Predicciones climáticas: Señales de impacto en la región pampeana

Transcripción

1 Predicciones climáticas: Señales de impacto en la región pampeana Olga C. Penalba Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos Universidad de Buenos Aires El tiempo siempre ha sido una gran preocupación para la humanidad, especialmente en aquellas regiones propensas a recibir su impacto. Nuestra incapacidad para controlarlo nos ha llevado a través de los años a intentar medirlo, compararlo con años anteriores y, más aún, intentar predecirlo. Cuando hablamos del tiempo nos estamos refiriendo a las condiciones de la atmósfera (temperatura, presión, humedad, nubes, precipitación, visibilidad y viento) en un momento y lugar determinado. Al considerar estas observaciones en un intervalo de tiempo prolongado, como por ejemplo varios años, entonces estamos hablando del clima de una región o lugar en particular. El concepto de clima también involucra extremos del tiempo tales como olas de calor y frío, inundaciones y sequías, que ocurren en esa región en particular. Predicción Climática Los esfuerzos de los científicos en relación con la predicción climática ha aumentado considerablemente en las últimas décadas. Esta predicción es posible debido al esfuerzo que ha existido para entender el sistema climático a partir de las observaciones de la atmósfera y los océanos y del desarrollo de modelos oceánicos-atmosféricos. Fuentes de predictabilidad La memoria de la atmósfera es corta. Un determinado proceso atmosférico puede ejercer su influencia en el tiempo futuro solamente hasta 5 a 10 días. Más aún, la atmósfera, rápida y ágil, reacciona a los cambios producidos en su entorno o a los cambios de temperatura de la superficie del mar en cuestión de días o semanas. Por lo tanto, la exactitud de las observaciones, proporcionando el estado inicial de la atmósfera, es importante para los pronósticos del tiempo a corto y mediano plazo. Sin embargo, en escala de tiempo estacional, aunque las condiciones iniciales de la atmósfera tienen influencia, su importancia es considerablemente menor. Esto no ocurre cuando otros elementos del sistema climático son tenidos en cuenta, como por ejemplo las condiciones de la superficie de los océanos. El océano, extenso y lento, tarda meses en alcanzar un nuevo equilibrio, permitiendo que la predicción del clima pueda extenderse a varias estaciones. La variabilidad climática más conocida en escala de tiempo estacional a interanual es el fenómeno El Niño-Oscilación Sur (ENOS), que será discutido con mayor detalle más adelante en este artículo. A partir de los años 80 son varios los estudios que han documentado la relación entre el ENOS y patrones anómalos de precipitación y temperatura en distintas regiones del globo. Sin embargo, esta relación no es constante para todos los eventos ENOS. El grado en el cual estos eventos extremos cambian el rango de variabilidad del clima local dependerá de la región, estación del año y también de la intensidad y distribución espacial del evento ENOS. A pesar de la gran influencia de este fenómeno extremo, el ENOS no es el único responsable de la variabilidad climática de una región, aunque si el más conocido. A partir de los años 70 se comenzó a estudiar el océano Atlántico tropical, observándose que cambios en la variación meridional de la temperatura de la superficie del mar puede cambiar la posición estacional de la zona de 1

