CARACTERIZACIÓN Y ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA DE LA REGIÓN ANDINA

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1 Meteorología Colombiana N4 pp Octubre, 2001 Bogotá D.C. ISSN CARACTERIZACIÓN Y ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA DE LA REGIÓN ANDINA GERMÁN NARVÁEZ-BRAVO Grupo de Investigación en Meteorología - Universidad Nacional de Colombia Postgrado en Meteorología - Universidad Nacional de Colombia GLORIA LEÓN-ARISTÍZABAL Profesora Asociada, Departamento de Geociencias-Facultad de Ciencias-Universidad Nacional de Colombia Narváez, G., & G. León. 2001: Caracterización y zonificación climática de la Región Andina. Meteorol. Colomb. 4: ISSN Bogotá, D.C. Colombia. RESUMEN Esta nota contiene una descripción de los principales patrones atmosféricos que influyen en la región Andina colombiana y que ejerce un papel determinante en el comportamiento del clima, los cuales fueron utilizados para realizar una zonificación climática de esta región, dándole un enfoque atendiendo a su génesis y complementándola con la observación. Palabras Claves: Región andina, zonificación climática, zona de confluencia intertropical, clima, vientos alisios. ABSTRACT This note contains a description of the main atmospheric controls that influence in the Colombian Andean region and that exercises a determinant paper in the behavior of the climate, which were utilized to do a zonificación climatic of this region, with a focus attending to its genesis and complementing it with the observation. Key words: Andean region, climatic zonification, climate, equatorial, mountain, intertropical convergence zone, trade wind. 1. INTRODUCCIÓN Las clasificaciones climáticas de tipo genético, utilizadas en las ultimas décadas por Flohn (1968) y Strahler (1975) se fundamentan en definir los diferentes climas haciendo énfasis en la descripción de los patrones generales de circulación. Strahler (1975), afirma que existen cinco bases físicas para clasificar los diferentes climas de la tierra. La primera de estas es la radiación neta la cual está en función de la latitud y de la variación en la inclinación del eje terrestre durante el año. La temperatura es la segunda variable tenida en cuenta por Strahler, quien a la vez establece tres grupos mayores de clima según este parámetro: Climas uniformes de latitudes bajas (lluviosos), climas de latitudes medias con dos estaciones, una de verano y otra de invierno, y finalmente los climas secos de latitudes altas. En la zona ecuatorial, exceptuando las zonas de montaña, ningún mes del año presenta una temperatura inferior a 18ºC. La precipitación es una importante variable que ha definido siete grandes regiones en el globo: la zona húmeda ecuatorial, los estrechos cinturones costeros de alta precipitación, los desiertos tropicales, desiertos y estepas interiores continentales de latitudes medias, las regiones húmedas subtropicales, las costas húmedas occidentales de los continentes en latitudes medias; y finalmente la zona ártica y de desiertos polares. El análisis del balance de humedad en los suelos, es según Strahler (1975), una base más para la clasificación climática. Esta técnica describe y analiza la variación de la precipitación y la evapotranspiración estableciendo un balance hídrico con sus respectivos excesos y déficits. Por último encontramos que la vegetación y los tipos de suelos pueden ser considerados como elementos principales para clasificar un clima ya que la vegetación es un indicador de la humedad y la temperatura, mientras que los suelos hacen parte de un complejo sistema interac-

