La variación de la temperatura promedio de la superficie del Océano Pacífico Ecuatorial, aproximadamente en la zona delimitada por el rectángulo en la Figura ¡Error!Marcador no definido..¡Error!Marcador no definido., se muestra en la Figura 0.1. Los valores están en centésimas de grado centígrado, y corresponden a la diferencia entre la temperatura observada promedio para los meses de enero a marzo (promediada espacialmente sobre todos los puntos de observación en la zona rectangular mencionada), y la temperatura normal para ese trimestre. Esos valores se denominan la anomalía de temperatura de la superficie del mar. Las mayores anomalías positivas corresponden a años en que hubo El Niño; las anomalías más negativas corresponden a años en que hubo La Niña.
Variación de la temperatura de la superficie del mar
Año
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
Indice de temperatura del mar
-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
Océano Pacífico Ecuatorial (Sector Este) (Promedio para enero, febrero, y marzo, del año indicado)
Figura 0.1 Diferencia (promedio espacial) de la superficie del Océano Pacífico Ecuatorial hacia el Este de los 180oO, con respecto a la temperatura normal. Los valores de la ordenada dan el promedio de esa diferencia durante los meses Enero a Marzo, inclusive, para cada año indicado, en centésimas de grado centígrado. Los triángulos al pie del eje de las abscisas indican el año de comienzo de los episodios El Niño.
R E L A C I Ó N E N T R E L A S F A S E S D E L A O . S . Y L O S P E R Í O D O S D E S E Q U Í A S Y D E L L U V I A S A B U N D A N T E S
El Niño y la Niña influyen marcadamente sobre la cantidad de lluvias en la mayor parte del territorio Argentino, especialmente sobre la Pampa Húmeda:
Mientras El Niño aumenta la probabilidad de lluvias por arriba de los normal, La Niña aumenta la probabilidad de lluvias escasas (sequías). En ambos casos el período bajo los efectos de los extremos de la O.S. se extiende varios meses, aproximadamente desde finales de la Primavera, hasta el Otoño.
E F E C T O S E C O L Ó G I C O S
El Niño - Oscilación del Sur tiene marcadas influencias biológicas. Un ejemplo de estas influencias está descripto en la Figura 0.2. Según Nicholls (1988) que el número de tortugas verdes (Chelonia mydas) que anida en las regiones al norte de Australia, y en Indonesia varía marcadamente de año a año. La Figura 10.12 muestra que hay una fuerte asociación entre el número de tortugas criadas en un año dado, y la presión atmosférica en Darwin, Australia medida dos años antes. Los valores de la presión atmosférica en esa región están
fuertemente relacionados a la evolución de la Oscilación del Sur. La causa de esa asociación todavía no está determinada.
Figura 0.2. Gráfico semilogarítmico del número de tortugas verdes que se crían en las islas Raine y Heron en un año dado, versus la presión
atmosférica en Darwin promedio para el período Noviembre a Enero dos años antes. Período 1974-1975 a 1985-1986; excepto para la Isla Raine en que no hubo datos para 1983 a 1984, y 1985 a 1986. Adaptado de Nicholls (1988).
En la República Argentina, los episodios El Niño suelen ser favorables para la agricultura.
El Niño produce lluvias por encima de lo normal en gran parte del país. A consecuencia de ello, muchos cultivos se ven favorecidos. Como regla aproximada, durante un episodio El Niño el territorio nacional se ve afectado de la siguiente manera (valores en porcentaje del territorio continental) : 60% recibe lluvias por encima de lo normal, 20 % recibe lluvias normales, y el 20% recibe lluvias por debajo de lo normal.
T I E M P O D E R E C U R R E N C I A D E E N S O
Episodios consecutivos El Niño, o La Niña, ocurren en promedio cada 4,5 años, aunque hay bastante irregularidad en la longitud de ese intervalo. En el período 1902-1995, el máximo intervalo entre dos episodios consecutivos El Niño fue de 12 años; y entre dos episodios consecutivos La Niña fue de 10 años. En ambos casos el mínimo período fue de 1 año (es decir, años consecutivos tuvieron el mismo extremo de ENSO). Cuando las señales de ENSO son relativamente débiles, distintos autores discrepan sobre si ocurrió, o no, un extremo de ENSO. Por esta razón el intervalo entre dos episodios extremos sucesivos del mismo tipo en algunos casos puede ser motivo de diferentes interpretaciones. Además, hay episodios de fases extremas de ENSO que algunos autores consideran que duraron varios años.
