Diciembre 2013
Diciembre 2013
SEQUÍAS: LA FURIA MANIFIESTA DE LA NATURALEZA
Walter Ritter Ortiz
Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. Circuito exterior s/n, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan, México, D. F.
email:
walter@atmosfera.unam.mx .INTRODUCCIÓN
El agua es uno de los recursos renovables que ofrece la naturaleza al hombre, al mismo tiempo que es indispensable para la conservación de la vida, es también determinante para sus actividades productivas.
El agua es el ambiente donde se encuentran otros recursos (flora, fauna, minerales) cuya particularidad de mayor interés reside en que forma parte importante de todos los organismos tanto animales como vegetales y, por tanto, una tierra potencialmente fértil por sus características físicas y químicas, no sirve para fines agrícolas si carece de agua.
Una hectárea de bosque necesita de 20 a 50 toneladas de agua diariamente, una hectárea de trigo utiliza unas cuatro mil toneladas durante el ciclo del cereal; también se sabe que se necesitan más de 400 litros de agua para producir sólo un kilogramo de materia seca.
La industria exige volúmenes asombrosos.
Se necesitan de 250 a 500 litros de agua para fabricar un kilo de papel, de 300 a 600 para un kilo de acero y otro tanto para un kilo de fertilizante, todo lo cual transforma el equilibrio hídrico de una zona.
El agua en la vida doméstica también es importante, las necesidades del hombre han crecido fantásticamente y se estima que el consumo diario por persona es de 580 litros (Dorts, 1983).
La agricultura de temporal tiene como principal limitante la precipitación pluvial, tanto en cantidad como en distribución.
La lluvia, sin embargo, no siempre es el mejor parámetro para utilizarse en la caracterización agrícola de una región.
Las sequías y las inundaciones son el resultado de extremas fluctuaciones en el balance del agua, produciendo pérdidas económicas en actividades agrícolas e industriales.
LAS SEQUÍAS CRUCIAL FACTOR DE IMPACTO DE CIVILIZACIONES ANTIGUAS Y MODERNAS
Las sequías y las hambrunas son de los enemigos naturales más temibles del hombre y son mencionados frecuentemente en la historia de la humanidad.
La Biblia se refiere a hambrunas en la época de Abraham, Jacob, José, Ruth y muchos otros.
Gophna (1982) describe la rápida declinación de la cultura Ghasmilin debido a la sequía durante las épocas de la edad de bronce hace 5000 años, cuando las primeras ciudades aparecieron en la tierra de Palestina y nuevos productos agrícolas, tales como el olivo y la vid fueron introducidos.
Neuman (1977) señala que muchos vientos históricos han sido influenciados o se han hecho presentes debido a los efectos de las sequías incluyendo a la Revolución Francesa en 1879.
Das (1982) reporta sequías en la región del Monsón de la India tropical que causaron hambrunas y la migración de millones de personas varias veces en la historia.
Obasi (1986) se refiere a la gran sequía de 1958 en el noroeste de Brasil cuando 10 millones de habitantes tuvieron que migrar y dejar esta zona. Mitchell en 1979 señala las frecuentes sequías en el oeste de los Estados Unidos y el dust Bowl en 1930. Beran y Rodir (1985) presenta un resumen de numerosas sequías en Europa, incluyendo la de 1972 en la Unión Soviética.
DEFINICIÓN DE SEQUÍA Y SUS POSIBLES CAUSAS
Para definir sequía en forma universal y cuantitativa sería extremadamente difícil y debemos de admitir que las definiciones de sequía son casi tan numerosas como las publicaciones que se refieren a este tema; pero, en términos generales, la sequía es considerada como falta de suficiente agua para cumplir con las demandas.
Los términos son relativos y dependen de las condiciones locales tales como la distribución de especies de plantas, uso de suelo, industria, población humana y hábitats, ya que zonas como los desiertos y zonas áridas describen localidades con deficiencias continuas de agua; pero, bajo condiciones normales de precipitación, el índice de sequía debe ser igual a cero.
No debemos confundir las sequías que es un déficit de agua temporal con la aridez de una zona la cual está en función de tres parámetros climáticos: la lluvia, la temperatura y la evaporación. Las fronteras de las zonas áridas se da cuando la precipitación se iguala con la evaporación, aproximadamente o, alrededor de los 400 mm de precipitación. La evaporación está relacionada a muchos factores incluyendo la cantidad de humedad del suelo, tipo y textura del suelo, velocidad del viento, presión atmosférica, humedad relativa, cubierta vegetativa y uso del suelo. La evapotranspiración potencial representa la necesidad de agua en las plantas y da una guía útil del potencial agrícola y a la cantidad de lluvia e irrigación requerida, para un cultivo bajo condiciones climáticas dadas. Si no existe interferencia por animales u hombres, la vegetación indicará valores climáticos bajo condiciones de suelo similares.