2 122 METEOROLOGÍA COLOMBIANA N 4, OCTUBRE 2001 tuante entre las características geológicas, fisiográficas, vegetacionales y climáticas. Aunque la zona Andina colombiana está localizada en la región ecuatorial caracterizada por la influencia principalmente de la zona de convergencia intertropical y los vientos alisios, las clasificaciones climáticas apenas han tenido en cuenta a las cordilleras ubicándolas dentro del grupo de climas fríos o fríos húmedos. Parte de este trabajo mostrará que dicha generalización no está acorde con las condiciones reales de las principales variables meteorológicas que definen el clima en la zona Andina colombiana. 2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA REGIÓN ANDINA Los Andes forman en Colombia tres ramales conocidos como Cordillera Oriental con 1500 Km de longitud, 200 Km de ancho en la parte más amplia y altura promedio de 1500 y 4500 m; Cordillera Central con 850 Km de longitud, ancho aproximado de 100 Km y alturas entre 3000 y 5100 m; y la Cordillera Occidental con 820 Km de longitud, 70 Km de ancho y entre 1500 y 5000 m de altura. (IGAC, 1989). El eje principal de las cordilleras presenta una dirección de sur a norte y nordeste (este ultimo especialmente en la Cordillera Oriental). El hecho de existir un cinturón montañoso que separa la región del Pacífico de la Orinoquia - Amazonia, es determinante para establecer condiciones locales de circulación debido al ascenso orográfico de las masas de aire procedentes de estas zonas; igualmente afectará las condiciones meteorológicas de los valles interandinos del Magdalena y Cauca, dispuestos en el mismo sentido que las cordilleras. Dado que el clima regula en forma importante la distribución potencial de la vegetación, para la zona Andina se han establecido cuatro grupos de vegetación así: Tipo ecuatorial, subandino, andino y páramo. Cada uno de estos grupos se distribuyen altitudinalmente en forma discontinua, ya que las condiciones climáticas en las vertientes de las cordilleras son diferentes, por lo cual se obtienen prácticamente seis perfiles de variación climática y vegetacional por cada uno de los flancos de las cordilleras (Tabla 1). La información que se presenta a continuación podrá ser confrontada con la clasificación climática de la parte tres con el fin de visualizar con mayor detalle la interacción entre vegetación, tipo de relieve, variables meteorológicas y circulación atmosférica. Se observa que en algunos casos existen diferencias en la distribución de la vegetación a través de los diferentes pisos altitudinales. Esto se explica debido a la forma como cada vertiente es o no influenciada por masas de aire, como los alisios, las corrientes húmedas ascendentes desde el valle del Magdalena o fenómenos de mesoescala en el Pacífico. Es así como el límite superior de la vegetación ecuatorial asciende a mayor altura en la vertiente occidental de la Cordillera Oriental. Esto se debe al aporte de humedad desde el Magdalena medio el cual se inicia a una menor altura que en el flanco oriental. El aporte de humedad permite que la temperatura decrezca en forma similar al gradiente adiabático húmedo, conservando calor a través de las laderas y permitiendo la expansión de este tipo de vegetación. Sin embargo existen otras características en el flanco oriental de la Cordillera Oriental que condicionan la distribución de los pisos vegetacionales. De acuerdo a lo expuesto por Flórez & Jiménez (1993) la vertiente oriental es más húmeda que la occidental, no obstante, es más abrupta y sus pendientes son mucho más altas lo cual afecta el cambio de la temperatura con la altura, alcanzándose menores temperaturas a más baja altura en este lado, que en el flanco del valle del Magdalena. Es así como la distribución de la vegetación no solo está sujeta a las variaciones de humedad, sino también al cambio de la temperatura con la altura en zonas montañosas, aún así, la vertiente en mención posee una mayor cobertura de bosque en condiciones naturales. En el caso de piso subandino de la Cordillera Central, se observa que este comienza a mayor altura en la vertiente oriental, esto es debido a la influencia de los vientos alisios que sobrepasan la Cordillera Oriental, llegando hasta la Cordillera Central permitiendo así un mayor aporte de humedad, lo