2 convergencia inter-tropical, lo que impacta directamente sobre el clima local, especialmente en las lluvias del norte de Brasil y oeste de Africa. Un segundo modo de variabilidad existe en el Atlántico tropical, el cual parece ser independiente de la variabilidad mencionada anteriormente. Estudios demuestran que este modo de variabilidad puede afectar las lluvias de la región del Golfo de Guinea y el sur de Africa. La influencia en el clima de una región relacionada con el océano Indico es aún más difícil de determinar, debido a la fuerte relación existente entre la variabilidad de los océanos Indico y Pacífico tropical, relacionada a partir del fenómeno ENOS. Sin embargo, se han realizado estudios que sugieren que la variabilidad de la lluvia en la región de Africa ecuatorial está influenciada por el océano Indico. El Niño-Oscilación Sur Uno de los modos más simples y conocidos de variabilidad climática en escala interanual es el fenómeno El Niño-Oscilación Sur. Haciendo un poco de historia, a principios del siglo XIX el término El Niño era utilizado por los pescadores de las costas del Ecuador y Perú al referirse a la presencia de aguas más calientes que lo normal en sus costas, las cuales ocurrían en los meses cercanos a la Navidad, de allí su nombre. Con el correr de los años el término El Niño se lo comenzó a asociar con temporales de lluvias de gran intensidad pudiendo causar inundaciones, algunas de ellas devastadoras o con severas sequías e incendios forestales. Sin embargo, en algunas regiones El Niño es benefactor, se lo asocia con inviernos más templados a lo normal y temporadas de huracanes más leves. En la actualidad, el término ya no se utiliza para hacer referencia a un proceso local sino a cambios producidos en las condiciones oceánicas (cambios en la temperatura de la superficie del mar en la zona este del Pacífico ecuatorial: EL Niño-La Niña) y atmosféricas (cambios en el gradiente de presión y patrones del viento en el Pacífico tropical: Oscilación Sur). A este fenómeno se lo conoce como ENOS (El Niño-Oscilación Sur) o ENSO (del inglés El Niño-Southern Oscillation). El ENOS se presenta cuando cambian los patrones atmosféricos y oceanográficos de la zona tropical del Océano Pacífico. En años normales los vientos alisios soplan en dirección oeste absorbiendo el vapor de agua que se encuentra sobre el océano tropical y lo transportan de un lugar a otro (Figura 1). Los vientos alisios también empujan el agua caliente que se encuentra en la capa superior del océano tropical hacia el oeste. A medida que el agua caliente se acumula en el Pacífico occidental, el agua fría situada en las capas inferiores del Pacífico oriental asciende a la superficie y con ella la surgencia de aguas profundas, frías y ricas en nutrientes, favoreciendo la pesca. El aire húmedo sobre el agua caliente asciende, produciendo un descenso de la presión sobre el sector occidental del Pacífico ecuatorial. En los niveles más altos de la atmósfera, los vientos soplan de oeste a este descendiendo sobre la costa del Pacífico en Sudamérica. Este patrón océano-atmósfera provoca lluvias torrenciales en Indonesia y Asia, y una de las regiones más secas del mundo en la costa occidental en América del Sur. La Figura 1puede ir acá o más abajo dependiendo de la distribución del artículo en la hoja Con el fenómeno El Niño este patrón se invierte, los vientos alisios cesan, el agua caliente se mueve de oeste a este a través del Océano Pacífico, impidiendo el ascenso del agua Zona de convergencia inter-tropical: zona de convergencia de los vientos alisios. 2

