EXISTEN DOS CIRCULACIONES
1 en la atmósfera tropical:
2
La circulación de Hadley, en la dirección norte-sur y la circulación de Walker, en la dirección esteoeste (Stechmann y Ogrosky, 2014). El componente dominante es el del Pacífico, que consiste en vientos del Este en la tropósfera baja (vientos alisios), los cuales, después de recibir calor y humedad de las aguas cálidas, ascienden en un proceso adiabático sobre el Pacífico Oeste, para luego desplazarse hacia el Este en la tropósfera alta (vientos contralisios) y, finalmente, descender sobre el Pacífico Este (Bjerknes, 1969; Lau y Yang, 2015).
La Oscilación del Sur se refiere a la variación en la presión atmosférica al nivel del mar entre las regiones este y oeste del Pacífico tropical en una escala interanual (Ren et al., 2020; Wang, 2018) mientras que El Niño, componente oceánico de enso, se refiere a las anomalías de temperatura del océano en el este y centro del Pacífico tropical (Ren et al., 2020).
Partamos del siguiente escenario: una zona del océano cerca de Australia es más cálida que el resto del océano. Ahora bien, lo que mantiene a esa zona de agua cálida en su sitio es la circulación de Walker. Además, debido a que la zona de agua caliente se mantiene lejos de la costa de América del Sur, comienza el afloramiento de agua profunda, más fría, cerca de América del Sur (figura 1a), lo cual da origen a un gradiente de temperatura en las profundidades del océano, llamado termoclina. Lo que sucede en el fenómeno enso es que los cambios en la temperatura superficial del océano modifican la convección atmosférica e inducen anomalías en los vientos de la zona (Okumura, 2019). Estas anomalías en los vientos impulsan cambios en la corriente oceánica, intensificando los cambios en la temperatura superficial del océano (Wang, 2018) y, también, el abatimiento del afloramiento en la región ecuatorial y la profundización de la termoclina en el Pacífico Este (Ren et al., 2020). En la fase cálida de enso, por ejemplo, las anomalías en la temperatura superficial del océano Pacífico Este y Oeste son positivas, lo cual desencadena una transferencia de calor del océano a la atmósfera regional y un calentamiento de la zona de agua fría; al ser esta última la base de la circulación de Walker, los vientos se debilitan, así como el afloramiento de agua fría (Fang y Xie, 2020), como se ilustra en la figura 1b.
Este proceso de retroalimentación positiva fue propuesto por Bjerknes (1969) y es el mecanismo más importante que da lugar a enso (Ren et al., 2020). Sin embargo, este mecanismo no explica por qué enso puede tener variaciones en la intensidad y, además, cambiar de fase (Fang y Xie, 2020). Para que puedan existir oscilaciones en la fase de enso se requiere que haya procesos de retroalimentación negativa (Wang, 2018). En ese sentido, existe la hipótesis de que enso es un fenómeno que tiene múltiples mecanismos de retroalimentación negativa y, entonces, se han reunido cuatro teorías para explicar su naturaleza oscilatoria: la teoría del oscilador retrasado, la teoría del oscilador de recarga-descarga, la teoría del oscilador del Pacífico-oeste y la teoría del oscilador advectivo-reflectivo (Wang, 2018). Los modelos que describen los últimos tres mecanismos fueron propuestos anteriormente por Jin (1997a, 1997b), Weisberg y Wang (1997) y Picaut et al. (1997), respectivamente y el modelo matemáti-
co que une estas teorías fue propuesto por Wang (2001):
En este sistema de ecuaciones diferenciales, T representa las anomalías de temperatura superficial del océano, h la profundidad de la termoclina cerca del Ecuador y τ1 y τ2 las anomalías en el esfuerzo cortante del viento en el Pacífico Central y Pacífico Oeste, respectivamente. Los coeficientes del modelo son constantes (Wang, 2018). Es importante destacar las interrelaciones que existen entre las variables, características del sistema climático. Sin embargo, el modelo tiene límites puesto que utiliza un enfoque lineal y produce oscilaciones periódicas, que no describen adecuadamente el fenómeno de enso (Fang y Xie, 2020; Wang, 2018). De esta manera, se ha sugerido que enso puede cambiar de un estado oscilatorio con grandes intensidades a un estado caótico que carece de ellas (Guckenheimer et al., 2017).
Asimismo, hay otros fenómenos climáticos que ocurren en distintas regiones del planeta y que también influyen en el comportamiento de enso. Estos procesos pueden ser ciclones y anticiclones en el Pacífico oeste; ráfagas de viento provenientes del Pacífico oeste; la Oscilación de Madden-Julian, que se origina en el océano Índico y genera anomalías de esfuerzo cortante del viento en el Pacífico oeste, afectando la
fuerza ascendente de la circulación de Walker; el Niño Atlántico, que genera anomalías en los esfuerzos cortantes de los vientos del oeste en el Pacífico Central y Oeste a través del modo de Matsuno-Gill (Fang y Xie, 2020).