que a su vez facilita la extensión en altura del piso ecuatorial. Finalmente se observa que para las vertientes más húmedas (oeste de la Cordillera Occidental y este de la Cordillera Central), el bosque andino alcanza alturas superiores a las de las laderas contrarias favorecidas por el menor gradiente de temperatura, y en el caso de la Cordillera Occidental, por la humedad de los sistemas de mesoescala en el Pacífico, los cuales interactúan con dicho sistema montañoso. Mientras tanto en la Cordillera Central, son los vientos alisios los que mayor humedad aportan a la vertiente oriental. Tabla 1. Distribución altitudinal en metros de los grupos de vegetación en los andes colombianos Cordillera Occidental Cordillera Central Cordillera Oriental Tipo Limite Inferior Límite Superior Limite Inferior Límite Superior Limite Inferior Límite Superior Ecuatorial 1150 al W 450 al W 1350 al W al E 550 al E 1100 al E Subandino 1100 al W 1050 al W 2450 al W al E 950 al E 2300 al E Andino 2700 al W 3750 al W 2300 al W al E 3900 al E 1900 al E Páramo Fuente: Salamanca (1983)

3 NARVÁEZ & LEÓN: CARACTERIZACIÓN Y ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA DE LA REGIÓN ANDINA ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA EN LA ZONA ANDINA Teniendo en cuenta que la variación de la temperatura en la región Andina está prácticamente relacionada con el cambio en la altura, la clasificación climática se basará especialmente en las diferencias de humedad y precipitación generadas por las circulaciones locales y zonales que afectan la zona en mención. Mesa, Poveda & Carvajal (1997) han elaborado un análisis más o menos detallado sobre las características climáticas regionales y locales de la zona Andina basándose en parte en la circulación de los vientos alisios, el sistema de mesoescala del Pacífico y la zona de convergencia intertropical. Según Snow (1976), citado por Mesa, Poveda & Carvajal (1997), la región Andina es como una isla seca en un mar de lluvia excluyendo las laderas exteriores (vertiente oeste de la Cordillera Occidental, vertiente este de la Cordillera Oriental y las estribaciones al norte de las tres cordilleras), siendo la precipitación cercana a 1500 mm por año. En las laderas exteriores se exceden los 3000 mm/año hacia el oriente y norte, mientras que hacia el occidente se superan los 6000 mm/año). Analizando la información referida anteriormente y confrontando los datos de algunas estaciones representativas se elaboró la siguiente zonificación climática de la región Andina (Fig.1). A B C D Vertiente y piedemonte andino-amazónico y andino orinoquense condicionado por los alisios Vertiente y piedemonte andino-pacífico condicionado por complejos convectivos de mesoescala Estribaciones húmedas con lluvias por ascenso orográfico de masas de aire Altiplanos fríos con circulaciones locales E Valles cálidos semihúmedos F Vertientes húmedas de alta montaña G Zonas intrandinas altamente influenciadas por la ZCIT Figura 1. Zonificación climática de la zona Andina colombiana Vertiente y piedemonte andino-amazónico y andinoorinoquense condicionado por el ascenso forzado de los alisios Vertiente y piedemonte andino-pacífico condicionado por complejos convectivos de mesoescala Estribaciones húmedas con lluvias por ascenso orográfico de masas de aire Altiplanos fríos con circulaciones locales Valles cálidos semihúmedos Vertientes húmedas de alta montaña Zonas intrandinas altamente influenciadas por la zona de confluencia intertropical - ZCIT 3.1. Vertiente y Piedemonte Andino- Amazónico y Andino-Orinoquense Condicionado por los Alisios (A) La Cordillera Oriental sirve en su flanco del este como una barrera que obliga al ascenso forzoso de las masas de aire conducidas por los vientos alisios del este y no-

