| | Marvin E. Quesada [email protected] e investigadorDepartamento de Ciencias Sociales, Sede de OccidenteUniversidad de Costa Rica, San Ramón, Costa RicaRESUMENLos registros de precipitación pluvial de la estación meteorológica de San José, Costa Rica son analizados durante un periodo superior a un siglo. Este registro muestra una fuerte estacionalidad con un promedio de 86.5 % de precipitación anual y con un rango histórico de 75 a 94 % que ocurre en seis meses al año que va de mayo a octubre. Para obtener un análisis exhaustivo se dividió el período lluvioso en tres series bimensuales que incluye los meses de mayo-junio, julio-agosto y septiembre-octubre con el fin de distinguir los meses más lluviosos o los meses más propensos a sufrir cambios, encontrándose que cada uno de éstos representa un 28 %, 24 % y un 34 % de las lluvias anuales, respectivamente. Al aplicar una regresión simple para cada uno de las series bimensuales de precipitación, se da una asociación estadística significativa en las dos primeras series, la primera de los cuales se explica en un 3.6 % de la variancia del último.El análisis espectral muestra que las densidades de precipitación más altas se repiten cada 6 – 7 años durante el periodo de los pre-veranillos y en las series de los pos-veranillos, lo que también se visualiza en las series anuales, mientras que dichos picos están casi ausentes de las series bimensuales de julio-agosto. De la misma forma, los picos 3 – 4 están casi ausentes de las series de septiembre-octubre, dada la marcada asociación con ENOS (El Niño-La Niña-Oscilación de Sur). Se hizo un análisis nivel de décadas, encontrándose interrupciones al comienzo de los años sesenta y la otra al inicio de los años ochentas. Además, las series estacionales muestran una interrupción desde 1912 a 1917 y en 1944, lo cual aparentemente esta relacionado con los cambios en las temperaturas superficiales del mar.Palabras clave: Precipitación anual y estacional, ENOS, San José, Costa Rica, Océano Pacífico y Atlántico.1. INTRODUCCIONEl largo registro histórico de precipitación pluvial con que cuenta la estación meteorológica de San José, Costa Rica, siendo uno de los más extensos a nivel Centroamericano, ha permitido que dichos datos hayan sido tomados en consideración en varios estudios regionales de carácter climático (por ejemplo: Rogers, 1988; Hasteranth, 1976, 1978, 1984). En la región centroamericana es difícil encontrar estaciones meteorológicas con buenos y extensos registros como los de San José, de ahí la importancia de considerar sus datos para un estudio climático.El interés en ésta estación para hacer estudios meteorológicos regionales desde hace unos años atrás, combinado con la importancia creciente que se ha dado en algunas investigaciones recientes, sobre la complejidad del clima regional (Waylen y otros., 1996; Magaña y otros, 1999; Enfield y Alfaro, 1999; Giannini, 2000) hacen que ésta estación meteorológica sea fiable por su calidad y por la longitud del registro de lluvia con que cuenta. Por lo tanto, en esta investigación se tiene como objetivo detectar posibles cambios en los periodos de precipitación pluvial tanto anuales como estacionales de San José, basándose en los registros mensuales de precipitación.2. UBICACIÓNLa estación meteorológica de San José, se ubica en la ciudad capital de Costa Rica, que lleva el mismo nombre, a una altitud de 1172 m.s.n.m., a una Latitud Norte de 9° 56´ 00” y a una Longitud Oeste de 84° 05´08”. Desde el punto de vista regional su ubicación es en la Depresión Tectónica Central de Costa Rica, la cual se encuentra rodeada de montañas. Por el lado Norte se ubica la sección montañosa denominada Cordillera Volcánica Central, al Sur la sección de la Cordillera de Talamanca, al Este los Cerros de La Carpintera y por el Oeste está más abierta hacia el Océano Pacífico, aunque en una parte de este flanco, se encuentran las estribaciones de los Cerros del Aguacate. Su ubicación dentro de la Vertiente Pacífica le dan aún más relevancia por el hecho de que es sabido que las