Aún cuando el hombre juega un papel importante se puede observar que al final de un periodo de lluvia anormalmente alto, las esperanzas de la personas llegan a un punto tal que un retorno a las condiciones promedio puede ser considerado como sequía.
Otro posible intento de definir una sequía es en términos de un periodo de lluvia debajo de lo normal; sin embargo el término periodo no está definido y el término normal es aún más confuso.
Actualmente el término normal se menciona en muchas publicaciones como un valor promedio basado en medidas para un periodo de tiempo considerado; la confusión puede surgir cuando el promedio es usado como una normal con valor predictivo, ya que en muchas regiones los datos no están distribuidos normalmente y la noción de que una normal tenga valor predictivo sólo nos lleva a una mayor confusión.
Se han listado más de 60 definiciones de sequía, muchas de ellas basadas en anomalías de precipitación, otras en temperatura, evaporación, radiación solar, humedad del suelo y etapa de desarrollo de la planta.
Se debe entender que podemos considerar la sequía como una entidad que aunque no esté definida, actúa y tiene atributos y consecuencias hidrológicas en la sociedad.
La humedad transportada por el viento debe subir, y como el aire al subir se enfría a través de un proceso adiabático, se produce la condensación en gotas de agua o sublimación en cristales de hielo, que son esenciales para el proceso de precipitación; por lo que la condición crucial para la formación de la lluvias es entonces el levantamiento del aire.
Si este proceso está ausente debido a un mecanismo de subsidencia que impide el movimiento del levantamiento, las nubes no se formarán y la precipitación no se dará.
Hay varias razones para tal condición que pasamos a mencionar enseguida:
Una superficie caliente, ya sea suelo o agua, puede proveer de la energía necesaria para el levantamiento del aire; en otra forma el enfriamiento del aire causada por corrientes oceánicas frías o el incremento del albedo del suelo, actúa como un sumidero para el aire subsidente que a su vez previene la formación de nubes de lluvia.
El aire frío en la tropósfera superior incrementa la inestabilidad de masas de aire, esta inestabilidad es necesaria para el movimiento del levantamiento y para la formación de nubes.
Este aire frío es acompañado por sistemas de baja presión.
Cuando en lugar de una baja presión favorable, prevalecen otros sistemas, la masa de aire es estable.
Las nubes que producen lluvias no se pueden forman si existe un bloqueo estacionado en la región afectada.
La convergencia del aire procedente de diferentes direcciones a regiones donde se ve forzado a subir, dicha convergencia toma lugar en sistemas de baja presión, en una espiral rotando e incluso invadiendo regiones extratropicales.
Si el sistema es reemplazado en un periodo prolongado por un sistema de alta presión, la divergencia tomará lugar en vez de la convergencia y las nubes no se formarán.
Se puede resumir diciendo que en las superficies frías, las altas de bloqueo y la divergencia son las principales causas meteorológicas de la sequía.
Se acepta que los procesos antropogénicos y de retroalimentación pueden también ser responsables de eventos de sequía (Jaffe, 1987).
¿Acciones antropogénicas pueden influir en la precipitación y en la sequía?
La urbanización, industrialización, reforestación y la expansión de tierras irrigadas causan el calentamiento de la atmósfera baja que puede ser favorable a la formación de nubes de lluvia, así también el sobrepastoreo y la deforestación pueden tener un efecto opuesto ya que reducen la rugosidad de la superficie y la modelación numérica indica que tal cambio puede disminuir la lluvia en algunas áreas (Hare 1985).
Un mecanismo adicional que ha recibido atención es la influencia de la humedad del suelo.
Una superficie húmeda abastece de humedad al aire, pero también tiene efecto en los procesos de calentamiento, ya que la evaporación a nivel del suelo requiere calor latente que más tarde es liberado durante la formación de las nubes de precipitación (Mintz, 1982).
¿EL HOMBRE COMO POSIBLE FACTOR DE INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE LAS SEQUÍAS?
Consideraciones del impacto del hombre sobre su hábitat nos inducen a especular que el hombre ha alterado o puede alterar, nuestro clima a nivel local o regional.
