teleconexiones del fenómeno enso a la precipitación mensual en méxico

Ciencia UANLUniversidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected] ISSN (Versión impresa): 1405-9177MÉXICO

2007 Jorge Méndez González / José de Jesús Návar Cháidez / Humberto González

Rodríguez / Eduardo J. Treviño GarzaTELECONEXIONES DEL FENÓMENO ENSO A LA PRECIPITACIÓN MENSUAL EN

MÉXICO Ciencia UANL, julio-septiembre, año/vol. X, número 003

Universidad Autónoma de Nuevo León Monterrey, México

pp. 290-298

Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal

Universidad Autónoma del Estado de México

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mailto:[email protected]

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CIENCIA UANL / VOL. X, No. 3, JULIO-SEPTIEMBRE 2007290

*Facultad de Ciencias Forestales, UANL.

Contacto: [email protected]

**CIIDIR-IPN, Unidad Durango.

JORGE MÉNDEZ GONZÁLEZ*, JOSÉ DE JESÚS NÁVAR CHÁIDEZ**, HUMBERTO GONZÁLEZ RODRÍGUEZ*,EDUARDO J. TREVIÑO GARZA*

TTTTTeleceleceleceleceleconeoneoneoneonexiones del fxiones del fxiones del fxiones del fxiones del fenómeno ENSOenómeno ENSOenómeno ENSOenómeno ENSOenómeno ENSOa la precipitación mensual en Méxicoa la precipitación mensual en Méxicoa la precipitación mensual en Méxicoa la precipitación mensual en Méxicoa la precipitación mensual en México

ctualmente, el entendimiento de la va-riabilidad del clima es uno de los te-mas más relevantes de las ciencias am-bientales. El clima varía de un año a

otro, entre décadas e incluso entre milenios. Elhombre o la naturaleza pueden modificar el climade la Tierra. La complejidad de esta variación difi-culta identificar el origen de la misma. Eventual-mente, a los fenómenos naturales o variaciones cli-máticas ocurridas en alguna parte del planeta, queinfluyen en el clima de otra parte lejana, se les co-noce como teleconexiones. La actividad industrialy los gases traza, liberados a la atmósfera como con-secuencia de las actividades antropogénicas, han al-terado el clima de la Tierra.1 En este sentido, se hanencontrado cambios en los patrones de precipita-ción asociados al calentamiento global,2,3 intensifi-cando el ciclo hidrológico.4 Sin embargo, no exis-ten evidencias claras a escalas locales sobre los efectosdel calentamiento global de la Tierra. Según estu-dios de las décadas pasadas, la precipitación ha in-crementado a nivel global aproximadamente un 2%,desde inicios del siglo XX,5 siendo más notable enel hemisferio norte y áreas continentales, este incre-mento es estadísticamente significativo; sin embar-go, no posee consistencia espacial.

Un fenómeno natural con influencia directa enla variabilidad del clima a nivel mundial es El NiñoSouthern Oscillation (ENSO). El ENSO es una

combinación de El Niño (componente oceánico) ySouthern Oscillation (componente atmosférico),para identificar casos de anomalías cálidas de tem-peratura de la superficie del mar en el este y centrodel Pacífico Ecuatorial.6,7 Durante este fenómeno,la temperatura en el ecuador presenta desviacionesde ±5°C, con respecto a la media; así, puede haberperiodos desde unos meses hasta más de un año.De esta forma, las anomalías cálidas de temperaturasignifican la presencia de un evento de El Niño,mientras que al ser éstas frías indican presencia deLa Niña. Un índice que representa el promedio delas características ocurridas durante El ENSO es elMEI (Multivariate Enso Index), promedio ponde-rado de la combinación de seis variables océano-atmosféricas (presión atmosférica, componentes dela superficie del viento de este-oeste y norte-sur, tem-peratura de la superficie del mar, temperaturadel aire y nubosidad total) y corresponde al primercomponente principal sin rotar de esta serie de va-riables.8 Este fenómeno afecta los patrones de tem-peratura y precipitación alrededor del mundo, yasea incrementándolos o decrementándolos.5 La re-lación del ENSO sobre alguna variable meteoroló-gica ha sido motivo de estudio en varias partes delmundo.

