Introducción
La producción agropecuaria
depende fundamentalmente del conjunto de elementos y
factores climáticos predominantes en cada región y de
la variabilidad de los mismos. En particular, en el
sur de la provincia de Santa Fe, región ubicada dentro
de la Pampa Húmeda, la precipitación se destaca como
factor limitante en la producción de granos y
forrajes, ya que en esta zona la producción agrícola
se realiza principalmente bajo condiciones de secano.
La localidad de Zavalla presenta
precipitaciones anuales que varían entre 678 mm. y 1338
mm., con un régimen pluviométrico semi-monzónico cuya
secuencia de mayor a menor lluvia es
verano-primavera-otoño-invierno. Se observa además una
gran variabilidad interanual en todas las estaciones del
año, principalmente en invierno (Sacchi et al, 2002).
La variabilidad interanual de las
precipitaciones estaría ocasionada por la presencia
frecuente de eventos secos o sequías y eventos húmedos
que en algunas ocasiones producen graves inundaciones.
Asimismo las consecuencias de estos eventos se
manifiestan en forma contundente tanto en sus costos
económicos como sociales, y de alguna manera en un
cambio del medio ambiente.
En general se han desarrollado
índices para detectar la aparición de sequías más que de
eventos húmedos extremos, entre ellos podemos citar
Indice de Palmer (Palmer, 1965), distribución de deciles
(Gibbs y Maher, 1967), Indice de Precipitación
Estandarizado (McKee et al, 1993), entre otros.
Estos índices permiten detectar el
inicio, fin, intensidad, duración, frecuencia de los
eventos extremos en distintas regiones del país y del
mundo (Balling Jr., 1996; Ravelo, 2000; Seiler y Bressan,
2000; Quiring y Papakryiakou, 2003; Coronel et al,
2004).
Estos fenómenos locales y/o
regionales de eventos hídricos extremos tienen una
estrecha relación con la circulación atmosférica, y
especialmente con sus anomalías, en escala sinóptica y
global. Malaka y Nuñez (1980) determinan las causas
sinópticas que provocaron la sequía que afectó la
Argentina en 1962; Coronel et al. (2004) describen las
características de la circulación atmosférica en el país
durante un evento seco acontecido en 1998 tomando como
base el sur de la provincia de Santa Fe; Scian (2000)
relaciona la variabilidad de la lluvia en la zona
semiárida pampeana con algunos índices de circulación,
entre ellos el Indice de Oscilación Sur. Penalba (1998)
destaca que en la región de la Pampa Húmeda las
precipitaciones muestran valores por encima de los
normales en los eventos "El Niño" y precipitaciones por
debajo de lo normal en los eventos "La Niña".
El presente trabajo evalúa los
eventos secos y húmedos en el sur de la provincia de
Santa Fe, basándose en el Indice de Precipitación
Estandarizado y analiza su relación con la ocurrencia de
"El Fenómeno del Niño - Oscilación Sur (ENOS)" y de "La
Niña".
Materiales y Métodos
Se toma como estación
representativa del sur santafesino a la estación
agrometeorológica de Zavalla (33º01´S, 60º53´O). La
misma se encuentra ubicada en el Campo Experimental de
la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad
Nacional de Rosario, formando parte de la red del
Servicio Meteorológico Nacional y del Instituto Nacional
de Tecnología Agropecuaria y es representativa de una
zona eminentemente agrícolo-ganadera.
Para llevar a cabo el trabajo se
analizan las series de: precipitaciones mensuales,
temperaturas medias mensuales, ambas correspondientes a
Zavalla y la serie trimestral del Oceanic Niño Index (ONI)
(NOAA, 2005), correspondientes al período 1973-2002.
Se utiliza el Indice de
Precipitación Estandarizado (IPE) como indicador de la
intensidad del déficit o exceso de precipitación y su
cálculo se basa en la normalización y estandarización de
una serie de precipitaciones histórica para distintas
escalas de tiempo. La escala temporal elegida en este
trabajo es de tres meses, ya que se considera que un
déficit o exceso de precipitación de esta duración
tienen consecuencias significativas en la producción
agropecuaria. El registro de precipitaciones acumuladas
en tres meses es ajustado a una distribución de
probabilidad Gamma incompleta y luego es transformada a
una distribución normal estándar, de este modo IPE
negativo indica déficit e IPE positivo exceso.