señales del evento ENOS (El Niño-La Niña-Oscilación de Sur) son muy marcados en esta región del país (Waylen y otros, 1996).A pesar de la elevación a la que se encuentra la ciudad de San José, de estar prácticamente rodeado de montañas y al abrigo de los vientos Alisios del Noreste, que son los que influyen durante todo el año y que son los causantes de los mayores porcentajes de precipitación pluvial sobre el país, así como de poseer dos estaciones bien definidas. Durante el periodo lluvioso las precipitaciones son abundantes. Un ejemplo de ello es la serie de inundaciones que se producen en algunos sectores de dicha ciudad y que afectan áreas residenciales pertenecientes a diferentes estratos sociales, tal es el caso de Los Yoses, uno de los sectores habitacionales más reconocidos y prestigiosos en Costa Rica. Asimismo, existen sectores al sur de la capital, como el Barrio Los Ángeles, Los Hatillos que son afectados por las copiosas lluvias que se dan durante ciertos años.3. REGISTROS Y PERIODOS EN ESTUDIOFigura 1. Características estadísticas del régimen de precipitación mensual en San JoséLa figura 1 muestra la variación anual en la precipitación pluvial de San José. Como se puede observar, la fuerte estacionalidad climática es evidente, con un promedio de 86.5 % de precipitación anual (con un rango histórico de 75 a 94 %) que ocurre en seis meses que va desde mayo hasta octubre. Se pueden discernir dentro de este periodo lluvioso tres pares de meses: mayo-junio, julio-agosto y septiembre-octubre. Aunque julio-agosto son calificados en la región centroamericana como meses relativamente secos, ellos son conocidos como el Veranillo de San Juan y Canículas (Hasteranth, 1967). Normalmente, se presenta un veranillo de San Juan y dos Canículas, que se dan en lapsos de aproximadamente una semana cada uno y en diferentes semanas, que pueden ser en la última semana de junio, en julio y en agosto. Este periodo generalmente es llamado en la región como la sequía de medio periodo (mid-summer drought) por Magaña y otros (1999), quienes dan una explicación física del fenómeno, de su comportamiento regional que se extiende desde el sur de México hasta Panamá.Localmente, este periodo se manifiesta por una intensificación de los vientos Alisios del Noreste, los cuales al cruzar la cordillera que atraviesa Noroeste a Sureste hacia el sector pacífico de estos países pierden la humedad y producen un efecto de subsidencia, causando así periodos de disminución en las lluvias. Los periodos más húmedos (mayo-junio) y (septiembre-octubre) resultan de la incursión de aire caliente inestable desde el Océano Pacífico y son producto de la migración estacional de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) y los vientos Oestes Ecuatoriales los cuales se encuentran asociados. Cada uno de estos periodos representa en San José un 28 %, 24 % y un 34 % de las lluvias anuales respectivamente.El evento ENOS muestra tener un impacto en el clima regional (Hastenrath, 1984, Waylen y otros, 1996), aunque dicha influencia no ha sido tan fuerte como en otras partes del mundo. Ropelewski y Halpert, (1988), Giannini y otros (2000), así como Enfield y Alfaro (1999), han sugerido que las temperaturas superficiales del mar en el Atlántico Tropical Norte pueden amplificar o disminuir dicha respuesta del evento ENOS. Por su parte Vargas y Trejos (1994) puntualizan que la relativa causa potencial de la variabilidad interanual de la precipitación a lo largo de la costa pacífica Centroamérica se debe a los disturbios en el Mar Caribe y en el Golfo de México.4. METODOS UTILIZADOSLos datos de precipitación utilizados en este estudio están determinados por el número de días de lluvia y por la cantidad de precipitación que cae durante un mes, la época lluviosa, un año o en una década. Esto por cuanto interesa detectar los cambios temporales de la precipitación de San José.A la serie de datos de precipitación se le aplicó la prueba de normalidad modificada de Kolmogorov-Smirnov, prueba de mejor ajuste (Lilliefors, 1967) a un 0.20 de confianza