A

CIENCIA UANL / VOL. X, No. 3, JULIO-SEPTIEMBRE 2007 291

Los factores climatológicos representan, para lamayoría de los países, la parte más importante ensu desarrollo.9 Específicamente, la variabilidad deprecipitación tiene un papel importante en el ma-nejo de los recursos naturales, debido a que contro-la las actividades agrícolas, pecuarias y forestales, asícomo una gran variedad de actividades económicase incluso el comportamiento y desarrollo social 10 yMéxico no es la excepción. En este sentido, se hademostrado que los patrones de precipitación es-tán fuertemente asociados a eventos extremos delENSO.11

En nuestro país, las investigaciones son muy es-casas y persiguen otros objetivos.12,13 La cercanía delfenómeno del ENSO a nuestro país, así como laserie de anomalías, especialmente el cambio en elrégimen pluviométrico, aunado a los numerososeventos inusuales detectados en décadas recientesen todo el mundo y, sobre todo, en México, sonfuente de inspiración de esta investigación y seránun elemento medular para profundizar en las cau-sas y efectos del cambio climático que en el futurose esperan. En este contexto, el propósito de la pre-sente estudio fue: a) investigar las posiblesteleconexiones del fenómeno del ENSO a la varia-bilidad de precipitación (PP) registrada en México;b) identificar los patrones espacio temporales de laprecipitación, asociada al fenómeno del ENSO; c)determinar cuantitativamente las influencias delENSO en la precipitación mensual, bajo la hipóte-sis de cambios en los regímenes de precipitación aconsecuencia de las teleconexiones del fenómenodel ENSO acorde a la cercanía al mismo.

Materiales y métodos

Descripción del área de estudio

México se localiza en la parte norte del ContinenteAmericano, es el país latinoamericano más septen-trional, su territorio abarca 1,953,162 km2 y estádistribuido, casi por partes iguales, a ambos ladosdel Trópico de Cáncer.14 La topografía del país es elresultado de una gran actividad tectónica ocurridadurante el Mesozoico Tardío-Cenozoico Temprano(Orogenia laramnide); aproximadamente 65% delárea del país se encuentra por encima de 1000 msnm

y cerca de 47% de la superficie tiene pendientes su-periores a 27%.15 Su clima contiene prácticamentetodos los grupos y subgrupos climáticos posibles, yhay variaciones de climas secos a húmedos en unadistancia de pocos kilómetros. La línea del trópicomarca hacia el norte el clima árido y el semiárido yhacia el sur el húmedo y semihúmedo, el cual esinfluido por los vientos alisios y por los ciclonesque se presentan en esta zona.15 En México se regis-tra una precipitación pluvial media anual de 777mm, en el noroeste y noreste apenas alcanza un pro-medio anual de 100 mm, mientras que en el surestey parte de la costa sur del Pacífico se presenta unamedia anual de entre 2000 y 4000 mm.16 La mayorparte de la precipitación ocurre durante el verano yel otoño (70%), el resto se distribuye durante elaño.15

Datos

La información utilizada proviene de estaciones cli-matológicas distribuidas en casi todo el país, lascuales son supervisadas por la Comisión Nacionaldel Agua (CNA) y varían de 1921 a 2005. La selec-ción de estaciones consideró la consistencia anual einteranual y la homogeneidad de las series anuales,evaluadas mediante pruebas de KolmogorovSmirnov.17 Se analizaron 762 estaciones (ubicadasgeográficamente en la figura 1).

Fig. 1. Área de estudio y distribución espacial de estacionesclimatólogicas analizadas.