4 124 METEOROLOGÍA COLOMBIANA N 4, OCTUBRE 2001 reste. Es así como se encuentra una franja lluviosa que se extiende desde el piedemonte llanero y amazónico hasta cerca de los 2500 m de altitud. Según IGAC (1989), en las partes más bajas y altas de este cinturón se presentan entre 3000 y 4000 mm/año y a mitad de ladera pueden darse precipitaciones superiores a 4000 mm/año. Mesa, Poveda & Carvajal (1997), establecen que en estas laderas, la máxima precipitación ocurre a una altitud no mayor a 1500 m. Si la lluvia es primordialmente nocturna, esta elevación es mucho menor; si ocurre en la tarde entonces el máximo es cercano o por encima de los 1000 m. Por encima de los 3000 m de altura, la lluvia es inferior a los 1000 mm/año. La temperatura se distribuye principalmente condicionada por las diferencias altitudinales. Su gradiente, como se dijo antes, es más fuerte que en el flanco occidental de la cordillera Vertiente y Piedemonte Andino-Pacífico Condicionado por Complejos Convectivos de Mesoescala (B) En el Pacífico colombiano se desarrollan sistemas convectivos que tienen un ciclo de vida de 18 a 36 horas. Estos sistemas dan lugar a cielos nublados con precipitaciones de variada intensidad y por lo tanto hacen disminuir la amplitud de la temperatura diurna por la ausencia de radiación solar directa (León, Zea & Eslava, 2000). De forma similar en la vertiente oeste de la Cordillera Occidental, las masas de aire húmedas desarrolladas en el Pacífico y transportadas hacia el este presentan un ascenso orográfico forzoso produciendo intensas lluvias en las estribaciones de la Cordillera. Aunque la mayor parte de la precipitación no se presenta en las laderas (al contrario que en la Cordillera Oriental, donde las lluvias son superiores a los 4000 mm) se encuentra que en el piedemonte pacífico la precipitación es superior a 6000 mm (Fig.2). El gradiente de temperatura está regulado para la altitud, sin embargo la alta humedad de la región pacífica adyacente define que la temperatura varíe de acuerdo con la tasa del gradiente adiabático húmedo. Figura 2. Esquema que muestra la interacción entre los vientos sobre el occidente y el centro de Colombia. Nótese la penetración de los vientos por la costa del Océano Pacifico y la interacción de éstos con los vientos predominantes del este, provenientes del mar Caribe y la cuenca Amazónica. La mancha húmeda del norte de Suramérica puede ser entendida en términos de tal interacción. Tomado de López y Howell (1967), pag. 31. Fuente: Mesa, Poveda & Carvajal (1.997) 3.3. Estribaciones Húmedas con Lluvias por Ascenso Orográfico de Masas de Aire (C) En las estribaciones localizadas al norte de la Cordillera Occidental y Central existe una zona húmeda de transición entre la denominada región Caribe y la Andina. El origen de esta humedad es esencialmente el viento bajo proveniente del Caribe. Hay dos mecanismos particulares que inician las fuertes lluvias, en el día, el ascenso orográfico seco sobre las laderas explica áreas con lluvia anual en exceso de 4000 mm en las estribaciones de la Cordillera Occidental y parte de la Central. De noche, las zonas más bajas cercanas a la confluencia del río Nechí con el Cauca están afectadas por el descenso de aire frío proveniente de la montaña antioqueña, lo cual induce convergencia a bajo nivel (Mesa, Poveda & Carvajal, 1997). Esto explica la precipitación del orden de 4000 mm/año. La temperatura está regulada por el incremento de altitud, no obstante tiende a presentar temperaturas altas de día debido a la influencia del aire ascendente desde el Caribe. Las épocas secas y húmedas de esta zona son establecidas principalmente por el paso de la ZCIT con dos períodos lluviosos, uno en el segundo trimestre del año y el otro en octubre Altiplanos Fríos con Circulaciones Locales (D) Son tres, el altiplano cundiboyacense, el de Paletará (Cauca) y el altiplano de Túquerres e Ipiales (Nariño). Están localizados entre 2500 y 3000 m de altura correspondiéndoles temperaturas entre 9 y 12 C, con alta ocurrencia de heladas durante las temporadas secas, cuyas características de cielos despejados o escasa nubosidad con humedad