Figura 2. Distribución altitudinal de las estaciones operadas por el IDEAM que registran pluviosidad (panel izquierdo; N=408 con período común 1974-2015) y temperatura media del aire cerca de la superficie (panel derecho; N=92 con período común 1978-2015), y que han sido (y están siendo actualmente) utilizadas para el análisis de cambios en condiciones climáticas históricas, como parte de las Comunicaciones Nacionales a la UNFCCC.
las series más extensas no muestran tendencias lineales crecientes o decrecientes, estadísticamente significativas, en las series anuales del máximo número de días secos consecutivos, estudios previos (Cantor y Ochoa, 2011) han encontrado señales coherentes espacialmente de aumento en la cantidad de días húmedos en Antioquia. Esto sugiere que las señales en las lluvias siempre han sido muy diversas y dependen de la región y el período de registro analizado. Las series de anomalías del máximo número de días secos consecutivos por año calendario muestran además porcentajes de la variabilidad natural normal año a año que es explicada por un promedio móvil de 4 años (asociado al fenómeno El Niño – Oscilación del Sur, ENSO) en el rango 27% al 44%. Durante la fase cálida del fenómeno ENSO, en particular, las reducciones en lámina de precipitación pueden alcanzar de los 400 a los 600 mm anuales. En torno a la lámina total anual, el 7,2% de las estaciones ubicadas en el rango altitudinal del Bosque Andino muestran tendencias decrecientes en el rango de 5,2%/década a aproximadamente 16,0%/década en el horizonte instrumental 1974-2015. Tan solo 4 estaciones muestran tendencias crecientes, estadísticamente significativas, en la lámina total anual que varían entre el 4,6%/década y los valores inusuales de hasta 14,1%/década. Finalmente, las tres estaciones con registros diarios continuos, homogéneos y extensos muestran incrementos en la ocurrencia de eventos inusuales de precipitación (lámina de precipitación diaria máxima anual) en el rango de +0,8 a +2,2 mm/día/década. Los resultados del análisis para el resto de variables pueden ser consultados en Ruiz-Carrascal (2016).
Figura 3. Estaciones meteorológicas ubicadas en el rango altitudinal [1.000-3.500 msnm] con horizontes instrumentales extensos (+30 años), cuyos registros diarios, continuos y homogéneos de lámina de precipitación (panel izquierdo) y temperatura media (panel derecho) permiten el análisis de las señales de cambio en condiciones climáticas en el largo plazo en los Bosques Andinos Colombianos. Fuente: Ruiz-Carrascal (2016).
Al igual que en el caso de la precipitación, son varias las variables asociadas a la temperatura media que se procesan normalmente: los percentiles 10° y 90° de temperaturas medias diarias, el máximo número de días consecutivos por año con temperatura media por encima del umbral 90° (rachas cálidas), el número de días cálidos por año con temperatura media por encima del umbral 90°, y el número de días consecutivos por año con temperatura media por encima de un umbral de confort de +25°C. Las dos primeras son particularmente representativas para el análisis del estrés térmico de los Bosques Andinos. Los percentiles 10° y 90° de temperaturas medias diarias disminuyen con la altura a tasas de -6,25 K/km (R2=0,943) y -6,73 K/km (R2=0,924). El 52% de las estaciones exhiben tendencias lineales, estadísticamente significativas, a un nivel de significancia del 5%, en el percentil 90° de temperaturas medias diarias en el rango +0,17 a +0,54°C/década. El máximo número de días cálidos consecutivos, por su parte, sigue un comportamiento no lineal con duraciones cercanas a los 1,8 días a los 2.400 msnm, y a los 5,0 días a los 1.000 msnm. El 42% de las estaciones exhiben tendencias lineales estadísticamente significativas positivas (incremento en la duración de las rachas cálidas). Los resultados del análisis para el resto de variables pueden ser consultados en Ruiz-Carrascal (2016).
Escenario de cambio en los Bosques Andinos colombianos
Las tendencias climáticas generales en los Bosques Andinos Colombianos podrían resumirse en los siguientes aspectos clave:
Variaciones en la altura del Nivel de Condensación por Elevación (LCL). Desde un punto de vista estrictamente físico, los Bosques
Andinos podrían dividirse en los siguientes rangos altitudinales: 1) La franja inferior del Bosque Montano Bajo, desde el límite inferior del Bosque Andino hasta la altura media del LCL en las horas de la mañana, cuando prevalecen las condiciones de estabilidad atmosférica, está sometida a condiciones de termodinámica de aire seco. 2) La franja del Bosque Montano Bajo que está por encima del LCL en condiciones de estabilidad, hasta el máximo nivel del LCL que puede presentarse en los períodos de inestabilidad, se caracteriza por vegetación que está sometida a fluctuaciones entre termodinámica de aire seco y condiciones en saturación. Finalmente, 3) la franja de, fundamentalmente, el Bosque Montano Alto que se extiende desde el máximo nivel del LCL que puede presentarse en los períodos de inestabilidad, hasta el ecotono superior entre el Bosque Andino y el Bosque Alto-Andino y Alto- Andino enano, se caracteriza por vegetación que está sometida a termodinámica de aire húmedo, no necesariamente saturado.
