Análisis de la variabilidad climática de la ciudad de Quito en un período de 100 años de datos (estación Quito observatorio astronómico M054) asociada a procesos océano atmosférico regionales

Texto completo

(1)I. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL. ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD CLIMÁTICA DE LA CIUDAD DE QUITO EN UN PERÍODO DE 100 AÑOS DE DATOS (ESTACION QUITO OBSERVATORIO ASTRONÓMICO M054) ASOCIADA A PROCESOS OCÉANO-ATMOSFÉRICOS REGIONALES. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA AMBIENTAL. SANDRA ARACELY ESPIN HEREDIA [email protected]. DIRECTOR: ING. BOLIVAR ERAZO bolí[email protected] CODIRECTOR: ING. MARCOS JOSHUA VILLACÍS ERAZO, Ph. D. [email protected]. Quito, febrero 2017.

(2) II. DECLARACIÓN. Yo Sandra Aracely Espin Heredia, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por normatividad institucional vigente.. SANDRA ESPIN HEREDIA.

(3) III. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Sandra Aracely Espin Heredia bajo mi supervisión.. ING.BOLIVAR ERAZO. ING. MARCOS VILLACÍS Ph. D.. DIRECTOR DE PROYECTO. CODIRECTOR DE PROYECTO.

(4) IV. AGRADECIMIENTO. Quiero agradecer infinitamente a mi director de tesis el ingeniero Bolívar Erazo, quien se tomó la molestia de explicarme paso a paso el proceso de investigación y elaboración de este trabajo, además de regalarme valiosas horas de su tiempo para corregirme y orientarme, ha sido de gran ayuda y sin su apoyo no lo hubiera conseguido. Agradezco a mi codirector el doctor Marcos Villacís, quien me presionó y me brindo la ayuda necesaria para realizar este trabajo, así como también me dio animo cuando más frustrada me encontraba, y me aconsejo para continuar con este reto. Agradezco a mis tías quienes fueron de gran apoyo y la confianza durante toda la carrera, gracias a ellas logre continuar y llegar hasta donde estoy, mil gracias, estaré en deuda por siempre con ustedes. Agradezco a mi papá que tuvo el coraje de irse a vivir lejos y solo, con el propósito de que no nos falte nada a mí y a mis hermanas, él es un ejemplo a seguir en lo laboral. También quiero agradecer a Jaime Costales quien me ayudo a seguir adelante con este trabajo, me dio animo cuando más lo necesitaba, me dio ánimo para no rendirme, me enseño muchas cosas útiles para la elaboración de este trabajo y aguanto mi carácter siempre sin condiciones. Finalmente agradezco a mis profesores y a colaboradores de mi trabajo que me ayudaron en los procesos iniciales de la elaboración de este trabajo..

(5) V. DEDICATORIA. Dedico este trabajo a las dos personas que más he querido desde que tengo memoria, a mis abuelitos, el Sr. Segundo Celso Heredia y la Sra. Zoilita Albán. Ellos desde siempre fueron las personas más importantes en mi vida. A mi abuelito por enseñarme a que pese a las dificultades que te pone la vida, siempre se puede salir adelante con esfuerzo, dedicación, trabajo y sobre todo amor. Su cariño hizo que supiera que no se está nunca solo en este mundo, y que siempre puedes ser el favorito de alguien. A mi abuelita por ser tan dulce, por protegernos y por ser un ejemplo de madre, por siempre repetirnos que lo único que nos va a servir en la vida es el estudio, y por siempre estar pendiente de mí y de mis hermanas, por haber sido el centro que unía a mi familia y por darnos consejos siempre que pudo, en donde quiera que estés sé que me miras y que te sientes orgullosa de mi..

(6) VI. CONTENIDO DECLARACIÓN ................................................................................................ II CERTIFICACIÓN ............................................................................................. III AGRADECIMIENTO ....................................................................................... IV DEDICATORIA ................................................................................................ V CONTENIDO ................................................................................................... VI ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................ XI ÍNDICE DE GRÁFICAS ................................................................................. XIII ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................... XV SIMBOLOGÍA .............................................................................................. XVIII RESUMEN ..................................................................................................... XX SUMMARY ................................................................................................... XXII PRESENTACIÓN ........................................................................................XXIV CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN......................................................................... 1 1.1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 1. 1.1.1. PLANTEAMIENTO ............................................................................ 2. 1.2. OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 5. 1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 5. 1.4. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................... 5. 1.4.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA ............................................................... 5. 1.4.2. JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA .................................................. 7. 1.4.3. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA ............................................................. 7. 1.5. DEFINICIONES........................................................................................ 8.