del aire muy baja favorecen la pérdida de radiación terrestre en las horas de la noche y madrugada. La época con las condiciones propicias para que se registren temperaturas por debajo de 0ºC, se presenta entre diciembre y febrero para la parte central, y a mitad de año para los altiplanos del sur (IDEAM, 1998). Aunque regionalmente están influenciados por la ZCIT, la cual define dos períodos lluviosos entre marzo y mayo, y entre octubre y noviembre; de acuerdo a Mesa, Poveda & Carvajal (1997), los altiplanos y especialmente el cundiboyacense presenta alta nubosidad diurna la cual no es productora frecuente de lluvia en relación con otras áreas en la región Andina. En estos altiplanos caen alrededor de 1000 mm/año y es común que se presenten procesos convectivos locales que favorecen el desarrollo de nubes de lluvia y tormentas en horas de la tarde. En el caso de los altiplanos de Túquerres Ipiales y de Paletará, el relieve es un factor condicionante del viento por eso, aunque la dirección dominante durante el año es este, existen meses en que se presentan vientos desde el norte e incluso del oeste, esta última circunstancia está ligada a la influencia de corrientes ascendentes desde el Pacífico hacia el altiplano nariñense, mientras que en el altiplano cundiboyacense, vientos del oeste son producto del efecto valle-montaña, el cual establece corrientes de viento que ascienden desde el valle del Magdalena, aproximadamente después de las 11:00 de la mañana como una consecuencia del calentamiento diferencial entre estas dos zonas Valles Cálidos Semihúmedos (E) Correspondientes al Magdalena y Cauca, es común que se presenten en estas zonas brisas de valle y montaña. Según Eslava (1993), estas brisas son el resultado de la

5 NARVÁEZ & LEÓN: CARACTERIZACIÓN Y ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA DE LA REGIÓN ANDINA 125 diferencia de temperatura entre el aire situado sobre las pendientes y el que se encuentra sobre el centro del valle, son corrientes superficiales que se desarrollan subiendo sobre las montañas en el día y bajando hacia el valle en la noche. En las áreas más amplias de los valles se generan nubes estratificadas durante la mañana y nubes de convección profunda durante las tardes y primeras horas de la noche que generan tormentas eléctricas nocturnas. Sin embargo los valles del Magdalena y Cauca en su parte baja sirven de vías de acceso de humedad hacia las vertientes de las cordilleras. Según Mesa, Poveda & Carvajal (1997), la lluvia, derivada de las intrusiones de aire húmedo hacia la cordillera, ocurre principalmente en las laderas y no en el fondo del valle. Entre seis y siete grados de latitud norte caen más o menos 3000 mm/año. Aguas arriba del Magdalena medio, las condiciones de humedad van disminuyendo encontrándose solo pequeñas áreas más húmedas hacia las laderas altas de la cuenca del Saldaña. Es importante la zona de tendencia seca del fondo del valle, ubicada entre Tolima, Huila y Cundinamarca la cual se debe principalmente a la subsidencia de los vientos en el lado de sotavento (flanco occidental de la Cordillera Oriental). La zona de alta precipitación ubicada en el nororiente antioqueño se debe principalmente a la convección nocturna causada por los altiplanos del este, de donde provienen masas de aire frío que refuerzan la convergencia en superficie. Mesa, Poveda & Carvajal (1997), afirman que el valle del Cauca por ser más estrecho y alto, es más seco encontrándose lluvias en el fondo del valle de alrededor de 1000 mm/año, y en las laderas se forman estrechas bandas con precipitaciones de hasta 2000 mm/año Vertientes Húmedas de Alta Montaña (F) Ubicadas por encima de los 2500 m de altura, la temperatura oscila entre 12 y 17 C en la parte baja hasta ser inferior a 6 C por encima de los 3500 m. Estas vertientes prácticamente se localizan en la Cordillera Central y las partes altas de la Cordillera Occidental (Fig.2). Para la primera existen dos