Recientemente, Trenberth y Hoar1, científicos del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica de los Estados Unidos, indicaron que el episodio El Niño más largo conocido transcurrió desde 1990 hasta mediados de 1995. Este es el episodio El Niño más largo en los 130 años de registro. Mediante una prueba estadística estos científicos sugieron que un evento de esa duración ocurriría en promedio una vez cada 1300 años si el clima no estuviese cambiando. Su propuesta es motivo de debate.
1Trenberth, K y T. Hoar, 1996: The 1990-1995 El Niño-Southern Oscillation Event:
Longest on Record. Geophysical Research Letters.
Z O N A D E I N F L U E N C I A D E E N S O
Un método para detectar la extensión espacial (zona de influencia) de ENSO., es determinar qué lugares muestran el mismo cambio de presión de superficie durante un período largo. La Figura 0.3 muestra dos grandes zonas: Una con valores positivos, y otra con valores negativos. Los valores indicados son los coeficientes de correlación entre la presión anual de superficie en Darwin - Australia - y la presión anual de superficie en otros lugares. Los lugares que muestran el mismo signo tienen la misma variación de presión durante ENSO. La presión anual oscila desfasada en dos lugares con valores de correlación de signo opuesto (si en uno de ellos la presión sube, en el otro la presión baja; y viceversa).
La zona aproximada de influencia de la Oscilación del Sur que describe la Figura 0.3 muestra dos gigantescos centros. Uno de ellos abarca el sector Oeste del Océano Pacífico Sur, y el Océano Indico, y los territorios adyacentes, incluyendo gran parte de África. El otro centro abarca el sector Este del Océano Pacifico Sur, gran parte de Sudamérica, y de
Norteamérica.
Las áreas dentro de cada centro pasan, durante cada uno de los extremos de la ENSO, por condiciones similares en lo que se refiere a déficit o excesos de lluvia. En términos generales, se obtiene el siguiente panorama de la evolución de la lluvia según sea la fase de ENSO, y la región de interés.
Figura 0.3 Representación esquemática de la relación entre la presión atmosférica anual en la banda de latitudes (60o, - 60o), y la presión atmosférica anual en Darwin (Australia). Adaptado de Ramage (1986).
• Cuando ENSO está en su fase caliente (El Niño), en el centro oriental (Australia, Sudeste de Asia, y África, entre otras regiones) la lluvia mensual suele tener valores más bajos que lo normal en gran parte de ese territorio. Al mismo tiempo en el centro occidental (principalmente Sudamérica, y Norteamérica) la lluvia mensual suele tener valores más altos que lo normal.
• Cuando ENSO está en su fase fría (La Niña), en el centro oriental hay lluvia por arriba de lo normal a lo largo de un período de varios meses. Simultáneamente, en el centro occidental (dentro del cual está nuestro país), la lluvia mensual frecuentemente toma valores menores que lo normal. Esto se manifiesta como sequías prologadas sobre el territorio argentino y el territorio estadounidense, en particular sobre la gran región cerealera en ambos países.
Esta es una descripción a grandes rasgos de los efectos de ENSO sobre la cantidad de lluvias. Esos efectos pueden ser distintos en algunas regiones de menor extensión (por ejemplo, del tamaño de una provincia, o aún menor). En algunas zonas, los efectos sobre las lluvias se producen uno o dos años después (o antes) de la fase extrema de ENSO..
Los extremos de ENSO generalmente explican sólo un porcentaje de las ocurrencias de deficiencia o abundancia de lluvia sobre períodos prolongados (varios meses). En Argentina aproximadamente del 50 al 60% de la ocurrencia de esos períodos de lluvia, están asociados con los extremos de la ENSO. La utilidad de conocer que comenzó uno de los extremos de la O.S. consiste en que sus efectos son de manera cualitativa conocidos, y que la probabilidad de que esos efectos ocurran es grande.