La serie de IPE para la escala de
3 meses se identifica como IPE3 y se considera que el
valor de IPE3 para el mes k representa lo acontecido en
cuanto a la precipitación durante el período comprendido
por el mes k y los dos meses previos al mismo (k-2, k-1
y k). Los trimestres resultantes son:
enero-febrero-marzo (3 ó EFM), febrero-marzo-abril (4 ó
FMA), marzo-abril-mayo (5 ó MAM), abril-mayo-junio (6 ó
AMJ), mayo-junio-julio (7 ó MJJ), junio-julio-agosto (8
ó JJA), julio-agosto-septiembre (9 ó JAS),
agosto-septiembre-octubre (10 ó ASO),
septiembre-octubre-noviembre (11 ó SON),
octubre-noviembre-diciembre (12 ó OND),
noviembre-diciembre-enero (1 ó NDE) y
diciembre-enero-febrero (2 ó DEF).
De acuerdo al valor alcanzado por el IPE, McKee (1993)
determina las intensidades de los déficit y excesos de
precipitación. En la tabla 1 se pueden observar las
categorías propuestas por el mencionado autor,
utilizadas en este trabajo.
Tabla
1: Categorías
de las anomalías de precipitación
de acuerdo a los valores de IPE (McKee, 1993) |
|
Debido a que evento seco o
comunmente conocido como "sequía" y evento húmedo en
ocasiones asociado a "inundación" son conceptos muy
amplios, se toma el siguiente criterio para definir a
estas variables, en el cual se encuentra implícito que
el exceso o deficiencia de agua ha sido suficiente como
para ocasionar un daño económico: Evento seco (húmedo):
período en el cual los IPE3 son continuamente negativos
(positivos) y por lo menos un IPE3 alcanza un valor de
-1.5 o menos (1.5 o más).
A partir de la serie de IPE3 se
calculan las frecuencias porcentuales correspondientes a
las distintas categorías de intensidades del índice
definidas en la tabla 1.
Luego se calculan las frecuencias
absolutas de las categorías extremas y severas para cada
uno de los trimestres analizados. A fin de determinar si
existe independencia entre los trimestres y las
intensidades del IPE3 o si por el contrario se destaca
alguna configuración especial, se aplica el test de "chi
cuadrado" (Panofsky and Brier, 1958) con un α=0.05.
De acuerdo a la definición de
evento seco (húmedo) considerada en este trabajo se
detectan todos los eventos ocurridos en el período
analizado, y se determinan su duración y época de
ocurrencia.
A fin de establecer las condiciones térmicas reinantes
durante estos eventos se analizan las anomalías
trimestrales de temperatura. Para ello se define como
anomalía de temperatura del mes k de un año determinado
a la diferencia entre el valor de temperatura del mes k
de dicho año con el valor de temperatura promedio del
mes k para todo el período de análisis. Luego, para cada
trimestre del evento se calculan las anomalías
trimestrales de temperatura como el promedio de las
anomalías mensuales correspondientes a los meses que
integran el trimestre.
El ONI es un índice para
determinar la ocurrencia del Fenómeno de "El Niño -
Oscilación Sur", que es actualmente utilizado por el
Centro de Predicción del Clima de NOAA, y define
operacionalmente el fenómeno ¨El Niño¨ cuando el
promedio de tres meses de las anomalías de las
temperaturas superficiales del Océano Pacífico (ATSM) en
la región NIÑO 3.4 es mayor o igual a +0.5°C. En forma
inversa define al fenómeno "La Niña" cuando el promedio
de tres meses de ATSM es menor o igual a -0.5ºC, y en el
resto de los casos se determina como un evento Neutro.
Como el ONI corresponde a un promedio de tres meses se
define al ONI del mes k como el valor medio de las
anomalías de ATSM correspondientes al mes k y a los dos
meses previos al mismo (k-2, k-1, k).
Con la finalidad de detectar si los cambios ocurridos en
la circulación de gran escala sobre el Océano Pacífico
están relacionados estadísticamente con déficits y
excesos de precipitación en Zavalla representados a
través del IPE3, se calculan los coeficientes de
correlación entre los IPE3 y los ONI mediante las
fórmulas estándar de correlaciones (Jenkins y Watts,
1968). Un coeficiente de correlación positivo (negativo)
indica una relación lineal positiva (negativa) entre las
variables consideradas, es decir, un ONI positivo
estaría asociado con excesos de lluvia y un ONI negativo
con déficit de lluvia.