con el objetivo de minimizar la posibilidad de cometer error tipo II. Con ésta se prueba la hipótesis nula de que no hay diferencia significativa entre los valores de la distribución ajustados y los observados. Además, se aplicó un coeficiente de correlación para los tres periodos bimensuales de precipitación en estudio con un nivel de confianza del 0.05 (Filliben, 1975). Se realizó también un análisis de correlación entre la precipitación mensual de San José y los valores del Índice de Oscilación del Sur (IOS), los cuales permitieron analizar las posibles teleconexiones existentes entre los cambios en la presión atmosférica en el Océano Pacífico Central y la precipitación en San José.Por último, se aplicó la prueba Mann Whitney para detectar diferencias estadísticas significativas entre las series temporales de precipitación, para ello se emplearon series de diez años. Se utilizó una hipótesis nula que asume que las observaciones en décadas próximas no son significativamente diferentes de la década en análisis. Estas pruebas se hicieron con un nivel de confianza del 95 % y con dos colas.5. ANALISIS NUMERICO5.1. Correlación en Serie y AutocorrelaciónAl aplicar una regresión lineal simple para cada uno de los tres periodos bimensuales de precipitación pluvial mencionados anteriormente, se tiene que existe solamente una asociación estadística significativa (a un nivel del 0.05). Esta se da en los totales de lluvia caídos en los meses anteriores a la recesión de lluvias o pre-veranillos y en los periodos de recesión de lluvias o veranillos, el primero de los cuales explica un 3.6 % de la variancia del último. El análisis de regresión entre los otros periodos bimensuales de lluvia total muestra menos de un 2 % de las variancias observadas, los cuales son valores más bajos de lo que se podría esperar de una serie de correlación, para ser considerados como posibles causas de la variación climática regional. Las implicaciones de cada uno de los periodos bimensuales de precipitación deberían ser tratadas casi en forma independiente. De la misma forma, no existe significancia estadística en la serie de autocorrelación entre las series bimensuales de la precipitación total, sean estas estacionales o anuales (por ejemplo, la correlación entre los valores de los años consecutivos).5.2. Prueba de NormalidadEn la figura 2 se muestran las distribuciones bimensuales y anuales de los totales de precipitación, los cuales se ajustan a una distribución de probabilidad normal. Al aplicar la prueba modificada de una muestra de Kolmogorov-Smirnov (Crutcher, 1975) a un nivel de 0.20 de confianza se ve que la hipótesis nula no indica una diferencia significativa entre los valores de la distribución ajustados y los observados. De esta forma dicha hipótesis se podría rechazar al considerar los totales de precipitación bimensuales en los meses de julio-agosto y septiembre-octubre. Sin embargo, la cola de la distribución se desvía, particularmente, del patrón esperado de la distribución normal ( Waylen y otros, 1994).Figura 2. Distribuciones bimensuales y anuales de los totales de precipitación observados en San José y ajuste a una distribución Normal.5.3. Análisis EspectralSe acepta generalmente que la fase cálida del ENOS produce una sequía a lo largo de la costa pacífica de América Central y la fase opuesta La Niña produce excesivas lluvias (Hastenrath, 1976; Ropelewski y Halpert, 1989; Waylen y otros, 1996; Enfield y Alfaro, 1999; Giannini y otros, 2000). Al emplear el Índice de Oscilación del Sur desde 1889 hasta 2000 (NOAA, disponible en www.nnic.noaa.gov/data/indices, el cual es un indicador de la actividad del ENOS expresado en la gráfica de densidad espectral (Statsoft Inc, 1995), se ve que hay dos máximos de 3 a 4 y de 6 a 7 años.Dichas gráficas tienen datos muy parecidos para cada una de las series de precipitación, las cuales muestran picos aproximadamente en los mismos periodos, aunque su importancia relativa parece variar en cada una de las series. En el análisis espectral las densidades más altas ocurren