La desaparición de sociedades humanas que acompañan la presencia de sequías en el desierto de Sahelian, produce el argumento de que la expansión de los desiertos es un producto humano.
Varios escenarios han sido propuestos para explicar cómo tales desastres pueden atribuirse al hombre.
La iniciación de tales fenómenos se da por efectos de denudación a través de sobrepastoreo o cultivo excesivo de tierras marginales.
El que un desierto pueda ser creado removiendo la cubierta boscosa y cambiando su poder de retención del agua y otras características del suelo, ha sido argumentado desde tiempos bíblicos.
Lo nuevo es el creciente consenso de que la denudación de los suelos que genera un incremento en la reflexión de la energía solar viene siendo una respuesta positiva en el sistema de retroalimentación tierra-atmósfera-biósfera.
Sin embargo, este creciente consenso, no se extiende hasta el mecanismo a través del cual el impacto del hombre dispara los sistemas de respuesta.
Podemos mencionar las siguientes hipótesis:
- La hipótesis de que la reducción de la precipitación es debida a la estabilización de las nubes por un mayor número de núcleos de condensación transportados de las zonas o superficies cuya vegetación ha sido quitada.
- La hipótesis de Bryson (1967), de que el incremento de polvo generado por las superficies denudadas rechaza el calor adicional al espacio a través de la radiación infrarroja, permitiendo un incremento en la subsidencia que a su vez debilita o se opone a los mecanismos de precipitación.
- La hipótesis de Otterman (1974), donde señala que el incremento del albedo disminuye la temperatura superficial generando una depresión térmica; el inverso de lo conocido como montaña térmica de Malkus y Stern (1953) y a través de una disminución en el poder de levantamiento se produce un similar efecto inverso sobre la precipitación convectiva.
- Charney (1975), sugiere que el incremento de albedo superficial contribuye a una pérdida en el calor radiativo en la atmósfera y que los gradientes horizontales de temperaturas resultantes inducen una circulación con subsidencia a su vez induce una depresión en la precipitación convectiva.
- Schnell (1975), sugiere que la precipitación convectiva es reducida por la decreciente disponibilidad de núcleos biógenéticos de hielo después de la denudación del suelo y de la reducción de hojarasca en las plantas.
Otterman (1974), arguye que el mecanismo que él propone está de acuerdo con el de Chaney (1975), pero Charney et al (1975) niega tal aseveración ya que el modelo dinámico de Charney calcula temperaturas superficiales más bajas para albedos más altos.
La diferencia parece ser principalmente el propósito de Otterman en explicar un fenómeno a gran escala buscando el inverso de un mecanismo de pequeña escala.
Como es reportado por Charney et al (1975), el modelo GCM de la NASA confirma qué el incremento de albedo sobre el Sahara o el Sahel resultó en lluvias reducidas, pero su reporte poco clarifica los mecanismos causales.
El problema así parece ser idealmente ajustado.
No existe una garantía para concluir de estos resultados que el desierto del Sahara fue hecho por el hombre o que el hombre ha hecho cambios o está en la capacidad de cambiar nuestro clima.
Debe notarse que mientras el mecanismo de retroalimentación del albedo es positivo para la precipitación de los desiertos tropicales (el crecimiento del albedo induce una precipitación reducida lo cual provoca un menor crecimiento en las plantas y un mayor albedo, que motiva un mayor crecimiento en la desertificación); es negativo tanto localmente como globalmente en sus efectos sobre la temperatura, al menos si los desiertos están asociados con altas temperaturas (un incremento implica mayor rechazo de la energía solar) lo que implica una disminución en la temperatura y esto a su vez una reducción en la evapotranspiración, lo que implica una moderación del desierto.
La retroalimentación negativa en temperaturas, fue incrementada a través de la reducción global en el agua precipitable reduciendo el efecto de invernadero del vapor de agua; un efecto implicado localmente por el aumento de la subsidencia, acompañado por una reducción del ciclo hidrológico.
Esto se piensa que se debe, al menos en parte, a los mayores gradientes térmicos y a la disminución de la capa convectiva.
Estos mecanismos de retroalimentación negativa a través de la temperatura, sugieren que los desiertos tropicales pueden jugar un papel importante en el clima global de la Tierra.
LAS MÁS GRANDES SEQUÍAS SUBTROPICALES Y SUS MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN
Las sequías son desviaciones anómalas del régimen de lluvia en el cual las personas, plantas y personas han adoptado una norma local.