E L I N D I C E D E L A O S C I L A C I Ó N D E L S U R
Un índice es una variable de cálculo relativamente fácil, que sintetiza el estado de un sistema. Se han definido varios índices para describir la evolución de la Oscilación del Sur.
Un índice muy popular se calcula en base a la diferencia de presiones entre la ciudad de Darwin (Australia), y la isla de Tahití, en el Océano Pacífico Sur. A este índice lo
denominamos Indice de la Oscilación del Sur (IOS) CÁ L C U L O D E L I O S
Los pasos para calcular este índice de la Oscilación del Sur son los siguientes:
1) Se utilizan los valores de promedio mensual presión en Darwin, pD, y en Tahiti, pT. La presión media de cada estación corresponde al período 1951-1980.
2) Se calcula la desviación típica sTA de la anomalía de presión de superficie en
Tahiti: sTA N (pT pT)
i
= ∑N −
=
1 2
1
. N es el número de meses de datos
3) Se calcula la anomalía tipificada mensual p
Tt de la presión en Tahiti, mediante:
pTt = pT pT sTA
− .
4) Se calcula p D
t , la anomalía tipificada mensual de la presión en Darwin, siguiendo el procedimiento indicado en 1) a 3).
5) A continuación se calcula el desvío típico mensual, DTM. Este está definido por
DTM N p
Tt k p Dt k
= ∑ −
1 2
( ) ( ) .
6) Finalmente se obtiene el Indice de la Oscilación del Sur, IOS, mediante:
I O S =
pTt k pDt k DTM ( )− ( )
donde el índice k se refiere a cada mes en particular.
IN T E R P R E T A C I Ó N D E L I O S
La interpretación física del IOS es la siguiente:
a). Una de las señales del extremo caliente de la O.S. es la variación de la presión de superficie. Durante la fase caliente de la O.S. la presión baja en Tahiti (Casi en el centro del Anticiclón del Océano Pacífico Sur), y la presión sube en la Baja de Indonesia (la ciudad de Darwin está cerca del centro de esa Baja). La evolución opuesta ocurre durante la fase fría.
Por consiguiente, para caracterizar el estado de la evolución de la O.S., se desea comparar la presión en Tahiti con la presión en Darwin.
b) Comenzamos eliminando la presión media tanto en Darwin, como en Tahiti.
Es decir, trabajamos con anomalías de presión.
Sin embargo, no queremos comparar directamente las anomalías de presión. Tahiti y Darwin tienen distintas variabilidad de la presión de superficie. Esto se resuelve trabajando con la anomalía tipificada de presión, pTt y p
D
t , que definimos mediante:
pTt = pT pT sTA
− ;
pDt = pD pD sDA
−
De esta manera, un episodio fuerte de la Oscilación del Sur, tenderá a producir similares anomalías tipificadas en Tahiti y Darwin.
c) Podríamos definir directamente al índice de la Oscilación del Sur, mediante pTt - p
Dt . Sin embargo, si usáramos esa definición no tendríamos una información inmediata acerca de cuán intensa es la fase de la O.S.
Este inconveniente se soluciona dividiendo a la diferencia pTt - p D
t , por el desvío correspondiente DTM. Así llegamos a la definición final del IOS dado por
IOS = p
Tt k p Dt k DTM ( )− ( )
.
La Figura 10.14 muestra la gráfica del Indice de la Oscilación del Sur calculado de la manera anteriormente indicada, para el período enero de 1882 hasta diciembre e 1986. Se observa en esta figura que el índice de la Oscilación del Sur fluctúa de año a año, y que aparece superpuesta una fluctuación del orden de 10 años de período aproximado. Esta fluctuación de mayor período es real, y se identifica con precisión mediante técnicas estadísticas avanzadas.