condiciones que permiten la existencia de precipitaciones considerables en altura: El aporte de humedad desde los valles y el paso de masas de aire húmedas desde la Orinoquia y el Pacífico favorecido por las bajas alturas de las Cordilleras Oriental y Occidental. En la Cordillera Occidental hay una estrecha franja de precipitaciones superiores a las existentes en el valle, lo cual está relacionado con la influencia de las nubes de tipo orográfico que se desarrollan en la vertiente pacífica de la cordillera. De todas formas, al igual que toda la región Andina, dichas vertientes están bajo la influencia de la ZCIT con los períodos húmedos y secos anteriormente mencionados Zonas Intrandinas Altamente Influenciadas por la ZCIT (G) Aunque en general toda la región Andina está condicionada por el paso de la ZCIT, las áreas mencionadas en esta categoría son aquellas que no presentan características específicas de circulación sino que sus períodos lluviosos y secos así como los vientos dependen únicamente del comportamiento de la ZCIT. Estas zonas corresponden al Nudo de los Pastos, Macizo Colombiano, norte de la Cordillera Oriental y áreas reducidas en las tres cordilleras. Estas zonas por lo general cubren un rango altitudinal amplio, que va desde los 500 hasta los 5000 m. Las precipitaciones, al igual que en toda la región Andina, no son significativamente altas y varían entre 600 mm en los valles secos del Patía y Chicamocha, 1200 mm en la parte central de Santander y 2200 mm en la zona del Macizo Colombiano; esta última es un área productora de nubes de tipo orográfico, pues ascienden por ahí las masas de aire que son conducidas por el valle del Magdalena, el Cauca, el Patía y la vertiente amazónica. 4. CONCLUSIONES Analizando la interacción ya nombrada entre el relieve, la circulación del aire local, las diferencias de radiación y los sistemas meteorológicos, se puede concluir que el clima de la región Andina está condicionado dominantemente por: Las diferencias altitudinales de las cordilleras y la pendiente de las laderas. La Zona de Convergencia Intertropical. Los vientos alisios del este y noreste. Los sistemas convectivos de mesoescala del Pacífico. Las brisas cálidas del Caribe. Las brisas Valle Montaña. Procesos convectivos locales. Ascenso orográfico forzado. Enfriamiento nocturno en épocas secas con ocurrencia de heladas para zonas con elevaciones superiores a 2500 m. Reconocimientos Trabajo realizado dentro del marco del Grupo de Investigación en Meteorología - U.N., que cuenta con el apoyo financiero de COLCIENCIAS y el BID, contrato COLCIENCIAS-U.N. No.364/2000. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Eslava, J. 1993: Apuntes de climatología y diversidad climática. Universidad Nacional de Colombia, Santafé de Bogotá pp Flohn, H. 1968: Clima y tiempo. Biblioteca para el Hombre Actual, Ediciones Guadarrama, Madrid. Flórez, A. & L. Jiménez. 1993: Modelo de correlación altitudinal entre la temperatura estabilizada del suelo y la temperatura del aire. ZENIT (4):13-22 Gente Nueva, Santafé de Bogotá. IDEAM. 1998: El medio ambiente en Colombia. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. Bogotá. 495p. IGAC. 1989: Atlas básico de Colombia. Instituto Geográfico Agustín Codazzi, Bogotá pp

6 126 METEOROLOGÍA COLOMBIANA N 4, OCTUBRE 2001 León, G., J. Zea & J. Eslava. 2000: Sistemas Sinópticos de la Amazonía y del Pacífico. Meteorología Colombiana (2): Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Mesa, O., G. Poveda G. & L. Carvajal. 1997: Introducción al clima de Colombia. Universidad Nacional de Colombia, Medellín pp Salamanca, S. (1983): Distribución altitudinal de la vegetación en los andes centrales de Colombia. EN: Análisis Geográficos 2. Fundamentos para la definición de pisos bioclimáticos. IGAC, Bogotá 104 p. Strahler, A. 1975: Physical Geography. John Wiley and Sons. 4a ed. USA, 643 p. Fecha de recepción: 3 de mayo de 2001 Fecha de aceptación: 8 de junio de 2001