(7) VII. CAPÍTULO 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE LA CLIMATOLOGÍA. TROPICAL DE AMÉRICA DEL SUR ............................................................... 12 2.1. DESCRIPCIÓN CLIMATOLÓGICA DE AMÉRICA DEL SUR ................. 12. 2.1.1. FACTORES QUE MODIFICAN LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS. EN EL ECUADOR ........................................................................................ 15 2.2. PRINCIPALES PROCESOS ATMOSFÉRICOS REGIONALES ............. 16. 2.2.1. UBICACIÓN. E. INFLUENCIA. DE. LAS. MASAS. DE. AIRE. REGIONALES .............................................................................................. 17 2.2.2. FENÓMENO CLIMÁTICO EL NIÑO – OSCILACIÓN DEL SUR. (ENOS) 19 2.3. VARIABILIDAD CLIMATOLÓGICA REGIONAL ..................................... 21. 2.3.1. PRINCIPALES FACTORES METEOROLÓGICOS .......................... 21. 2.3.1.1. Temperatura.............................................................................. 21. 2.3.1.1.1 Variabilidad de la temperatura global .................................. 22 2.3.1.1.2 Consecuencias de la variabilidad de la temperatura............ 22 2.3.1.2. Precipitación .......................................................................... 23. 2.3.1.2.1 Variabilidad de la precipitación ............................................ 23 2.3.1.2.2 Consecuencias de la variabilidad de la precipitación ........... 23 2.4. IDENTIFICACIÓN DE EVENTOS EXTREMOS ...................................... 24. CAPÍTULO 3 .................................................................................................... 26 DELIMITACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ................................................... 26 CAPÍTULO 4 .................................................................................................... 34 DATOS ............................................................................................................ 34 4.1. INFORMACIÓN OCEANOGRÁFICA Y ATMOSFÉRICA ........................ 35.

(8) VIII. 4.2. INFORMACIÓN DE ESTACIONES METEOROLÓGICAS ..................... 35. 4.2.1. DATOS DE PRECIPITACIÓN .......................................................... 35. 4.2.2. DATOS DE TEMPERATURA .......................................................... 37. CAPÍTULO 5 .................................................................................................... 39 METODOLOGÍA .............................................................................................. 39 5.1. CORRELACIÓN Y EXTENSIÓN DE LA INFORMACIÓN ....................... 40. 5.1.1. RELLENO DE DATOS ..................................................................... 41. 5.1.1.1 Precipitación .................................................................................. 42 5.1.1.2 Temperatura .................................................................................. 45 5.2. HOMOGENEIZACIÓN DE LA SERIE DE DATOS.................................. 48. 5.2.1. RHTEST V4 ..................................................................................... 49. 5.2.2. PRECIPITACIÓN ............................................................................. 50. 5.2.2.1. M0024 Iñaquito ......................................................................... 51. 5.2.2.2. M054 Observatorio .................................................................... 54. 5.2.2.3 Resultados de la homogenización ......................................... 55 5.2.3. TEMPERATURA.............................................................................. 56. 5.2.3.1. M0024 Iñaquito ......................................................................... 57. 5.2.3.1.1 Resultados de la homogenización ......................................... 59 5.2.3.2. M054 Observatorio .................................................................... 60. 5.2.3.2.1 Resultados de la homogenización ......................................... 62 5.3. ORGANIZACIÓN,. PREPARACIÓN. Y. TRATAMIENTO. DE. LA. INFORMACIÓN ............................................................................................... 63 5.3.1. ORGANIZACIÓN ............................................................................. 63.

(9) IX. 5.3.2. PREPARACIÓN .............................................................................. 65. 5.3.3. TRATAMIENTO ............................................................................... 66. 5.4. CONCORDANCIA DE INFORMACIÓN OCÉANO ATMOSFÉRICA CON. INFORMACIÓN IN-SITU.................................................................................. 66 5.4.1. ANOMALÍA DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR. (SSTA) 67. 5.5. 5.4.1.1. Precipitación ............................................................................. 68. 5.4.1.2. Temperatura.............................................................................. 70. ATRIBUCIÓN DE CAUSAS A LAS ANOMALÍA ..................................... 72. CAPÍTULO 6 .................................................................................................... 82 ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 82 6.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS EVENTOS MÁS FRECUENTES Y DE LAS. ANOMALÍAS DE MAYOR MAGNITUD ............................................................ 82 6.1.1. 6.1.1.1. Precipitación ............................................................................. 82. 6.1.1.2. Temperatura.............................................................................. 89. 6.1.2. 6.2. EVENTOS MÁS FRECUENTES ...................................................... 82. ANOMALÍAS DE MAYOR MAGNITUD ............................................ 94. 6.1.2.1. Precipitación ............................................................................. 94. 6.1.2.2. Temperatura.............................................................................. 96. INTERPRETACIÓN DE LAS CAUSAS ATMOSFÉRICAS DE LOS. EVENTOS CONSIDERADOS MÁS IMPORTANTES ....................................... 97 CAPÍTULO 7 .................................................................................................. 104 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 104 7.1. CONCLUSIONES ................................................................................ 104.