entre los años 2-3 y 6-7 para las series de ambos periodos, los pre-veranillos y los pos-veranillos, así como para la serie anual, mientras que esos picos están casi ausentes de las series bimensuales de julio-agosto.Figura 3. Densidades espectrales de las series del IOS y la precipitación anual y bimensual.Similarmente, tanto las densidades espectrales, como la relación con la influencia máxima con el evento ENOS en las series anuales y los periodos bimensuales de mayo-junio (y en mucho menor grado julio-agosto) muestran picos en los periodos cercanos a los 15 años; mientras que las serie anual y en la bimensual de mayo-junio se vuelve a tener un incremento al igual que el de septiembre-octubre en los periodos entre los 30 y 40 años.5.4. Detección de Cambios dentro de las SeriesComo consecuencia de que la serie de datos tiene evidencias de ser no normal, se optó por una prueba no paramétrica Mann Whitney para detectar diferencias estadísticas significativas entre las secciones de las series temporales, empleándose lapsos de diez años. Se escogió este periodo por ser más largo que la frecuencia de las características de la oscilación con el evento en forma individual del ENOS, el cual es ideal para detectar cambios climáticos en periodos de cada diez años (décadas) tales como los observados en el Océano Atlántico Norte (Giannini y otros, 2000; Hoerling y otros, 2001).Con la hipótesis nula planteada se asume que las observaciones en décadas próximas no son significativamente diferentes de la década en análisis. La prueba se realizó con un nivel de confiabilidad del 95 % y con dos colas. Los años que separan las décadas con lluvias y que son significativamente diferentes aparecen en la figura 4. La serie anual muestra dos interrupciones, una al comienzo de los años sesenta y la otra al inicio de los años ochenta. El promedio de precipitación anual en las décadas en estudio es cerca de 250 mm más grande que la década inmediatamente anterior o posterior a ésta.No es sorprendente que dada la independencia aparente entre cada una de las series bimensuales y a pesar de la contribución del periodo de los pos-veranillos con una alta precipitación, se vea la misma interrupción en estas series de post-veranillos, en los cuales el promedio total bimensual es aproximadamente de 70 mm más grande en el periodo de los pre-veranillos. Además, las series estacionales muestran una interrupción desde 1912 a 1917 y en 1944. El promedio de precipitación estacional en la década anterior a 1912 es de 300 mm más bajo que en la década siguiente de 1917, mientras que en la década de los años 40, a mediados, es cerca de 125 mm más húmedo que la siguiente.La interrupción a comienzos de los 60 está también presente en julio-agosto, en la década anterior se muestra un promedio superior a los 100 mm más grande que la primera década. Una interrupción similar se visualiza en las series de mayo-junio, pero sólo cuando se usa un nivel de confianza del 90 %. La interrupción más notable se observa en la serie de los pre-veranillos en la década de 1920 y se distingue de los años treinta por ser 130 mm más húmedos que en la década de 1910.Figura 4. Series de precipitación anuales y bimensuales.(Las líneas discontinuas verticales indican la reubicación de la estación meteorológica y los periodos sombreados indican cambios significativos del régimen de precipitación).5.5. Anomalías en las Temperaturas Superficiales del Mar en los Océanos Pacífico y AtlánticoDe acuerdo con Enfield y Alfaro (1999) y Giannini y otros (2000), el más reciente desfase en el registro de las lluvias tiene que ver con las anomalías de las temperaturas superficiales del Océano Atlántico Norte y el Pacífico en la zona del Niño 3.4 (combinación de las zonas El Niño 3 y 4 ubicadas en el Océano Pacífico). En este caso se promedian los registros de precipitación con el año calendario con la idea de producir una anomalía anual durante el periodo de registro disponible. Para tratar de evitar el efecto individual del evento El Niño y su periodicidad característica de 3 a 