Para llevar a cabo este proceso estadístico se separa a
la serie total de IPE3 en 12 series correspondientes a
cada uno de los trimestres analizados, obteniendo de
este modo las series IPE3i (i = 1, 12). El mismo
procedimiento se aplica a la serie de ONI, resultando
las series ONIj (j = 1, 12). Luego se realizan las
correlaciones cruzadas entre cada serie de IPE3i con
cada una de las series ONIj, tomando como coeficiente de
correlación correspondiente al lag 0 (r(0)) si j es
menor o igual a i, y al lag 1 (r(1)) si j es mayor que
i. Si estas correlaciones resultan estadísticamente
significativas las condiciones reinantes en el Océano
Pacífico en trimestres previos son un posible predictor
de los excesos y déficit de precipitación en Zavalla.
Resultados y Discusión
En la figura 1 se observa que
en la localidad de Zavalla las intensidades de IPE3
dentro de las categorías severa y extremadamente secas
representan el 10% del total de la serie, mientras
que en el otro extremo las categorías severa y extremadamente
húmedas ocurren en un 7% de los casos.
Figura
1: Frecuencias
porcentuales de cada categoría de IPE3
para todos los trimestres del período
1973-2002. |
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| Tabla
2: Frecuencias
absolutas de las categorías extremas de
IPE3 por trimestre, para el período 1973-2002 |
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Si sólo se tienen en cuenta las
categorías severa y extremadamente secas, en la tabla 2
se observa que en los trimestres FMA, AMJ, JJA y ASO las
intensidades de los IPE3 correspondieron en su totalidad
a la segunda categoría. Los otros trimestres presentaron
ambas intensidades en proporción variable. En cuanto a
las categorías húmedas se observan sólo 2 casos
extremadamente húmedos en todo el período de análisis
que ocurrieron en los trimestres JAS y SON. En cambio se
produjeron 22 casos extremadamente secos a lo largo de
todos los trimestres sin excepción. En general en todos
los trimestres se observa un mayor porcentaje de IPE3
con intensidades severa y extremadamente secas que
severa y extremadamente húmedas.
Al aplicar el test "chi cuadrado"
con un nivel de significancia del 5% para determinar si
la tabla de contingencia analizada (tabla 2) presenta
independencia entre las variables involucradas, se
determina que el comportamiento es totalmente aleatorio,
de manera que se infiere una variabilidad
intertrimestral significativa en la aparición de
intensidades severas y extremas de déficit y excesos de
lluvia.
A pesar que estadísticamente no se
observe una configuración especial a lo largo de los
trimestres en cuanto a la ocurrencia de intensidades
extremas de IPE, es significativo destacar la
importancia de casos severa y extremadamente secos en
verano, otoño y primavera que son las épocas de mayor
precipitación en la zona. Estas situaciones podrían
ocasionar pérdidas importantes en la economía regional,
de aquí la importancia de su predicción con suficiente
antelación para que los productores de la zona tomen los
recaudos necesarios para la implementación de riego en
caso de cultivos intensivos.
Del mismo modo los excesos de
precipitación severos y extremos detectados en el
período invernal pueden traer consecuencias importantes
en los cultivos ya sea por el alto contenido de humedad
que podría favorecer la aparición de hongos, o por la
posible disminución del fotoperíodo y del termoperíodo.
De acuerdo a la definición de
evento seco o húmedo enunciada en este trabajo se
determinó que en Zavalla se produjeron 15 eventos
secos y 13 eventos húmedos durante el período analizado
(tabla 3). Si observamos el trimestre en que comienzan
dichos eventos se detecta que en ningún caso los eventos
secos comienzan durante los trimestres de NDE, DEF,
EFM y MJJ, los tres primeros trimestres corresponden
a la época del año con mayores precipitaciones. Los
eventos húmedos no comienzan en los trimestres MJJ,
JAS y NDE, los dos primeros trimestres corresponden
al período del año con menores lluvias.