(10) X. 7.2. RECOMENDACIONES ........................................................................ 107. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 108 ANEXOS ........................................................................................................ 114 ANEXO No 1 DATOS DE PRECIPITACIÓN .................................................. 115 ANEXO No 2 DATOS DE TEMPERATURA ................................................... 125 ANEXO No 3 DATOS DE CORRELACIÓN DE PRECIPITACIÓN ................. 132 ANEXO No 4 DATOS DE CORRELACIÓN DE TEMPERATURA .................. 157 ANEXO No 5 PROGRAMACIÓN PARA HOMOGENIZACIÓN DE DATOS DE PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURA ............................................................ 174 ANEXO No 6 PROGRAMACIÓN PARA CORRELACIÓN DE DATOS DE LA NOAA CON DATOS DE LA ESTACIÓN OBSERVATORIO ........................... 191 ANEXO No 7 SERIE DE TIEMPO DE PRECIPITACIÓN MENSUAL (mm) Y SSTA (°C) POR TRIMESTRES ..................................................................... 196 ANEXO No 8 SERIE DE TIEMPO DE TEMPERATURA MENSUAL (°C) Y SSTA (°C) ...................................................................................................... 200 ANEXO No 9 TABLA DE DATOS DE PDO ................................................... 222.

(11) XI. ÍNDICE DE TABLAS TABLA 4.1 ESTACIONES METEOROLÓGICAS DATOS DE PRECIPITACIÓN ........................................................................................................................ 36 TABLA 4.2 COORDENADAS DE LAS ESTACIONES UTILIZADAS ................ 36 TABLA 4.3 ESTACIONES METEOROLÓGICAS DATOS DE TEMPERATURA ........................................................................................................................ 37 TABLA 4.4 COORDENADAS DE LAS ESTACIONES UTILIZADAS ................ 38 TABLA 5.1 PERIODO DE ANALISIS, CORRELACIÓN Y DISTANCIA ENTRE LA ESTACIÓN M054 OBSERVATORIO Y ESTACIONES DEL INAMHI (PRECIPITACIÓN)........................................................................................... 42 TABLA 5.2 PERIODO DE ANALISIS, CORRELACIÓN Y DISTANCIA ENTRE LA ESTACIÓN M054 OBSERVATORIO Y ESTACIONES DEL INAMHI (TEMPERATURA) ........................................................................................... 46 TABLA 5.3. COLORACIÓN DE LA CORRELACIÓN DE ESTACIÓN. OBSERVATORIO CON SSTA ......................................................................... 68 TABLA 5.4 CORRELACIÓN SSTA-M054 OBSERVATORIO (PRECIPITACIÓN) DE ACUERDO A LOS MESES DE DESFASE ................................................. 69 TABLA 5.5 CORRELACIÓN SSTA-M054 OBSERVATORIO (TEMPERATURA) DE ACUERDO A LOS MESES DE DESFASE ................................................. 72 TABLA 5.6 COORDENADAS DE GRID CON DATOS DE SSTA DE MAYOR CORRELACIÓN CON LA PRECIPITACIÓN DE LA ESTACIÓN M054 ............ 75 TABLA 5.7 RESULTADOS DE LA CORRELACIÓN ENTRE LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN DE LA ESTACIÓN M054 CON LOS ÍNDICES ICEN E & C Y ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR. ................... 78 TABLA 5.8 COORDENADAS DE GRID CON DATOS DE SSTA DE MAYOR CORRELACIÓN CON LA TEMPERATURA DE LA ESTACIÓN M054 ............. 79.

(12) XII. TABLA 5.9. VALORES DE LA CORRELACIÓN ENTRE LOS DATOS DE. TEMPERATURA DE LA ESTACIÓN M054 CON LOS ÍNDICES ICEN, E & C Y ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR. ................... 81 TABLA 6.1 HISTORIA DE LAS SEQUÍAS E INUNDACIONES EN LA AMAZONÍA, INDICANDO SI ESTÁN RELACIONADAS CON EL NIÑO, LA NIÑA ................................................................................................................ 83 TABLA 6.2 RESUMEN DEL ANÁLISIS ENTRE INFORMACIÓN RECOPILADA Y RESULTADOS OBTENIDOS CON LOS DATOS DE LA ESTACIÓN M054 . 87 TABLA 6.3. VALORES MÁXIMOS Y ANOMALÍAS DE PRECIPITACIONES. POR PERIODOS ............................................................................................. 95 TABLA. 6.4. VALORES. MÁXIMOS,. MÍNIMOS. Y. ANOMALÍAS. DE. TEMPERATURA .............................................................................................. 97.