3 fría situada en el fondo del océano (Figura 1). Como consecuencia, las temperaturas de la superficie del mar en el este aumentan y el agua de la superficie en el Pacífico oriental queda totalmente privada de los nutrientes, necesarios para mantener ciertas poblaciones de peces. A medida que El Niño evoluciona, se producen cambios significativos en la temperatura del agua: superficie del mar más fría que lo normal en el Pacífico ecuatorial oeste y más caliente que lo normal en el Pacífico ecuatorial este. El aire ascendente se desplaza hacia el este afectando los sistemas atmosféricos de gran escala. Luego de un par de meses se restablecen las condiciones oceánicas-atmosféricas normales o comienza un episodio La Niña. Durante estos eventos se produce un patrón anómalo pero inverso al que ocurre durante los eventos El Niño: temperaturas de la superficie del mar menores a los valores normales en el Pacífico oriental y temperaturas mayores en el Pacífico occidental. Figura 1 El intenso fenómeno de El Niño 1982/83 fue una dura prueba tanto para los habitantes de las regiones que sufrieron sus consecuencias como también para los científicos, quienes advirtieron que para un conocimiento más profundo de El Niño y para poder realizar un pronóstico a tiempo era necesario realizar una serie de observaciones más sistemáticas y detalladas. La comprensión de esta oscilación irregular, la que se produce cada 4 a 7 años, y sus consecuencias para el clima del planeta sólo ha sido posible en las últimas décadas, a medida que los científicos han comenzado a conocer la compleja relación existente entre el océano y la atmósfera. Esto se debió, por un lado, a partir del programa internacional TOGA (del inglés Tropical Ocean-Global Atmosphere, que comenzó en 1985) y las mediciones realizadas por satélites y barcos que permitieron tener una densidad importante de información sobre las corrientes oceánicas, el nivel del mar, las temperaturas del agua desde la superficie hasta 500 metros de profundidad, las temperaturas del aire, la humedad y la dirección y velocidad del viento. Por el otro, a partir del avance del desarrollo de los modelos oceánicos, atmosféricos y los potentes modelos conjuntos o acoplados. Estos modelos son capaces de dar un gran rango de variables atmosféricas (humedad, nubosidad, vientos, flujos de calor, etc), las cuales son útiles para las investigaciones climáticas tanto para el estudio de los procesos físicos de la atmósfera como así también para la predicción del clima. Sin embargo, estos modelos están limitados en el detalle espacial que pueden resolver: representan los procesos físicos a través de ecuaciones en puntos de grillas (distantes aproximadamente 200 km), no pudiendo resolver aquellos procesos, tales como convección y transferencia de calor, que ocurren en escalas más pequeñas que dicha resolución. Debido a la naturaleza caótica de la atmósfera no es posible conocer cómo ésta se comportará luego de un par de días. Por lo tanto, los pronósticos del tiempo a mediano y largo plazo y los pronósticos climáticos estacionales se presentan usualmente en términos probabilísticos, estimando la función de distribución de probabilidad (FDP) climática para distintas variables en una determinada estación del año. Una aproximación estadística simple para estimar la FDP estacional está basada en la probabilidad condicional, indicando la frecuencia relativa de la ocurrencia de una determinada variable bajo ciertas condiciones, como por ejemplo El Niño o La Niña. Para distintas estaciones pluviométricas de la pampa húmeda argentina se calculó la probabilidad de precipitación mensual de superar la mediana climática durante los 3

4 eventos El Niño y La Niña, separadamente [3]. En la Figura 2 se presenta el campo de esta probabilidad asociado a la precipitación del mes de noviembre. Se observa que durante los eventos El Niño la probabilidad de superar la mediana tiende a ser superior al 50%, mientras que para los eventos La Niña esta probabilidad es baja (más de la mitad de las estaciones presentan probabilidades inferiores al 40%). Figura 2 Impactos del ENOS en la Argentina No todos los fenómenos ENOS son iguales, varían en inicio, duración e intensidad. Más aún, la relación entre las condiciones oceánicas (El Niño-La Niña) y las atmosféricas (Oscilación Sur) no siempre es la misma y por ende su impacto debe ser distinto en las zonas afectadas. En Argentina varios investigadores estudiaron la relación entre las precipitaciones mensuales y el fenómeno ENOS bajo distintos enfoques [2], [3] y [4]. Resumiendo, existe una señal en las lluvias mensuales más nítida en el caso de los eventos La Niña que en los eventos El Niño. La señal más fuerte está concentrada entre los meses de setiembre del año El Niño o La Niña hasta enero del año siguiente, siendo la región del noreste argentino la que presenta la mayor señal de este impacto. Si bien El Niño 1997/98 fue el más intenso, alcanzando el mayor calentamiento del océano jamás registrado, no se reflejó en el impacto causado por la precipitación en la pampa húmeda y subhúmeda argentina (Figura 3). En esta Figura se presentan los desvíos respecto al valor medio total de la precipitación del mes de noviembre para los tres últimos eventos El Niño, dos de los cuales fueron los más intensos (1982/83 y 1997/98). De la figura se puede observar que los mayores desvíos de las precipitaciones del mes de noviembre estuvieron concentrados al norte de la provincia de Corrientes y Misiones, en el evento El Niño 1982/83, con desvíos superiores a 300 mm de lo que llueve en promedio en esa región. Sin embargo, la provincia de Buenos Aires registró menos precipitación que lo normal. Fue durante El Niño 1986/87 que prácticamente toda la pampa húmeda y subhúmeda estuvo afectada con desvíos positivos durante el mes de noviembre, alcanzando valores superiores a 200 mm de lo normal en la provincia de Entre Ríos y Corrientes. Figura 3 Es importante aclarar que no existen evidencias ciertas que el fenómeno ENOS sea el único responsable de las anomalías climáticas regionales. En la Argentina esta implicancia queda en evidencia al analizar los desvíos de precipitación del trimestre setiembre-noviembre, meses de mayor señal del ENOS. De la Figura 4 se observa que si bien existe una tendencia a observarse en años El Niño (La Niña) desvíos positivos (negativos), existen años neutros como el 1985 cuando se registraron importantes desvíos positivos (superiores a 200 mm) en estaciones de la provincia de Buenos Aires y el año 1999 cuando la estación Concordia registró un desvío de 236 mm. Figura 4 Finalmente, al analizar los impactos es conveniente separar los efectos extremos locales de aquellos extremos ocurridos fuera de la región analizada. Tal fue el caso de las 4