Las variaciones estacionales de la lluvia en los subtrópicos son determinados por el comportamiento de la zona de convergencia intertropical (ZCI).
La escasez de lluvias en verano puede estar relacionada con los pequeños cambios estacionales de la zona de convergencia intertropical, con la reducción de un área cubierta por la lluvia producida por sistemas sinópticos y la convergencia de humedad dentro del área.
La evidencia presentada aquí sugiere que las grandes sequías de este siglo fueron asociadas particularmente, por lo menos, con el primero de estos mecanismos.
Durante la última sequía subtropical más grande, el reducido avance hacia el norte de la zona de convergencia intertropical fue acompañado por un flujo de calor relativamente débil hacia el sur dentro del hemisferio meridional.
El desplazamiento hacia el norte de la zona de convergencia intertropical será reducido si la demanda para el transporte de calor a latitudes meridionales es relativamente pequeña, en relación con lo normalmente observado.
Los regímenes monzónicos de África y la India muestran alguna evidencia de un comportamiento paralelo particularmente a lo largo de sus márgenes áridos.
Las condiciones de sequía prevalecieron en 1972 a través de todos los subtrópicos, no solamente en África y el norte de la India, también en América, teniéndose la presencia de una alta presión en la zona del Pacífico Sur y Australia.
La carencia de lluvia esperada en los subtrópicos fue compensada o quizá sobrecompensada por el exceso de lluvia en la proximidad al Ecuador, en el sur de la India, en Filipinas y el Pacífico occidental incluyendo el Mar de Coral.
Las sequías extensas y duraderas no son particularmente eventos raros en el régimen climático de este siglo.
La sequía ocurrida tempranamente en el año de 1940, que culmina con hambre en el Norte de la India, causó desastres en las cosechas de México y afectó a una población de 19 millones de ovejas en el subtrópico de Australia (Directorio de Meteorología, 1960).
Se tiene conocimiento de la existencia de tres grandes sequías mundiales, separadas por pocos periodos húmedos en los subtrópicos durante el siglo pasado.
Las condiciones de sequía, en cada caso, se extienden con posibles interrupciones sobre un periodo del orden de una década.
Hay una evidencia de que esas sequías fueron de un lado a otro del Norte de África al Oeste de la India.
Esto es una evidencia de que la sequía afectó simultáneamente a los subtrópicos de América y Oceanía.
¿PRONÓSTICO DE LAS SEQUÍAS?
En años recientes el fenómeno de "EL NIÑO" ha sido estudiado y se ha establecido una conexión entre esta corriente oceánica cálida Ecuatorial, que se aproxima a veces a la zona del Perú (remplazando la corriente fría usual) y la siguiente estación de precipitación en el Sur.
Parece que esta anomalía de la corriente cálida Ecuatorial tiene influencia en otras regiones del mundo y es asociada con la oscilación del Sur.
Esta conexión que se ha denominado ENSO (Philander, 1983) es un tipo de teleconexión entre las condiciones climáticas en distintas regiones que puede ser llegar a ser útil como un indicador de sequías.
El Centro Europeo para el Pronóstico del Tiempo, emite regularmente un pronóstico a 10 días de los sistemas de presión global. Estos pronósticos pueden ser usados para pronosticar el comienzo de un periodo seco y la continuación o terminación de una sequía cuando las lluvias son pronosticadas (Bengtsson, 1983).
Una forma que ha sido bastante exitosa para pronosticar las sequías en Australia, y otras áreas es la llamada oscilación del sur, basada en la anomalía de diferencias de presión del nivel mar entre Darwin y Tahití (Rasmusson, 1983).
Otra aproximación bastante exitosa está basada en la posición de la vaguada antes de la época de lluvias.
Esta aproximación fue adaptada por Decker (1984), quién agregó algunas variables a una correlación múltiple de la corriente de chorro, el frente polar y al sistema de alta presión más cercano a fin de pronosticar correctamente nueve de diez años de sequía en Israel desde 1950.
Los métodos estadísticos también son utilizados para pronosticar sequías.
Un método simple de pronóstico es utilizado por Orev (1976), quién dice que después de dos años de excesos de lluvia, es de esperarse una sequía en las regiones semiáridas de Israel.
Mitchell (1979), usó datos obtenidos de anillos de árboles en el Oeste de los Estados Unidos desde 1600 y señala un ritmo de sequías de 22 años, que está relacionado al ciclo solar de Hale.
El método de analogías, que compara las condiciones climáticas a un sistema similar en el pasado puede ser otra forma prometedora de pronóstico de sequías.
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