Efectos de El Niño sobre la precipitación en México enso es el modo océano-atmosférico a gran escala que tiene mayores afectaciones en la variabilidad interanual del clima global (Díaz-Esteban y Raga, 2018). Este índice climático afecta a la mayoría de los patrones de precipitación y temperatura en el planeta (ipcc, 2007) a través de teleconexiones, que son asociaciones estadísticas entre variables climáticas perceptibles en zonas espacialmente separadas. En México, gran parte de la variabilidad climática está asociada a la ocurrencia de este fenómeno (Méndez et al., 2010). Siendo así, en esta sección se resumirán los efectos que tienen El Niño y La Niña en la precipitación del país.
En la tabla 1 se muestran las anomalías de precipitación que se le han atribuido a enso durante las temporadas de invierno y verano. Los periodos húmedos están asociados a anomalías de precipitación positiva, mientras que los periodos secos se relacionan con anomalías de precipitación negativa. Una anomalía de precipitación se refiere a una desviación con respecto a la precipitación promedio que se registra en un lugar; en este caso, en la zona referida. Para esta cuestión, se dividió el territorio nacional en dos zonas principales: norte y centro-sur, ya que la mayoría de los autores coincide en que periodos secos en el norte de México corresponden a periodos húmedos en el sur y viceversa (Méndez y Magaña, 2010).
Figura 1. Ilustración del fenómeno enso. A. Normal, B. Durante años de Niño. Reproducida de Magaña-Rueda, Pérez y Conde (1998).
ENSO ES EL MODO OCÉANO-ATMOSFÉRICO A GRAN ESCALA
QUE TIENE MAYORES AFECTACIONES EN LA VARIABILIDAD INTERANUAL DEL CLIMA GLOBAL (DÍAZ‐ESTEBAN Y RAGA, 2018). ESTE ÍNDICE CLIMÁTICO AFECTA A LA MAYORÍA DE LOS PATRONES DE PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURA EN EL PLANETA (IPCC, 2007).
Dicho lo anterior, se puede describir la tabla 1. Se observa que, en general, en la temporada de verano El Niño tiene efectos asimétricos en el país ya que suele estar acompañado de mayores precipitaciones en el norte y de periodos secos en centro y sur. Inversamente, en invierno, una fase positiva de enso provoca anomalías de precipitación positivas en la región norte mientras que existen conclusiones divergentes de los autores sobre los efectos
que produce en el centro-sur de México: por un lado, Seager et al., (2009) y Cerano-Paredes et al., (2013) sugieren que El Niño favorece la ocurrencia de inviernos húmedos y por otro, Magana et al., (2003) afirman que causa inviernos secos. Ahora bien, durante un evento La Niña, se producen inviernos y veranos secos en el norte del país, mientras que en el centro-sur se presentan veranos húmedos. Al igual que con El Niño, existe controversia sobre los efectos que
Región del país Temporada Fase de ENSO Condición Referencia
Norte Verano
El Niño Húmedo
(Seager et al., 2009; Stahle et al., 2012).
La Niña Seco (Campos et al., 2020). Invierno
El Niño Húmedo
La Niña Seco
(Torbenson et al., 2019; Stahle et al., 2020; Seager et al., 2009).
(Parazoo et al., 2015; Torbenson et al., 2019; Seager et al., 2009).
El Niño Seco
Centro y Sur Verano
La Niña Húmedo
(Méndez y Magaña, 2010; Stahle et al., 2012; Cavazos, 2020; Seager et al., 2009).
(Caso et al., 2007; Park et al., 2017; Cavazos, 2020; Méndez y Magaña, 2010).
Tabla 1. Anomalías de precipitación en México forzadas por enso
Figura 2. Distribución de la precipitación en México para el periodo 1981-2010. Reproducida de Conagua (2018).
este evento tiene en el centro-sur del país durante el invierno.
Todas estas relaciones resumen las conclusiones a las que se ha llegado en la mayoría de los estudios sobre el tema, citados en la tabla 1. Ahora bien, las conclusiones divergentes entre distintos autores sobre la influencia de enso en la precipitación en México surgen ya que resulta complicada la tarea de interpretar el carácter no lineal del clima, como es el caso de los efectos de enso durante el invierno en el centro-sur. Eso explica por qué no se muestran en la tabla 1.
