestión de Riesgos (DGR), el Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS) y otros centros de investigación y universidades del país, al igual que se continuó el trabajo de educación de la población y de los gobernantes locales con el apoyo del Ministerio de Educación. La Vicepresidencia de la República fue también un factor determinante para impulsar y apoyar el proyecto, de esta manera los demás ministerios e instituciones miembros de la Comisión Colombiana del Océano se vincularon fortaleciendo el sistema nacional. En el 2010, la COI obtuvo financiación a través de un proyecto DIPECHO de la Unión Europea para la región de la CPPS, con el fin de generar nuevos talleres de educación para la población, realizar nuevos ejercicios de simulacro y adquirir e instalar sistemas de sirenas para prevenir a la población en un futuro evento de tsunami, en este caso se vinculó también la Cruz Roja de Colombia para facilitar los procesos de manejo financiero de los recursos internacionales (CCO, 2010). Por su parte el grupo nacional fue adquiriendo e instalando equipos de medición de nivel del mar y sensores sísmicos adecuados, de medición y transmisión de datos 183

185 en tiempo real para integrarlos a las redes mundiales y vincularse así de manera recíproca con otros países con el fin de facilitar los sistemas de alerta temprana mundial y contar con el apoyo de dichas redes en caso de eventos transoceánicos. Igualmente con el apoyo de la Dirección General Marítima se creó el Centro de Alerta de Tsunami, que está preparado con atención 24/7 para atender alertas o alarmas de tsunami e informar a los organismos de gestión de riesgos del país sobre la situación evaluada para que se tome la decisión de evacuación o no conforme a los protocolos establecidos para tal fin (DIMAR, 2010). El objetivo general del Plan es reducir el riesgo por tsunami en las costas colombianas a partir de la implementación de estrategias tendientes a: Mejorar el conocimiento del riesgo. Garantizar un sistema de alerta temprana eficaz. Adelantar acciones de prevención y mitigación. Fortalecer la capacidad de respuesta y recuperación. Promover la participación y socialización del conocimiento del riesgo, por parte de las comunidades, garantizando la participación de estas en los procesos de gestión del riesgo. Como se puede notar el componente educativo es fundamental y fue tenido en cuenta permanentemente como base para los buenos resultados finales del proyecto (CCO, 2010). Durante los últimos años la DIMAR CCCP ha capacitado alrededor de personas en la zona, de manera directa, y sus familias, de manera indirecta, para la reacción ante este fenómeno natural; mediante el diseño e implementación de un plan de socialización entre la población escolar de Tumaco (CCCP, 2010). Figura No. 2 Cartillas empleadas para el proceso educativo a la población, la de la izquierda diseñada por DIMAR y la de la derecha diseñada por COI UNESCO y adaptada por la CCO (Fuente DIMAR-CCO, 2010). 184

186 La Dirección de Gestión del Riesgo, en los años 2004 y 2005, realizó mediante convenio con la Fundación Promotora Zona Económica Especial de exportación de Tumaco, la socialización del Plan de emergencia y del Plan de Contingencia por sismo, licuación y tsunami de Tumaco para lo que se desarrollaron las siguientes actividades: Socialización a nivel institucional y comunitario del Plan de Emergencia y del Plan de Contingencia por sismo, licuación y tsunami. Estrategia de comunicaciones que incluía: Video Tumaco conoce el riesgo, transmitido por el canal local CNC y entregado a entidades del CLOAPD, instituciones educativas, Juntas de acción comunal y organizaciones de base. Cartilla de comunicación y pedagogía en desastres (material dirigido a profesores y comunicadores). Cartilla resumen del PLEC. Afiche con el mapa de las zonas de menor exposición para las evacuaciones. Afiche con las instrucciones de respuesta. Cuñas de radio. Así mismo, desde el 2007 la DGR ha venido socializando la temática de planes locales de Emergencia y Contingencia por tsunami, en los municipios de Mosquera, Santa Bárbara, la Tola, El Charco, Guapi, Timbiquí, Buenaventura, Juradó, Bahía Solano, Litoral del San Juan, Bajo Baudó y Nuquí, espacios dirigidos a los miembros de los Comités Locales para la Prevención y Atención de Desastres, así como a representantes de las comunidades. En cuanto a la preparación nacional e internacional para atender alertas de tsunami se establecieron dos trabajos, el de carácter internacional que trató la atención de los ejercicios Pacific Wave y el de carácter nacional para la realización de simulacros de tsunami. La coordinación de los ejercicios Pacific Wave estuvieron a cargo de la Corporación OSSO y participaron diferentes entidades del orden nacional competentes en el tema, entre las que se encuentran; la DGR, DIMAR, INGEOMINAS, Instituto de Hidrología, Meteorología Estudios ambientales (IDEAM) y la Comisión Colombiana del Océano - CCO. Los ejercicios en Colombia se realizaron con todos los pasos y actividades de un caso de alerta real, exceptuando sólo el último paso; la notificación al público y el inicio de actividades de respuesta que involucran a la población (CCO, 2010). En cuanto a los ejercicios de simulacro realizados en el sistema nacional, se han efectuado de la siguiente manera: 1 de abril de 2005 Tumaco (presimulacro). 29 de abril de 2005 Tumaco, I Simulacro. 185