(13) XIII. ÍNDICE DE GRÁFICAS GRÁFICA 5.1 CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054 OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0002 LA TOLA ..................................... 43 GRÁFICA 5.2. CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054. OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0024 IÑAQUITO ................................... 44 GRÁFICA 5.3. CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054. OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0345 CALDERÓN ................................ 44 GRÁFICA 5.4. CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054. OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0346 YARUQUÍ .................................... 45 GRÁFICA 5.5 CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054 OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0002 LA TOLA ..................................... 47 GRÁFICA 5.6. CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054. OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0024 IÑAQUITO ................................... 47 GRÁFICA 5.7. CORRELACIÓN LINEAL DE LAS ESTACIONES M054. OBSERVATORIO Y LA ESTACIÓN M0113 UYUMBICHO .............................. 48 GRÁFICA 5.8 SERIE BASE Y AJUSTE DE REGRESIÓN .............................. 53 GRÁFICA 5.9 SERIE BASE Y AJUSTE DE REGRESIÓN .............................. 56 GRÁFICA 5.10 SERIE BASE Y AJUSTE DE REGRESIÓN ............................ 60 GRÁFICA 5.17 SERIE BASE Y AJUSTE DE REGRESIÓN ............................ 63 GRÁFICA 5.12 CORRELACIONES CON DESFASE POR MESES ................. 70 GRÁFICA 5.13 CORRELACIONES CON DESFASES POR MESES ............... 72 GRÁFICA 5.14 RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIONES DE LA ESTACIÓN M054 (DEF) Y LA SSTA .................................................................................. 75 GRÁFICA 5.15 RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIONES DE LA ESTACIÓN M054 (MAM) Y LA SSTA ................................................................................. 76.

(14) XIV. GRÁFICA 5.16 RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIONES DE LA ESTACIÓN M054 (JJA) Y LA SSTA ................................................................................... 76 GRÁFICA 5.17 RELACIÓN ENTRE PRECIPITACIONES DE LA ESTACIÓN M054 (SON) Y LA SSTA .................................................................................. 76 GRÁFICA 5.18 RELACIÓN ENTRE TEMPERATURA DE LA ESTACIÓN M054 (POR TRIMESTRES) Y LA SSTA .................................................................... 80 GRÁFICA 6.1 SERIE DJF CON E Y L INDICANDO EL NIÑO (E) Y LA NIÑA (L) Y LAS CONDICIONES SST EN EL ATLÁNTICO TROPICAL .......................... 84 GRÁFICA 6.2 SERIE MAM CON E Y L INDICANDO EL NIÑO (E) Y LA NIÑA (L) Y LAS CONDICIONES SST EN EL ATLÁNTICO TROPICAL ..................... 84 GRÁFICA 6.3 SERIE TEMPORAL JJA CON E Y L INDICANDO EL NIÑO (E) Y LA NIÑA (L) Y LAS CONDICIONES SST EN EL ATLÁNTICO TROPICAL ...... 85 GRÁFICA 6.4 SERIE TEMPORAL SON CON E Y L INDICANDO EL NIÑO (E) Y LA NIÑA (L) Y LAS CONDICIONES SST EN EL ATLÁNTICO TROPICAL ... 85 GRÁFICA 6.5 TEMPERATURA A LO LARGO DE 100 AÑOS DE ESTUDIO .. 89 GRÁFICA 6.6 CORRELACIÓN DE TEMPERATURA CON SSTA ................... 89 GRÁFICA 6.7 CORRELACIÓN DE TEMPERATURA DE LA ESTACIÓN M054 CON PDO ........................................................................................................ 93 GRÁFICA 6.8 DIAGRAMA DE CAJAS DE 100 AÑOS DE PRECIPITACIONES Y ANOMALÍAS DE MAYOR MAGNITUD ......................................................... 94 GRÁFICA 6.9 DIAGRAMA DE CAJAS DE 100 AÑOS DE TEMPERATURA Y ANOMALÍAS DE MAYOR MAGNITUD ............................................................ 96.