Al interior de estas franjas generales se pueden presentar rangos altitudinales aún más específicos que dependen, por ejemplo, de las condiciones estacionales, la ubicación del óptimo pluviométrico, y la ubicación del ecotono entre la franja superior del Bosque Montano Bajo y la franja inferior del Bosque Montano Alto. Los cambios en el largo plazo asociados al cambio climático conducen a rápidas variaciones en las transiciones mencionadas. En particular, los cambios altitudinales del LCL que parecen estar ocurriendo (ver el estudio a escala local de Cuevas-Moreno, 2015) exceden la tasa de ascenso del bosque de niebla que ha sido reportada en la literatura (Foster, 2001) y que alcanza los 200 m cada 100 años. Bajo estas condiciones, una parte importante de la franja altitudinal, que está
sometida a fluctuaciones entre termodinámica de aire seco y condiciones en saturación, muy probablemente experimentará condiciones más secas al quedar la vegetación expuesta a más termodinámica de aire seco.
Cambios en condiciones de estabilidad y los movimientos ascendentes de humedad debido a procesos diurnos de ascenso termodinámico. Como se mencionó anteriormente, el incremento en las condiciones de estabilidad estática positiva (atmósfera estáticamente estable) en horas de la mañana genera que se acumule mayor cantidad de energía potencial convectiva en niveles bajos. Evidencias empíricas pueden ser consultadas en Ochoa y Cantor (2011). En el momento de ocurrencia de movimientos ascendentes de humedad, los procesos de mezcla en la vertical (procesos convectivos) resultarían particularmente fuertes e intensos, generando que el movimiento de vapor de agua desde niveles bajos, y que pasa por una importante extensión de la franja altitudinal del Bosque Andino, no logre ser atrapado por la vegetación y no se integre al ciclo hidrológico superficial. Esto, al igual que en el caso anterior, se traduce en un incremento en los niveles de estrés climático e hídrico de la vegetación. La única señal que tenemos asociada posiblemente al fenómeno del cambio en los procesos diurnos de ascenso termodinámico es el incremento en la ocurrencia de eventos inusuales de precipitación.
Reducciones en la lámina de lluvia. A pesar de que tan solo un 7% de las estaciones ubicadas en el rango altitudinal del Bosque Andino están mostrando tendencias decrecientes en las series anuales de lámina total de lluvia en el largo plazo, los registros muestran una importante influencia del fenómeno ENSO. Como se mencionó, las reducciones en la lámina
total anual durante la fase cálida del ENSO pueden alcanzar valores de hasta 600 mm anuales. En un escenario proyectado de incrementos en la frecuencia de ocurrencia del ENSO (no necesariamente en la severidad de cada una de sus fases), los Bosques Andinos estarán más frecuentemente sometidos a la reducción en la lámina de precipitación durante años de El Niño, lo cual generaría un aumento en el estrés hídrico de los mismos y por último su deterioro progresivo (Allen et al., 2010).
Incrementos en la temperatura del aire cerca de la superficie. La vegetación de los Bosques Andinos tiene un rango óptimo de (y de tolerancia a) temperaturas del aire del entorno. Los incrementos significativos en el percentil 90° de temperaturas medias diarias, con tasas que en algunos casos exceden lo reportado en la literatura1, así
como los incrementos observados en la duración de las rachas de días cálidos, podrían tener impactos en la integridad y funcionalidad de los bosques, debido al efecto directo que altas temperaturas tienen en las tasas de mortalidad de árboles de varias especies, edades y tamaños, así como el efecto indirecto que ellas tienen en el incremento de la susceptibilidad de los individuos. La afectación a nivel de especie podría propagarse hasta el nivel de comunidades y generar cambios en la composición y estructura del ecosistema.
Todos estos cambios obligan a los ecosistemas de montaña a adaptarse a condiciones ambientales altamente variables. Aunque los procesos evolutivos han favorecido la existencia de
mecanismos en la vegetación que permiten su persistencia a pesar de los cambios, la velocidad a la cual los mismos están sucediendo parece estar excediendo la capacidad que tienen los ecosistemas de migrar para encontrar condiciones ambientales favorables. Como se ha resaltado, los resultados de comparación de los cambios inferidos en el Nivel de Condensación por Elevación con mapas de coberturas actualizados (estudios a escala local) sugieren que, en el futuro, los remanentes de bosque comenzarán a experimentar condiciones de estrés hídrico. Como resultado de esta disrupción se podría presentar una importante disminución en el aporte de vapor de agua hacia los niveles altos, que, sumado al proceso de cambio en condiciones de estabilidad atmosférica por calentamiento inusual en los niveles altos, podría generar aún más impactos en los ecosistemas de alta montaña,
1 Ver los trabajos a escala nacional de: UNAL-UPME (1996), Smith et al. (1996), Pérez et al. (1998), Quintana-Gómez (1999), Poveda et al. (1995, 2000), Pabón (2003, 2012), Cantor (2011), Mayorga et al. (2011), Carmona and Poveda (2014), IDEAM et al. (2014, 2015), y Hurtado-Montoya y Mesa-Sánchez (2015).