JORGE MÉNDEZ GONZÁLEZ, JOSÉ DE JESÚS NÁVAR CHÁIDEZ, HUMBERTO GONZÁLEZ RODRÍGUEZ, EDUARDO J. TREVIÑO GARZA


TELECONEXIONES DEL FENÓMENO ENSO A LA PRECIPITACIÓN MENSUAL EN MÉXICO

Procedimientos y análisis estadístico

Teleconexiones del ENSO a la PP mensual

Se utilizó el MEI,8 los valores bimensuales cubrie-ron el periodo de diciembre 1949/enero 1950 has-ta diciembre de 2005. Mediante el programa esta-dístico SAS Ver. 8.0, los datos de precipitaciónfueron estandarizaros (Z) teniendo media "0" y des-viación estándar de "1". Posteriormente se llevarona cabo análisis de correlación de Pearson "r" (dichocociente oscila entre -1 y +1), a escalas mensualesentre el MEI y Z, a un nivel de confianza de p<0.05.Se realizaron retardos (lags) de correlación de 0 a 12años. Los datos se integraron a un sistema de infor-mación geográfica (SIG) para realizar interpolacionesde "r" y determinar los patrones geográficos de lainfluencia del ENSO a la PP.

Influencia del ENSO sobre PP

La determinación cuantitativa de la influencia delENSO sobre la precipitación se realizó de la siguientemanera: una vez obtenidas las regiones geográficasdeterminadas en SIG por la interpolación de "r", seprocedió a promediar y graficar la precipitaciónmensual de todas aquellas estaciones inmersas den-tro de las regiones correspondientes, mismas que seubicaron sobre un mapa. Adicionalmente se consi-deró la precipitación del mes (según influencia delENSO), el valor de "r" de la región y el intervalo deconfianza de ambas.

Resultados

Análisis temporal entre en ENSO y PP

(escalas anuales)

La figura 2 indica el porcentaje |%| de estacionesque mostraron correlación significativa (+ y -) entreel MEI y la PP en México (p<0.05), del año unohasta doce años después, en la que se incluyen to-dos los meses del año. En un primer término seobserva que la mayor influencia del ENSO se da aescalas interanuales; es decir, una vez que ocurre elfenómeno de El Niño en periodos invernales, se notauna influencia importante en los registros de preci-

pitación durante ese mismo mes y año. Los resulta-dos indican que, durante el primer año, un 20.1%de 762 estaciones evaluadas muestra influencia delENSO. Al segundo año de la evolución del fenó-meno ocurrido en el Pacífico Ecuatorial, lasteleconecciones a la PP en México disminuyen drás-ticamente a solamente un 6.9% de las estacionesanalizadas. No obstante, 11 años posteriores a laocurrencia del ENSO se detectan relaciones impor-tantes, destacando principalmente la ocurrencia decorrelaciones significativas durante el tercero y no-veno año.

La contribución mínima del ENSO a la PP seregistra después de los seis años de presentarse elevento. En términos globales, posterior al primeraño, se observa que entre un 5 y 10% de las estacio-nes meteorológicas evaluadas registran cambiosimportantes en la precipitación, ya sea aumentan-do o disminuyendo.

Fig. 2. Porcentaje de estaciones con "r" significativa (p<0.05)desde el año 0 -12 (escala anual).

Análisis temporal entre en ENSO y PP (escalas

mensuales)

En la figura 3 se destacan aquellas estaciones signifi-cativas (p<0.05), positivas y negativas entre el ENSOy la PP mensual durante el primer año. El análisis aescalas mensuales, sin interesar la tendencia (+ o -),indica que los meses que registran las teleconexionesmás importantes entre el ENSO y la PP son: febre-ro, diciembre y noviembre con 29.0, 27.4 y 25.6%,mientras los meses menos afectados son: abril, oc-tubre y julio con 3.2, 7.9 y 9.2% del total de esta-ciones analizadas, respectivamente.


de las áreas de influencia y la magnitud de "r", segúnla escala de colores.