Tabla
3:
Comienzo y fin de cada evento seco y húmedo
detectado a partir de los criterios desarrollados
en el presente trabajo. Referencias de ATSM:
*“La Niña”, **”El Niño”,
***”Neutralidad”, &”Condiciones
combinadas”. |
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La
duración en cantidad de trimestres que comienzan en
meses consecutivos (trimestres definidos como se explicó
en el cálculo de IPE3) varía entre 2 (abarcando 4
meses) y 18 (abarcando 20 meses) para los eventos
secos y entre 3 (abarcando 5 meses) y 12 (abarcando
14 meses) para los húmedos (Figura 2). La duración
con mayor frecuencia es 10 y 5 trimestres para los
eventos secos y húmedos respectivamente.
Figura
2:
Frecuencias absolutas de la duración
de cada evento expresada en número de
trimestres. |
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En
general los eventos comienzan en el primer trimestre
con intensidades que no llegan a definirse como severas
o extremas, sino que las mismas van creciendo a medida
que evoluciona el evento. De este modo se observa
en la figura 3 que deben transcurrir entre 1 y 8 trimestres
y entre 1 y 7 trimestres para que ocurra la máxima
intensidad del evento seco y húmedo respectivamente.
La máxima intensidad se presenta al cabo de 2 trimestre
para los eventos secos y de 3 trimestres para los
húmedos, o sea estos últimos necesitan más tiempo
para definir su máxima intensidad.
Figura
3:
Frecuencias absolutas de la cantidad de trimestres
que deben transcurrir hasta que el IPE3 alcance
su máxima intensidad.. |
|
A
partir de la figura 4 se observa que las anomalías
de temperatura media correspondientes a los eventos
secos y a los eventos húmedos toman valores tanto
positivos como negativos y estadísticamente la distribución
de frecuencias de la mismas no difiere en forma significativa
de una distribución normal al aplicar el test de chi
cuadrado de bondad de ajuste con un nivel de significancia
del 5%. Dichas anomalías varían entre -2,5ºC y
2ºC para los eventos secos, y para los eventos húmedos
toman valores entre -1,5ºC y 1,5ºC. Esta diferencia
en el rango de las anomalías entre los eventos podría
deberse a la mayor nubosidad asociada a los eventos
húmedos, que generaría un balance radiativo tal que
las temperaturas varían en menor proporción que en
días despejados.
Figura
4:
Frecuencias porcentuales de las anomalías
de temperatura media. |
|
De
los resultados encontrados se infiere que si bien
la cantidad de eventos secos y húmedos no difiere
en gran cantidad, solo en 2 casos a favor de los primeros,
la diferencia fundamental radica en que los eventos
asociados a déficit de precipitación tienen una mayor
duración y presentan mayor intensidad que los asociados
a excesos de lluvia.
A nivel regional el análisis de
las precipitaciones ocurridas en la región pampeana
indica un continuo aumento de las mismas que se ve
reflejado en el desplazamiento de las isohietas hacia el
oeste (Hoffman et al, 1987 y Castañeda y Barros, 1994).
Sin embargo esto no se observa en la serie de
precipitaciones anuales de Zavalla durante el período
1973-2000 (Sacchi et al, 2002). Esto podría justificarse
en la mayor duración e intensidad de los eventos secos
en Zavalla respecto de los eventos húmedos. Pero sí
destaca la ocurrencia sostenida de eventos húmedos en
los últimos tres años de análisis (tabla 3). Esta
consecutividad de tres eventos húmedos no se presentó en
ningún otro período, ni tampoco para los eventos secos,
ya que como máximo se observan hasta dos eventos
similares consecutivos.
A continuación se relacionan la
ocurrencia de déficit y excesos de precipitación en esta
región de estudio con lo que acontece en la circulación
atmosférica en una escala global, específicamente
relacionada con los fenómenos "El Niño" y "La Niña".
Teniendo en cuenta la
clasificación realizada por NOAA de las condiciones
existentes en el Océano Pacífico en los distintos
trimestres analizados (NOAA, 2005), se observó que 6
eventos secos coinciden con La Niña, 5 con neutralidad,
2 con El Niño y por últimos 2 eventos con combinaciones
de fenómenos (tabla 3). En el caso de eventos húmedos, 5
casos corresponden a condiciones de neutralidad, 3 a El
Niño y 5 a condiciones combinadas (tabla 3).
Si bien se observa que el 40% de
los eventos secos ocurren en condiciones de La Niña y
solo el 23 % de los eventos húmedos se producen durante
el fenómeno de El Niño, al aplicar el test chi cuadrado
con un nivel de significancia del 5% se determina que
existe independencia entre los eventos secos y húmedos y
las condiciones existentes en el Océano Pacífico, debido
a que estos eventos extremos ocurren también con una
alta frecuencia bajo condiciones de neutralidad.