(15) XV. ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 2.1 TIPOS DE CLIMA DE AMÉRICA DEL SUR ................................ 13 FIGURA 2.2 CORRIENTES MARINAS DE AMÉRICA DEL SUR ..................... 14 FIGURA 2.3 VIENTOS ALISIOS PARA EL MES DE FEBRERO..................... 17 FIGURA 2.4 VIENTOS ALISIOS PARA EL MES DE AGOSTO ...................... 18 FIGURA 2.5 CONDICIONES DE EL NIÑO DE DICIEMBRE A FEBRERO ..... 20 FIGURA 2.6 CONDICIONES DE LA NIÑA DE DICIEMBRE A FEBRERO ...... 21 FIGURA 3.1 PICHINCHA – ECUADOR ........................................................... 26 FIGURA 3.2 DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO .................................. 28 FIGURA 3.3 ESTACIONES METEOROLÓGICAS .......................................... 30 FIGURA 3.4 MAPA DE ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR EN AMÉRICA (EJEMPLO AGOSTO 2016) ..................................... 31 FIGURA 3.5 MAPA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR ZONA NORTE DE AMÉRICA DEL SUR (EJEMPLO AGOSTO 2016) ..................................... 32 FIGURA 3.6. PROMEDIO DE ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA. SUPERFICIAL DEL MAR DE ENERO DE 1914 A DICIEMBRE DE 2015 ........ 33 FIGURA 5.1 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA METODOLOGÍA ........................ 40 FIGURA 5.2 DISTANCIA ENTRE LA ESTACIÓN M054 OBSERVATORIO Y ESTACIONES DE INAMHI PARA DATOS DE PRECIPITACIÓN .................... 43 FIGURA 5.3 DISTANCIA ENTRE LA ESTACIÓN M054 OBSERVATORIO Y ESTACIONES DE INAMHI PARA DATOS DE PRECIPITACIÓN .................... 46 FIGURA 5.4 PROGRAMACIÓN DENTRO DEL SOFTWARE R...................... 51 FIGURA 5.5 INTERFAZ DE RHtest V4 E INGRESO DE DATOS EN LA INTERFAZ ....................................................................................................... 52.

(16) XVI. FIGURA 5.6 INTERFAZ CON EL PROCESO TERMINADO EXITOSAMENTE ........................................................................................................................ 52 FIGURA 5.7 PROGRAMACIÓN DENTRO DEL SOFTWARE R...................... 54 FIGURA 5.8. INTERFAZ DE RHtest V4 E INGRESO DE DATOS EN LA. INTERFAZ ....................................................................................................... 54 FIGURA 5.9 INTERFAZ CON EL PROCESO TERMINADO EXITOSAMENTE55 FIGURA 5.10 PROGRAMACIÓN DENTRO DEL SOFTWARE R.................... 57 FIGURA 5.11 INTERFAZ DE RHtest V4 E INGRESO DE DATOS EN LA INTERFAZ ....................................................................................................... 58 FIGURA 5.12 INTERFAZ CON EL PROCESO TERMINADO EXITOSAMENTE ........................................................................................................................ 58 FIGURA 5.13 PROGRAMACIÓN DENTRO DEL SOFTWARE R..................... 60 FIGURA 5.14 INTERFAZ DE RHtest V4 E INGRESO DE DATOS EN LA INTERFAZ ....................................................................................................... 61 FIGURA 5.15 INTERFAZ CON EL PROCESO TERMINADO EXITOSAMENTE ........................................................................................................................ 61 FIGURA. 5.16. EJEMPLO. DE. UNA. LAS. TABLAS. DE. DATOS. PROPORCIONADA POR EL INAMHI, PRIMEROS 10 AÑOS ......................... 64 FIGURA 5.17 EJEMPLO DE UNA DE LAS TABLAS DE DATOS UTILIZADAS PARA LA CORRELACIÓN ENTRE ESTACIONES .......................................... 65 FIGURA 5.18. CORRELACIÓN ENTRE SSTA Y DATOS ESTACIÓN. OBSERVATORIO (PRECIPITACIÓN) CON UN MES DE DESFASE .............. 68 FIGURA 5.19. CORRELACIÓN ENTRE SSTA Y DATOS ESTACIÓN. OBSERVATORIO (TEMPERATURA) CON DOS MES DE DESFASE ............. 71 FIGURA 5.20. PATRONES DE ANOMALÍAS DE TEMPERATURA DE LA. SUPERFICIE DEL PACÍFICO E Y C ............................................................... 74.