Además de las relaciones mencionadas anteriormente, algunos autores han observado que la teleconexión de enso con la precipitación en México tiene una influencia mayor en el centro y sur del país, mientras que sus efectos son menos perceptibles en el norte (Mendoza et al., 2005; Lachniet et al., 2012; Llanes-Cárdenas et al., 2018). También, Magaña, Pérez y Conde (1998) sugieren que los efectos de mayor magnitud ocurren durante la temporada de invierno y, particularmente, durante un evento de El Niño. Por otro lado, aunque los efectos de enso pueden ser menos notorios en el norte, la reducción de precipitaciones en la zona podría
traer consecuencias más significativas en comparación con otras regiones del país. Lo anterior puede explicarse si se analiza la variabilidad de la precipitación en México, esto permitirá entender mejor los efectos de enso en las diferentes regiones del país. Como se muestra en la figura 2, en la región norte y noroeste de México la precipitación es mucho menor con respecto a las regiones cercanas a las costas del océano Pacífico, golfo de México y el mar Caribe. Así entonces, los efectos de los periodos secos en el norte pueden llegar a ser más significativos que en el resto del país ya que, al disminuir las ya escasas lluvias de la zona, los eventos de La Niña intensifican los problemas de abastecimiento para la industria, la agricultura y los suministros públicos (González-Elizondo et al., 2005). Más aún, estos eventos incrementan las limitaciones para el desarrollo socioeconómico que significa el suministro de agua en la región (Villanueva-Diaz et al., 2007). Por otro lado, en el centro y sur del país las precipitaciones se incrementan durante la temporada de verano en los eventos de La Niña. Lo anterior significa que habrá una mayor cantidad de agua cayendo en la región, adicional a la relativa abundancia que ya tiene, situación
EN EL CENTRO Y SUR DEL PAÍS LAS PRECIPITACIONES SE INCREMENTAN DURANTE LA TEMPORADA DE VERANO EN LOS EVENTOS DE LA NIÑA. LO QUE SIGNIFICA QUE
HABRÁ UNA MAYOR CANTIDAD DE AGUA CAYENDO EN LA REGIÓN, ADICIONAL A LA RELATIVA ABUNDANCIA QUE
YA TIENE, SITUACIÓN QUE INCREMENTA EL RIESGO DE SUFRIR INUNDACIONES.
que incrementa el riesgo de sufrir inundaciones. Además, es sustancial resaltar que el 68% de la precipitación en México ocurre entre los meses de junio y septiembre, es decir, durante el verano (Conagua, 2018).
DISCUSIÓN
enso es el fenómeno climático más estudiado ya que sus efectos en el clima tienen un alcan ce global. Se ha sugerido que son múltiples los mecanismos que lo origina él. Los más recien tes modelos matemáticos que se han propues to para describirlo tienen la limitación de que utilizan un enfoque lineal y producen oscilacio nes periódicas, cuando en realidad el compor tamiento de este fenómeno es de naturaleza no lineal y con oscilaciones cuasi-periódicas.
En ese sentido, un área de oportunidad identi ficada durante la elaboración de este artículo es el mejoramiento de los modelos que permi tan describir con menor incertidumbre el fenó meno y al mismo tiempo, comprender los me canismos físicos que lo producen. En cuanto a sus efectos en la precipitación, es importante recordar que existen iniciativas para el pronóstico de enso (iri, 2021; 2021). De esta manera, los hallazgos de este ar tículo cobran relevancia cuando se desea esta blecer las acciones de prevención y mitigación de sequías e inundaciones. Ahora bien, ante riormente se mencionó que existe controversia en cuanto a los efectos de enso en el centro del país durante el invierno. Los autores conside ran que es una discusión en la que vale la pena profundizar. La importancia de hacerlo se ma nifiesta en la sequía que actualmente prevale ce en México y su impacto en el abastecimiento
de agua para los distintos usos. En efecto, al
CONCLUSIONES
enso es un fenómeno climático ampliamente estudiado y que ha sido descrito satisfactoriamente hasta este momento por un modelo matemático. No obstante, después de elaborar este artículo se concluyó que el enfoque lineal de este modelo limita la representación adecuada de enso. Igualmente, analizar sus efectos en las cuencas hidrológicas mexicanas será importante para tomar decisiones relacionadas con la gestión integrada del agua. En general, puede resumirse que El Niño produce inviernos y veranos húmedos en el norte del país y veranos secos en el centro-sur. Por otro lado, La Niña ocasiona veranos e inviernos secos en el norte y veranos húmedos en el sur. La evidencia que respalda los efectos de enso durante el invierno en la región centro-sur del país es contradictoria, lo cual se explica gracias a la naturaleza no lineal del sistema climático e igualmente, por la interacción que tiene con otras oscilaciones climáticas. Esta cuestión merece ser abordada en futuras investigaciones, con el fin de poseer información más confiable al momento de establecer medidas preventivas y de mitigación de las sequías e inundaciones.
David Eduardo Guevara-Polo
autor de correspondencia
Ingeniero civil por la Escuela de Ingeniería de la udlap y Candidato a doctor en Ciencias del Agua en la misma institución. Está asociado a la Cátedra unesco en Riesgos Hidrometeorológicos con sede en la udlap y es miembro del Comité del Agua del Colegio de Ingenieros Civiles de México. Actualmente, desarrolla su proyecto de investigación en donde utiliza el enfoque de dinámica de sistemas para estudiar el efecto de oscilaciones climáticas en acuíferos.
Regina MijaresFajardo
Candidata a doctora en Ciencias del Agua por la Universidad de las Américas Puebla. Estudió la licenciatura en Ingeniería Civil en la misma institución. Es miembro de la Cátedra unesco en Riesgos Hidrometeorológicos, donde participa como coordinadora-editora del blog «Agua y riesgos hidrometeorológicos». Su trabajo de investigación está enfocado hacia el estudio de las teleconexiones entre sequías y oscilaciones climáticas.
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