7 años, se ha decidido promediar cada cinco años con una de las anomalías anuales (figura 5).Con la excepción del calentamiento en el Océano Pacífico a finales de la década de 1950 (lo cual esta asociado con el evento de El Niño de 1957-58), las temperaturas superficiales del mar son inferiores al promedio, poco antes del desfase a inicios de la década de 1960, mientras que el Atlántico Norte estuvo más caliente de lo normal. En la década siguiente del desfase, ambos océanos mostraron una anomalía positiva.El segundo desfase significativo separa el periodo durante los años de la década de 1970, de la década de 1980 y la de 1990. Durante el primer periodo ambos océanos mostraron anomalías similares, pero hubo un cambio dramático de una anomalía negativa a otra positiva a mediados de la década.El siguiente desfase en el Atlántico demostró anomalías negativas, mientras que en el Pacífico fueron positivas. La condición más seca en San José y en la vertiente Pacífica podría darse cuando los vientos Alisios del Noreste se intensifican durante aquellos periodos en los cuales el Océano Atlántico Norte muestra temperaturas más bajas de los promedios regulares, mientras que en el Océano Pacífico se registran temperaturas más altas de lo normal. Esto pareciera ser correcto, especialmente si se observa el periodo de la década de 1980 e inicios de 1990 en San José.Por otro lado, una situación diferente, o sea de altos niveles de precipitación pluvial se podrían encontrar en esta ciudad cuando las temperaturas superficiales en ambos océanos muestren las mismas condiciones, lo cual fue muy consistente al final de la década de 1960 y en toda la década de 1970. Esto muestra existencia de teleconexiones entre las presiones atmosféricas que se registran en el Océano Pacífico (IOS) y la precipitación que se registra en San José.Figura 5. Comparación de las anomalías de la temperatura superficial del mar en los océanos Pacífico y Atlántico y la precipitación anual durante el periodo de 1949-2000.6. CONCLUSIONEl extenso registro de precipitación mensual que posee la estación meteorológica de San José es bastante fiable para determinar las causas de la variabilidad interanual a una frecuencia de oscilación más baja, que aquéllas que implican la influencia del evento ENOS. A pesar de que esta señal es muy clara al nivel bimensual y anual en las series de precipitación, las fluctuaciones a largo plazo (con frecuencia entre 15 y 40 años) podrían ser responsables de la falta de consistencia y simple respuesta a la precipitación anual hacia el ENOS a través de todo el registro histórico. Esto podría corresponder a los cambios de baja frecuencia en las temperaturas superficiales en el Océano Atlántico Norte.Los desfases que son estadísticamente significativos en las series de precipitación no se deben a los cambios de ubicación de la estación. Los máximos de precipitación tienen lugar cuando se debilitan los vientos Alisios del Noreste como resultado de temperaturas superficiales más altas que el promedio en el océano Pacífico y más bajas que el promedio en el Atlántico. Sin embargo, con la excepción de los años de la década de 1950, la modificación del régimen de precipitación debido a la fluctuación casi independiente de las temperaturas superficiales del mar en los dos océanos propuesto por Enfield y Alfaro (1999), es también identificada en las fechas iniciales de la estación lluviosa. Este es un factor de peso que parece tener cierta validez como la causa potencial de la variabilidad que se encontró en el registro histórico de la estación de la Ciudad de San José.7. REFERENCIASCRUTCHER, H.L. A Note of the Possible Misuse of the Kolmogorov-Smirnov Test. Journal of Applied Meteorology, 14, 1975, 1600-1603.ENFIELD, D.B., ALFARO E.J. 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Comparación de las anomalías de la temperatura superficial del mar en los océanos Pacífico y Atlántico y la precipitación anual durante el periodo de 1949-2000. | Esta entrada se publicó en
Reportajes en 12 Ene 2005 por Francisco Martín León