Las teleconexiones del ENSO a la PP se dan dela siguiente forma: tan pronto inicia el fenómenode El Niño (diciembre), una pequeña región ubica-da al centro del país registra un incremento de PP ainicios de enero, pero la teleconectividad no es aúnmuy fuerte, según se puede notar en los valores de"r", los cuales van de +0.2 a +0.3. Posteriormente,una vez que el fenómeno va evolucionando se perci-ben varias cosas interesantes destacando lo siguien-te: 1) una influencia muy rápida de fenómeno alsegundo mes del año (febrero); 2) el área de influen-cia en México se hace más extensa, acentuándose enlas partes costeras de la república mexicana; 3) Unarelación más estrecha entre el ENSO y la PP, ya que

Fig. 3. Porcentaje de estaciones con "r" significativa (p<0.05)durante el año "0" (escalas mensuales).

Según los resultados obtenidos, al inicio de la ocu-rrencia de El Niño, la precipitación mensual se in-crementa de enero a marzo. Posteriormente, de ju-nio a septiembre, la precipitación tiende a disminuir,pero a inicios del invierno, la precipitación nueva-mente tiende a incrementarse. Cuando el ENSOcontribuye al incremento de PP en México, en éstase observa que los regímenes pluviométricos son losmás bajos, según lo indicado en las figuras 3, 4 y 5,y viceversa, con excepción de la región de la Penín-sula de Baja California.

Las estadísticas básicas del coeficiente de correla-ción a nivel mensual y por tendencia (+ y -) entre elMEI y PP se reportan en la tabla I. A pesar de la noaditividad de "r", los valores de las medidas de ten-dencia central y de dispersión se presentan en for-ma original, siendo éstos para información, apoyoy referencia a los mapas correspondientes. Según losresultados, las tendencias positivas registran los pro-medios más altos que las tendencias negativas con+0.350 y -0.331, respectivamente. Asimismo, losaltos coeficientes de variación se observan cuandomayor es el valor de N, tendiendo a disminuir pro-porcionalmente si N disminuye.

Análisis espacial entre en ENSO y precipitación

mensual

En las figuras 4a y 4b se reportan únicamente losmeses cuya variabilidad de precipitación se ve prin-cipalmente afectada por el fenómeno del ENSO.Los mapas indican la región o distribución espacial

Tabla I. Estadísticas básicas de "r" entre el MEI y la precipita-ción mensual en México.

Tend. = Tendencia; Prom. = Promedio; Med. = Mediana; C.V. =Coeficiente de variación; Min. = Valor mínimo; Máx. = Valormáximo; N.D. = No detectado por valor único.




los valores de "r" se incrementan significativamentede +0.3 a +0.5 y +0.6 (especialmente en las correla-ciones positivas), traduciéndose en un incrementosignificativo de PP en regiones con régimenpluviométrico bajo, pero también a latitudes ma-yores.

Durante marzo, el efecto del ENSO en la preci-pitación en México disminuye (a pesar de que estefenómeno puede permanecer activo, incluso despuésde un año),11 tendiendo a desaparecer casi comple-tamente desde abril hasta julio (mapas no presenta-dos).

Cabe subrayar que a pesar de la gran cantidad deestaciones meteorológicas que muestran influenciasdel ENSO de forma negativa (parte inferior de lafigura 3), no se forman regiones consistentes en suspatrones de correlación; esto es, la ubicación geo-gráfica de tales influencias se dan de forma aisladaen casi todo el país.

De la misma manera, en la figura 4b indica que,durante el mes de agosto, la PP tiende a disminuiren el centro de México, siendo éste uno de los me-ses más lluviosos del año (según la figura 5). Losresultados indican que el efecto del ENSO (dismi-nución de PP) tiende a moverse hacia el sur de Méxi-co, de agosto a octubre.

A partir de noviembre, nuevamente el efecto po-sitivo del ENSO sobre la PP se observa sobre laspartes costeras del Pacifico, y sobre las regiones II yIII indicadas en la figura 5 en el mes de diciembre.Las teleconexiones entre el ENSO y la PP mensualde noviembre y diciembre son bastante fuertes, se-gún lo indican los coeficientes de correlación loscuales van desde 0.3 hasta >0.5.