(17) XVII. FIGURA 6.1 ANOMALÍAS DE TEMPERATURA ANUALES EN AMÉRICA DEL SUR ................................................................................................................. 90 FIGURA 6.2 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN ENTRE LAS ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA DE ESTACIÓN A LO LARGO DE LA COSTA OESTE DE AMERICA DEL SUR ........................................................................................ 92 FIGURA 6.3 ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR (SSTA) A LO LARGO DE LAS COSTAS DE PERÚ Y ECUADOR ................... 99 FIGURA. 6.4. PROCESOS. CLIMATOLÓGICOS. EN. LA. AMAZONIA. ASOCIADOS A LA PRESENCIA DE LA CORDILLERA DE LOS ANDES ...... 100 FIGURA 6.5 TRANSPORTE DE HUMEDAD DENTRO Y FUERA DEL CONTINENTE ............................................................................................... 102.

(18) XVIII. SIMBOLOGÍA. CIIFEN. Centro Internacional Para La Investigación Del Fenómeno Del. Niño CMNUCC. Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. DIR. NAL.. Dirección Nacional. DMQ. Distrito Metropolitano De Quito. EFEN. Comité Multisectorial para el Estudio del Fenómeno El Niño. ENOS. El Niño Oscilación del Sur. ESRL. Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre (siglas en. ingles) ETCCDI. Grupo De Expertos Sobre Detección Del Cambio Climático e Índices (siglas en ingles). INAMHI. Instituto Nacional De Meteorología E Hidrología. INEC. Instituto Nacional De Estadística Y Censo. IPCC. Panel Intergubernamental Sobre El Cambio Climático (siglas en inglés). IRI. Instituto Internacional de Investigaciones sobre el Clima y la Sociedad (siglas en ingles). MATC. Masas De Aire Tropical Continental. MATM. Masas De Aire Tropical Marítima. NOAA. Administración Nacional De Oceánica Y Atmosférica (siglas en ingles). OMM. Organización Mundial de Meteorología.

(19) XIX. PDO. Oscilación Decadal del Pacífico (siglas en ingles). PMT. Penalizado Máximo T Test (siglas en ingles). PMF. Penalizado Máximo F Test (siglas en ingles). QM. Quartil maching. SSTA. Anomalía De La Temperatura Superficial Del Mar (siglas en. ingles) UNISDR. Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres (siglas en ingles). ZCIT. Zona De Convergencia Intertropical.

(20) XX. RESUMEN El Distrito Metropolitano de Quito (DMQ), ubicado en la provincia de Pichincha, en los Andes de Ecuador, no ha sido muy estudiado en cuanto a su climatología, teniendo datos guardados en entidades, a los cuales no se les da ningún uso, es por ello que se ha realizado un estudio de la variabilidad de las precipitaciones y la temperatura, desde 1914 hasta 2015, con la ayuda del Observatorio de Quito y la Escuela Politécnica Nacional. Para comenzar con el estudio, en este trabajo de investigación se presenta una descripción de la climatología de América del Sur, en especial de Ecuador,. de. las. variables. de. precipitación. y. temperatura. y. sus. consecuencias si existe anomalías. Para el estudio se cuenta con una serie de datos proporcionada por el Observatorio de Quito. La estación M054-Observatorio la cual registra una serie de datos desde 1914 (completos) hasta 1975, siendo esta la serie base del estudio. Primeramente se realizó la extensión de la serie de datos hasta el año 2015, para lo cual se utilizó datos de varias estaciones aledañas proporcionados por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI), por medio de un análisis de correlaciones se identificó la estación del INAMHI que permite realizar la extensión de los datos de la serie base, posteriormente se realizó la homogenización de la misma, tanto de precipitación como de temperatura, con el fin de identificar si es viable trabajar. con. esta. serie. de. datos,. ya. que. no. debe. presentar. heterogeneidades o si las presenta corregirlas. Luego de tener la serie base completa y homogénea, se analizó la influencia de las Anomalías de Temperatura Superficial del Mar (SSTA, por sus siglas en inglés) con los datos de la zona de estudio, se realizó correlaciones entre los océanos Pacífico y Atlántico y la serie base, y se determinó cual zona era la que mayor correlación presenta con los datos y.

(21) XXI. el desfase de tiempo que hay entre lo que ocurre en los océanos y lo que ocurre en la zona de estudio. Para finalizar se hizo un análisis de las anomalías de precipitación y temperatura registradas por la estación M054-Observatorio, su relación con lo que ocurre en los Océanos Pacífico y Atlántico, la influencia de los eventos de El Niño y La Niña en dichas variaciones y otras posibles causas que se puedan atribuirse a los eventos extremos ocurrido en algunos años durante el periodo de estudio..