Indice de la Oscilación del Sur
Presión tipificada Tahití - Darwin (Enero 1882 a Diciembre 1996)
Años
Indice de la oscilación del Sur
-5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5
Ene 1882 86 90 94 98 Ene 1902 06 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 Dic 1996
(Todos los valores mensuales fueron graficados)
Figura 0.4. Indice de la Oscilación del Sur, para el período enero de 1882 a diciembre de 1986. Los marcas de escala del eje de las abscisas están colocadas cada 12 meses, y corresponden a enero del año indicado. El rótulo correspondiente está escrito de manera tal que la base del número esté a la distancia de la marca correspondiente
SI G N O D E L I O S S E G Ú N L A F A S E D E L A O S
El signo que toma el IOS depende de la fase de la Oscilación del Sur.
Fase fría: En la fase fría, la presión en Tahití estará por encima de su valor normal. Por consiguiente p
T
t >0. La presión en Darwin estará por debajo de su valor normal; esto indica que p
D
t < 0. Por consiguiente, el IOS será positivo durante la fase fría (La Niña).
Fase caliente: En este caso la presión en Tahití estará por debajo de lo Normal. Se tendrá pTt < 0; y para Darwin será p
D
t > 0. Por consiguiente, el IOS será negativo durante la fase caliente (El Niño).
EL I O S Y L A S L L U V I A S S O B R E P E R Í O D O S D E V A R I O S M E S E S C O N S E C U T I V O S
Algunas asociaciones entre los valores del IOS y las lluvias sobre varios meses consecutivos en el territorio argentino son:.
• En febrero de 1983 el IOS alcanzó el valor - 4,6. Este es el menor valor (el de mayor valor absoluto entre los valores negativos) del IOS registrado hasta esa fecha. Ese valor, y los ocurridos en meses cercanos estuvieron asociados con el episodio ENSO más intenso registrado en esa época. En la Argentina el incremento de la lluvia causado por ese El Niño produjo una gran creciente en el río Paraná, y en varias regiones del territorio, e inundaciones por desborde de distintos ríos en otras regiones del país.
• En 1988 año ocurrió una severa sequía sobre el territorio nacional, durante septiembre de 1988 el valor del IOS fue 2,1.
• En los años 1916 y 1917 sobre el territorio de Argentina ocurrió una sequía severa. En Julio de 1916 el IOS alcanzó un valor 2,4; en Agosto de 1917 alcanzó el valor 3,3;
este es el mayor valor positivo del IOS desde 1882.
El IOS es un buen indicador de la evolución de la Oscilación del Sur. Sin embargo, no es un buen indicador de la lluvia mensual sobre una región pequeña. Esto es consecuencia de que la asociación entre los extremos de la Oscilación del Sur y las lluvias, se da sobre la lluvia total durante períodos prolongados (3 a 5 meses), y sobre áreas extensas (al menos varios centenares de miles de kilómetros cuadrados).
La influencia de un episodio extremo de la Oscilación del Sur (El Niño o La Niña), es afectada por la ocurrencia de fenómenos de escala espacial menor (Por ejemplo, ondas cortas de escala sinóptica que recorren la zona de interés). En otras palabras: Puede estar ocurriendo La Niña, y también ocurrir algún episodio de lluvia abundante sobre una región.
Similarmente, puede estar ocurriendo El Niño, y también ocurrir un episodio de sequía (de una duración del orden de un mes) sobre una región relativamente chica (de unos pocos centenares de miles de kilómetros cuadrados).
Los extremos de la Oscilación del Sur explican la ocurrencia de aproximadamente el 60%
de los episodios de períodos prolongados de lluvias abundantes, o de sequías.
S U P E R P O S I C I Ó N D E L A O . S . S O B R E F L U C T U A C I O N E S D E B A J A F R E C U E N C I A
Un aspecto de importancia práctica para la actividad agronómica y los recursos hídricos es la superposición de los efectos de la O.S. sobre los efectos de otros fenómenos
atmosféricos de mayor duración.
La atmósfera sobre una región, a intervalos irregulares de varios años, pasa por períodos de deficiencia de lluvias, o abundancia de lluvias. Estos períodos suelen durar dos o más años. Los efectos de la Oscilación del Sur se superponen a la situación pluviométrica de fondo producida por esos fenómenos de larga duración.