El análisis estadístico de la
relación entre las condiciones en el Océano Pacífico
y los eventos secos y húmedos en Zavalla muestran
que la mayor correlación se observa entre la anomalía
de precipitación del trimestre OND, dada por el IPE3
OND, con el ONI del trimestre JJA, si bien las correlaciones
ya son significativas desde el trimestre AMJ (figura
5). Otros valores significativos corresponden al IPE3
SON con los ONI de los trimestres JAS a SON (figura
6). El resto de los trimestres no presentan correlaciones
estadísticamente significativas con las anomalías
de la temperatura de la superficie del Océano Pacífico.
Figura
5:
Coeficientes de correlación para el lag
0 entre: IPE3 del trimestre OND y los ONI correspondientes
a los trimestres EFM a OND. La línea
vertical en 0,40 corresponde al límite
de significancia del 5%, a partir del cual las
correlaciones son significativas estadísticamente. |
|
| Figura
6:
Coeficientes de correlación para el lag
0 entre: IPE3 del trimestre SON y ONI correspondiente
a los trimestres EFM a SON. La línea vertical
en 0,36 corresponde al límite de significancia
del 5%, a partir del cual las correlaciones son
significativas estadísticamente. |
|
Estas
correlaciones significativas indicarían que el ONI
puede llegar a explicar entre un 14% y un 36% de la
variabilidad de la precipitación trimestral de SON
y OND, de la región de estudio. Este resultado no
difiere en mayor grado de lo encontrado por Scian
(2000) en la región de la pampa semiárida, si bien
la autora detecta además correlaciones significativas
en invierno aunque de menor magnitud que en verano.
El porcentaje de varianza de los
déficit y excesos de precipitación en Zavalla explicado
por el ONI, muestra que la precipitación en la localidad
analizada depende no sólo de los procesos de circulación
en el Océano Pacífico sino de otros factores, que
podrían ser los locales (influencia de espejos de agua,
vegetación, etc.) o de la circulación proveniente del
Anticiclón Subtropical del Atlántico que es la principal
fuente de humedad de la zona. Sin embargo resulta muy
importante la relación lineal encontrada para el
comienzo de la estación estival a fin de realizar un
pronóstico climático de la precipitación en la localidad
analizada.
Además si se conocen con
antelación los ONI puede estimarse la condición de las
anomalías de lluvia de primavera y comienzos del verano,
ya que los IPE3 de SON y OND presentan correlaciones
significativas con ONI de trimestres anteriores (figura
5 y 6).
CONCLUSIONES
El Índice de Precipitación
Estandarizado permite identificar la intensidad del
déficit o del exceso de precipitación en escala
trimestral en la localidad de Zavalla. A través de su
estudio se han detectado 15 eventos secos y 13 húmedos
durante el período 1973-2002, los que pueden ocurrir en
cualquier época del año. La duración y la intensidad
alcanzada por los eventos secos son en promedio mayor
que la de los eventos húmedos, definiendo el
comportamiento de la precipitación en la localidad en el
período analizado.
Durante la ocurrencia de eventos
secos se pueden producir anomalías de temperatura media
levemente mayores que durante los eventos húmedos,
debido a la presencia de nubosidad asociada a estos
últimos.
Se ha detectado una relación
lineal importante entre las anomalías de lluvia en
Zavalla, en primavera y comienzo del verano, y la
circulación del Océano Pacífico, caracterizada a través
del ONI, llegando a explicar en algunos casos hasta un
36% de la variabilidad total de las precipitaciones. A
su vez la ocurrencia de déficit y excesos de
precipitación durante los trimestres SON y OND podrían
anticiparse con los valores del ONI del trimestre AMJ
para el primer caso y JAS para el segundo.
Los eventos secos y húmedos en
Zavalla pueden ocurrir tanto en situaciones de "El
Niño", "La Niña" o "Neutralidad". En términos generales
se pronostica para toda la región pampeana excesos de
precipitación ante la ocurrencia de "El Niño" y déficit
ante "La Niña", de manera que a partir de los resultados
encontrados se infiere la necesidad de analizar a nivel
local las relaciones existentes entre la precipitación
y las anomalías atmosféricas de gran escala.
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