Fig. 4a. Patrones espaciales de correlación (p<0.05) entre el MEIy PP mensual en México.


Según las figuras 4a, 4b y 5, todo parece indicarque los efectos del ENSO obedecen a rasgosfisiográficos al mismo tiempo que los incrementosde PP por efectos del ENSO se amplían hacia laparte norte del continente, principalmente por lasregiones costeras del Pacifico y del Golfo.

Contribución del ENSO a la PPmensual en México

Algunos autores18 reportan que más de 70% de lalluvia registrada en México se presenta entre losmeses de mayo y octubre. Este hecho es fundamen-tal para determinar la cantidad de lluvia que reci-

ben o dejan de recibir aquellas regiones influenciadaspor el ENSO. Las gráficas de precipitación prome-dio mensual, según la región de influencia delENSO, se indican en la figura 5.

Los resultados que a continuación se reportancorresponden a la contribución promedio delENSO sobre la precipitación mensual en México,contemplados dentro de los periodos de tiempoconsiderados en esta investigación, tanto del ENSOcomo de las series de PP.

Se detectaron cuatro regiones importantes en lacontribución del ENSO sobre la PP en México, lascuales, para efectos de este estudio, se denomina-ron: I: Región Centro; II: Noreste de México; III:Región Noroeste y IV: Región de las BajasCalifornias. Las gráficas de precipitación indican quela región I y II presentan una precipitación de tipounimodal, registrándose los mayores porcentajes delluvia de junio a septiembre, con más de 70% deprecipitación total anual. Asimismo, las regiones IIIy IV registran un tipo de precipitación bimodal,cuyos porcentajes máximos de lluvia se registran dejulio a septiembre, con más de 50%, y de diciem-bre a febrero, variando de 15 a 25% de la precipita-ción total anual.

En virtud de que durante enero en el centro delpaís sólo se registran alrededor de 20 mm al año, lainfluencia del ENSO en términos cuantitativos yconsiderando los valores de correlación, así comoel intervalo de confianza correspondiente, son delorden de 5.82±1.91 mm durante la presencia delENSO, equivalente a un 0.84% de la precipitaciónde enero. Durante febrero, la precipitación se incre-menta en aproximadamente 6.33±2.30, 8.10±5.13y 5.49±5.18, para las regiones II, III y IV, con por-centajes promedio de 1.07, 1.36 y 2.74%, respecti-vamente. En marzo incrementa su PP en 4.97±3.52y 4.45±5.36 mm (0.83 y 2.22%) para las RegionesIII y IV, respectivamente.

La disminución de PP durante agosto en la Re-gión I es del orden de 54.52±16.92 mm (7.91% enpromedio), considerando que la media mensual dePP es >154 mm.

A finales del año, nuevamente la PP tiende aaumentar en las costas centrales del Pacífico mexica-no con la presencia del ENSO, en este sentido,noviembre experimenta un incremento porcentual

Fig. 4b. Patrones espaciales de correlación (p<0.05) entre el MEIy PP mensual en México.



promedio de 0.65% equivalente a 4.49±1.25 mm.En el noreste de México, Región II, en diciembrepromedia un incremento porcentual de 1.13%,correspondiente a aproximadamente 6.73±3.13mm, mientras que en el noroeste se registra un in-cremento de 2.16% equivalente a 12±7.34 mm.

Es importante subrayar que el PP/t, los cambiosen los regímenes de PP (incremento o decremento)en las regiones indicadas durante el fenómeno delENSO, encontrados en esta investigación, no im-plican de ninguna manera, un cambio significativoglobal de las series mensuales de precipitación, esdecir, pueden indicar un cambio temporal, pero nosignificativo a la escala de tiempo considerada.19

Los resultados confirman la hipótesis de lateleconectividad significativa del ENSO a las seriesmensuales de precipitación registrada en México,no así a la mayor influencia del fenómeno en regio-nes de México cercanas al origen del fenómeno (Pa-cífico Ecuatorial).