5 inundaciones provocadas por los excesos de caudales de los ríos mesopotámicos durante el evento El Niño 1982/83. Las extraordinarias lluvias en la cuenca superior de estos ríos produjeron caudales superiores a sus valores medios provocando importantes pérdidas económicas en el litoral argentino [1]. Comentario Final El análisis llevado a cabo pone en evidencia la gran variabilidad climática, temporal y espacial, del campo de precipitación que presenta la zona agrícola argentina por excelencia, introduciendo exigencias que se trasladan a los métodos de pronóstico. Esto indicaría que en un modelo de decisión se debe considerar cada mes en particular o estación del año, subregiones y/o propiedades específicas de la lluvia. Finalmente, si bien existe una relación entre la precipitación y los eventos ENOS, ésta no es bi-unívoca. Por lo tanto, los modelos de pronósticos requerirán de otros predictores que el fenómeno ENOS no incluye, al menos en forma evidente. Referencias [1] Camilloni I. y Barros V. (2000). J. of Hydrometeorology, 1, [2] Grimm A., Barros V. y Doyle M. (2000). J. Climate, 1, [3] Penalba O. C., Beltran A. y C. Messina (2000). Comunicación Personal. [4] Vargas, W.M., Penalba O.C. y J. L. Minetti (1999). Meteorologica, 24,

6 Figura 1: Esquema de la atmósfera en Arriba: condiciones normales: el aire se mueve hacia el oeste, asciende, se forman nubes convectivas en el Pacífico occidental dando lugar a fuertes lluvias. Abajo: condiciones de El Niño: los sistemas conectivos se desplazan hacia el este provocando precipitaciones irregulares en las costas occidentales de América. (NOAA/Environmental Research Labs, Pacific Marine Environmental Laboratory) Tonos rojos: temperaturas calientes del agua Tonos azules: temperaturas frías del agua 6

7 -30 La Niña El Niño to to to to to 1.00 Figura 2: Probabilidad de exceder la mediana climática,, para la precipitación del mes de noviembre para ambas condiciones extremas del ENOS / / / Figura 3: Desvíos de la precipitación del mes de noviembre respecto a la precipitación media total para tres eventos El Niño. 7

8 Ceres El Niño La Niña A. Neutros Concordia El Niño La Niña A. Neutros 9 de Julio El Niño La Niña A. Neutros Azul El Niño La Niña A. Neutros 8

9 Figura 4: Desvíos de la precipitación para el trimestre setiembre-noviembre para cada evento extremo ENOS y años neutros. 9