Por ejemplo, si la atmósfera está en un período de sequía, la ocurrencia de la fase El Niño suavizará la sequía, y suele llevar la lluvia estacional a valores normales (valores normales de lluvia estacionales son aquellos que ocurren entre el 45% y el 65% de los años). Por el contrario, si durante un período prolongado de deficiencia de lluvia, ocurre la fase La Niña, la sequía será intensa.
Similarmente, si la atmósfera está en un período de lluvias abundantes, y comienza El Niño, entonces las lluvias estacionales serán aún mayores. En esas condiciones, si El Niño es intenso, entonces las lluvias serán muy abundantes y habrá grandes
inundaciones. Aparentemente, esto es lo que ocurrió en 1982 en nuestro país, y el sur del Brasil.
M O D U L A C I Ó N D E L O S E P I S O D I O S D E L L U V I A D U R A N T E L A O . S .
DU R A N T E EL NI Ñ O
Una característica de la fase El Niño es la manera en que se desarrollan los episodios de lluvias abundantes. Los frentes fríos parecen ser el principal mecanismo de producción directa de la lluvia. Durante El Niño ocurren ondas en gran escala que modulan la aparición de frentes fríos (es decir, favorecen o desfavorecen la entrada de los mismo sobre el
territorio argentino). Esto hace que las lluvias durante el Niño preferentemente ocurran intermitentemente concentradas dentro de intervalos de entre una y tres semanas de duración.
En la Pcia. de Córdoba, una característica de los episodios de lluvia durante la fase caliente de la O.S., es su modulación por vaguadas cortas. Típicamente ocurre un período de aproximadamente una o dos semana de duración, durante el cual ocurren vaguadas
cortas. Estas vaguadas favorecen la convección atmosférica durante unas 12 horas.
Tomando una velocidad de desplazamiento del orden de 60 km/h, se infiere que el la longitud de esas vaguadas es del orden de 700 km.
Cuando una de esas vaguadas se superpone a un frente frío, ocurren tormentas muy intensas. La entrada de la vaguada comúnmente es detectable desde la ciudad de Córdoba a través de la secuencia nubosa, y el viento. Al entrar una vaguada corta, el viento gira al noroeste, y los cúmulos muestran indicios típicos de creciente inestabilidad hidrostática. La característica principal es la aparición en las nubes, de torretas que paulatinamente se extienden a alturas crecientes.
DU R A N T E LA NI Ñ A
Durante La Niña se establecen condiciones que desfavorecen la ocurrencia de lluvia. Sin embargo, de manera ocasional las condiciones se vuelven favorables a la entrada de un frente, o la ocurrencia de tormentas locales. Esto permite episodios ocasionales de lluvia que aumentan la humedad del suelo.
Los episodios La Niña tienen la particularidad de favorecer la ocurrencia de ciclogénesis (generación, o fuerte intensificación, de un ciclón extratropical) en las cercanías del Río de la Plata. Esto hace que la precipitación durante un año en que ocurrió La Niña sea deficiente en gran parte de la pampa húmeda; y, sin embargo, la precipitación alrededor del Río de la Plata puede tomar valores mayores que lo normal porque ocurrió ciclogénesis, con la característica sudestada, en esa zona.
P E R S I S T E N C I A D E L O S E F E C T O S D E E L N I Ñ O
Se ha descubierto que los efectos de un episodio intenso El Niño pueden continuar durante un período superior a 10 años. Jacob y otros (1994) descubrieron que las ondas oceánicas de gran tamaño (miles de kilómetros de ancho) que se reflejaron contra el continente sudamericano durante El Niño de 1982-83, atravesaron el Océano Pacífico, y una década más tarde cambiaron la dirección de la corriente oceánica Kuroshio que corre cercana al Japón. Esto trajo como consecuencia el aumento de la temperatura de la superficie de la parte noroeste del Océano Pacífico. El aumento de la temperatura de la superficie del mar sobre grandes extensiones es considerado uno de los factores más importantes en producir fluctuaciones climática.