187 13 de agosto de 2009 Tumaco. II Simulacro y primero con participación internacional (COI y CPPS). 7 de octubre de 2010 Tumaco, III Simulacro y segundo con participación internacional. La participación de diferentes instituciones del Estado ha sido definitiva para lograr los buenos resultados en estos ejercicios y dentro de ellos cabe destacar el trabajo de Vicepresidencia de la República, DIMAR, INGEOMINAS, DGR, Armada Nacional y Policía Nacional, entre otros. Figura No. 3 II Simulacro de tsunami en Tumaco, 13 de agosto de Tras el sismo de Perú del 15 de agosto de 2007, se generó una situación de confusión en el país debido a que ese momento se encontraba en gestación el Sistema Nacional de Alerta de Tsunami y se emitió una falsa alarma de evacuación, con lo que se pudo comprobar que la población de Tumaco se encontraba bien preparada, ya que actuaron de manera controlada y positiva ante esta falsa emergencia, mientras que en otras poblaciones ubicadas más al norte, como Buenaventura, se detectó la falta de conocimiento y preparación. Ante estos hechos, a pesar de que se tenía planeado para años subsiguientes, se empezó de manera adelantada, en 2010, a trabajar también en la preparación de las otras poblaciones para que alcanzaran niveles iguales o similares al de de Tumaco en cuanto a mitigación de tsunami. Por ese motivo con el proyecto DIPECHO 2010, se coordinó el apoyo internacional con el fin de que además de continuar procesos educativo y de mejoramiento de las condiciones de alarmas para Tumaco, se incluyera también la revisión internacional del Plan Local de Emergencia y Contingencia para Tsunami de Buenavantura. 186

188 Conclusiones Los procesos de planeación, organización, diseño y puesta en marcha de un sistema nacional de alerta de tsunami deben tener un componente nacional y uno internacional de tal manera que permita la articulación de otros sistemas mundiales para el apoyo mutuo de los países ante estas catástrofes. El factor educativo es fundamental en los procesos de preparación de los diferentes grupos involucrados en la puesta en funcionamiento de un sistema nacional de alerta de tsunami, para ello se deben considerar al menos cuatro grupos de educación que son: científicos, técnicos, políticos y gobernantes y población general. Para la educación de la población general se deben tener en cuenta dos factores principales, el primero es que la educación a partir de los niños, es motivadora y multiplicadora de los esfuerzos por lograr este objetivo en la población adulta y el segundo es que la realización de simulacros es necesaria para que la teoría quede claramente entendida por la población y sepan reaccionar con seguridad ante una emergencia real de tsunami. La vinculación de los tomadores de decisiones en procesos educativos y de sistemas de alertas de tsunami u otras amenazas costeras es fundamental para que la operatividad de sistema sea precisa y se eviten pérdidas de vidas o materiales debido a una inadecuada información o manejo de situaciones reales ante eventos de tsunami. BIBLIOGRAFíA Caicedo, J., H., Martinelli, B., Meyer, H., Reyna, J.A., (1997a). Simulaciones numéricas de propagación de tsunami para la costa Pacífica Colombiana. Disponible en: CCO. Informes de gestión ambiental marina, Comisión Colombiana del Océano, CCO. Informes de gestión ambiental marina, Comisión Colombiana del Océano, CCCP. Ejercicios de simulacro de tsunami (2010). Disponible en DIMAR. Centro de alerta de tsunami (2010). Disponible en Reyna, J. Simulación Numérica de un Tsunami de Origen Lejano en su Aproximación a la Costa Pacífica Colombiana. Boletín Científico. Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas, Cartagena ISSN: ed: Colciencias Invemar CIOH, v.19 fasc.1 p

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190 ROL DEL INSTITUTO GEOFíSICO DEL PERÚ EN EL SNAT y EL TSUNAMI DE PISCO DE 2007 Sheila Alodia yauri Condo (IGP-Perú) 189

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