Un análisis reciente sobre cambio climático,impactos y consecuencias indica que a escala glo-bal, sobre escalas de tiempo interanuales, la modadominante es y continuará siendo el ENSO, conefectos especialmente sobre el hemisferio norte,20

contribuyendo más aun a la variación climática glo-bal.

Conclusiones

Son evidentes las teleconexiones entre el ENSO y

la PP mensual en México, cuya influencia se da aescalas interanuales, pero registrando también con-tribuciones importantes después del primer año. Losmeses que registran las teleconexiones más impor-tantes son: febrero, diciembre y noviembre con29.0, 27.4 y 25.6% del total de estaciones analiza-das.

El ENSO contribuye al incremento de PP enMéxico, cuando los regímenes pluviométricos sonlos más bajos, registrándose además, en este perio-do, las teleconexiones más fuertes. Por el contrario,el fenómeno contribuye a disminuir la precipitacióncuando la lluvia en México es más alta. En este sen-tido, las correlaciones positivas entre el MEI y la PPparecen ampliarse hacia la parte norte del continen-te, principalmente por las regiones costeras del Pa-cífico y del Golfo, mientras que las correlacionesnegativas se registran hacia el sur del mismo. Loanterior se traduce en un incremento de precipita-ción en latitudes superiores y disminución en lati-tudes bajas.5,19,21

La modificación en PP (incremento odecremento) en las regiones indicadas no implicade ninguna manera el cambio significativo globalde las series mensuales de precipitación.

Adicionalmente, un pronóstico preliminar delMEI realizado en este estudio indica que a nivel glo-bal el fenómeno del ENSO se intensificará durantelos próximos años, esto traerá como consecuenciacambios importantes en el clima de México y detodo el mundo. No obstante, los mecanismos decómo el ENSO cambia, interactúa y contribuye alcambio climático están aún en discusión.21

Resumen

Esta investigación explora la posible teleconectividadentre el fenómeno del ENSO y la precipitaciónmensual registrada en México, 762 estaciones me-teorológicas, distribuidas en la mayor parte del te-rritorio mexicano, variando desde 1921 a 2005,proporcionando información espacial razonable,fueron analizadas. Los resultados indican una in-fluencia significativa del ENSO sobre las seriesestandarizadas mensuales de precipitación, la cualse da a escalas interanuales, principalmente en losmeses de febrero, noviembre y diciembre. Las corre-

Fig. 5. Distribución mensual de la precipitación en México enlas regiones influenciadas por el ENSO.



laciones positivas indican un incremento de preci-pitación en medianas y altas latitudes por las regio-nes costeras, mientras que las correlaciones negati-vas se registran hacia el Sur. Un análisis de lastendencias del MEI indican que el fenómeno se in-tensificará durantes las próximas décadas, lo cualpodría traer consecuencias importantes en el climade México y del mundo.

Palabras clave: El Niño, Teleconexiones, Tenden-cias, Correlación.

Abstract

This research explores the possible teleconnectivitybetween the ENSO phenomenon and theinterannual variability of rainfall registered inMéxico. A total of 762 long-term stations (1921-2005), distributed all over Mexico providing rea-sonable spatial coverage over most of the country,were analyzed. The influence of ENSO over the stan-dardized monthly precipitation was found to be sig-nificant and is given to interannual scales and mainlyduring the months of February, November, and De-cember. The positive correlation indicates an in-crease in the precipitation regime over the middleand high latitudes, principally on coastal regions,while the negative correlations are registered towardlower latitudes. An analysis of MEI series indicatesthe intensification of ENSO events during the nextdecades which may carry important changes in theclimate of Mexico and over the world.

Key Words: El Niño, Teleconnections, Trends,Correlation.

Agradecimientos

Este estudio fue posible gracias al apoyo de Cona-cyt por otorgar beca-doctoral al primer autor, asícomo a la comunidad del Servicio MeteorológicoNacional, por el apoyo con la bases de datos.

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Recibido: 7 de marzo de 2007

Aceptado: 23 de mayo de 2007


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