(22) XXII. SUMMARY The Distrito Metropolitano de Quito (DMQ), located in the Ecuador’s Andes has not been object of study in terms of its climatology. Even though there is data available intitutions, it has not been used and that is the reason that lead towards a study of the variability of rainfall and temperature, that has been carried out with the help of the Observatorio de Quito and the Escuela Politécnica Nacional. This study presents a description of the climatology of South America, focused on. Ecuador,. about. precipitation. and. temperature. variables. and. the. consequences of anomalies if it’s the case. There is a series of data provided by the Observatorio de Quito that will be used for the analysis. The base series of the study includes data from 1914 (complete) to 1975 provided by the station M054-Observatorio. First, the data series was extended until 2015, using data from a station of the Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) that was chose from several nearby stations by applying a correlation analysis. This allows a further homogenization of precipitation as well as temperature data. The homogenization was carried out to identify if it is feasible to work with this series of data, since it’s important that there’s no heterogeneities are present and in the case of its occurrence, the data shall be corrected. After having the complete and homogeneous base time series, the influence of Sea Surface Temperature Anomalies (SSTA) was analyzed with the data correspondent to the study area using correlations between data from the Pacific and Atlantic oceans and the base series. This procedure allows to determine which zone was the most correlated with the data, and to determine the time lag present between events in the oceans and events in the study area. Finally, an analysis was performed about the precipitation and temperature anomalies recorded by station M054-Observatorio taking in consideration its relation with events in the Pacific and Atlantic Oceans, the influence of El Niño.

(23) XXIII. and La Niña events on these variations and others possible causes that can be attributed to extreme events occurred in some years within the study time lapse..

(24) XXIV. PRESENTACIÓN La tesis ha sido estructurada en 7 capítulos, el orden de los mismos permite conocer de manera secuencial la información requerida en este trabajo, para posteriormente poder formular las conclusiones. Los capítulos son los listados a continuación: Capítulo 1. Introducción Capítulo 2. Revisión bibliográfica sobre la climatología tropical de América del Sur Capítulo 3. Delimitación de la zona de estudio Capítulo 4. Datos Capítulo 5. Metodología Capítulo 6. Análisis de resultados Capítulo 7. Conclusiones y Recomendaciones.

(25) 1. CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1 INTRODUCCIÓN El estudio de las variaciones climáticas constituye uno reto global de este siglo debido a los efectos significativos que presentan para el bienestar de la población tanto humana como de ecosistemas y actividades económicas. Conocer las condiciones climatológicas de una región permite un mejor ordenamiento y manejo de recursos hídricos agropecuarios y forestales entre otros (Comisión Mixta de Cooperación Amazónica, 1987), por lo que se requiere continuos estudios, ya que diferentes mecanismos climáticos pueden amplificar o reducir los efectos de un cambio en las variables climáticas, además, es imprescindible conocer los cambios que se dan a nivel atmosférico ya que con esto se puede determinar las afectaciones entorno a las actividades humanas y así poder prevenir eventuales cambios y optimizar los sistemas que permitan un mejor uso de los recursos.. Con esta información se puede calcular los rendimientos hídricos, preparar pronósticos tanto de crecidas a corto plazo, como de sequias en diferentes épocas del año, diseñar proyectos hidroeléctricos, de riego y drenaje, estudiar el abastecimiento de agua potable e industrial y preparar controles de inundaciones (Comisión Mixta de Cooperación Amazónica, 1987); además de incrementar el conocimiento del cambio que se ha producido a nivel atmosférico, las variaciones que ha sufrido y las épocas en las que se podría presentar eventuales aumentos o disminución tanto de temperatura como de precipitaciones; por lo que la información de predicción del clima debe ser introducida en los procesos de planificación como un insumo al diseño de los planes de adaptación/mitigación..

(26) 2 Mientras la información proporcionada esté disponible y sea confiable tanto la planificación como ejecución y operación de proyectos aportaran a una mejor resolución de las necesidades de la región.. Las variaciones climáticas, también llamadas anomalías, son cambios en las condiciones normales del sistema climático (promediadas sobre muchos años, usualmente un periodo de 30 años) para esa época del año. Las variaciones climáticas a corto plazo son periodos de unos pocos meses hasta de unos pocos años que son inusualmente calientes o fríos (o húmedos o secos) (Chamba E. & Chuncho J., 2011). El concepto de clima abarca una gran cantidad de variables pertenecientes a los distintos subsistemas los cuales son: atmósfera, hidrosfera, criósfera, litosfera y biosfera, estos interaccionan con diferentes escalas de tiempo y espacio. De todas las posibles variables y escalas que permiten describir el clima, esta investigación se centra en el estudio de dos variables, la precipitación y la temperatura a escala mensual del Distrito Metropolitano de Quito.. 1.1.1 PLANTEAMIENTO Las condiciones océano atmosféricas a escala regional, sobre la región tropical de Sudamérica, tienen una relación directa con los impactos hidrológicos que han causado fenómenos intensos de sequía e inundaciones en la cuenca amazónica (Espinoza J., et al., 2011). Los impactos se pueden extender hasta los andes tropicales, llegando a tener influencia en la climatología de ciudades de la región interandina como el de Quito (DMQ) (Villacis M. & Taupin J., 2003), el cual es el caso de estudio en este proyecto. Los eventos hidrológicos extremos han ido incrementando desde finales de 1980 en la cuenca del río Amazonas, causando inundaciones (1999, 2006) o periodos de escases de precipitaciones a nivel regional en los años 1998, 2005 y 2010, en países como Perú (Espinoza J., et al., 2011), Colombia, Brasil y.

(27) 3 Ecuador. En este último caso, uno de los ejemplos fue la época de racionamiento de energía y apagones que se generaron en el 2009, debido a la reducción en la capacidad de generación de energía en la central hidroeléctrica de Paute. Para estudiar estos eventos regionales que han tenido influencia en el Ecuador, se necesita contar con información procesada que permita analizar las características, origen y los ciclos de fenómenos extremos históricos para estar preparados ante la ocurrencia de nuevos eventos climatológicos que influyen en las actividades productivas y que puedan provocar grandes pérdidas económicas del orden de cientos de millones de dólares. Hay que tener en cuenta también que los cambios naturales o por influencia antrópica de los procesos oceánicos y atmosféricos pueden amplificar o reducir los efectos de un cambio en las variables climáticas. Por ejemplo, el aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero ha provocado un aumento de la temperatura media en varios lugares de la Tierra (IPCC, 2007). Además, procesos globales como el ENSO (El Niño Oscilación del Sur), fenómenos cuya fase caliente y fría, El Niño y La Niña respectivamente, causan variaciones en las precipitaciones y por ende en los caudales de las cuencas de los ríos de las zonas expuestas a este efecto. Su ocurrencia genera grandes pérdidas económicas debido a lluvias excesivas en la Costa durante El Niño y en la Amazonía durante La Niña, sin que esto sea una regla estricta que se cumple el cien por ciento de las veces. Estos procesos océano-atmosféricos regionales y globales como el ENSO son permanente monitoreados, pero son difícilmente predecibles, y además cambian en el tiempo y cada evento puede presentar características singulares. Por todo esto se genera la necesidad de conocer mejor la magnitud de dichas variaciones con el objeto de preparar nuestra respuesta con el objeto de mitigar los impactos socioeconómicos (Espinoza J., et al., 2011). En este trabajo se pretende analizar la influencia de la variabilidad climática regional y global, mediante el uso de una serie de datos mensuales de precipitación y de temperatura de una serie temporal de 100 años, registrada por la estación meteorológica del Observatorio Astronómico de Quito. El primer paso necesario será verificar la validez de sus datos a través de la correlación.

(28) 4 de las series de precipitación y temperatura de estaciones del DMQ con la estación del Observatorio Astronómico de Quito seguidamente verificar la homogeneidad de su información para finalmente correlacionarla con variables oceánicas y atmosférica para explicar la ocurrencia de variaciones importantes. En este trabajo se investiga la relación entre la variabilidad climática regional y global, mediante el uso de información recopilada a través de entidades como el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) y el Observatorio de Quito, se procederá a realizar el análisis de datos referentes a precipitación y temperatura en la ciudad de Quito desde 1914 hasta finales del 2015, para con ello identificar si ha habido un cambio en estas variables, además de dar a conocer su estado actual y predecir el futuro de estas condiciones climatológicas en la Distrito Metropolitano de Quito. Los datos que se utilizarán, son series recopiladas de varias estaciones con las cuales se verifica la validez de los datos y se completa el periodo a ser estudiado, las estaciones más relevante de este trabajo son: la estación M0024 del INAMHI en la cual se registran datos desde el año 1975 a 2015 y la estación M054 de Quito Observatorio en la cual se registran datos desde 1914 a 1985, las series han sido interpoladas y con ello se ha logrado obtener el periodo completo tanto de precipitación como de temperatura que se utilizaran en este trabajo investigativo. Además de estos datos se utiliza información proveniente del International Research Institute for Climate and Society (IRI) y de National Oceanic & atmopheric Administration (NOAA), sitios web de los cuales se recopila datos oceanográficos (Anomalías de la temperatura superficial del mar – SSTA del océano Pacífico y Atlántico) los cuales permitirán relacionar los cambios en el océano, como el ENSO (El niño oscilación del sur) que causa variaciones en las precipitaciones y en la temperatura, con los cambios continentales, específicamente en la zona de estudio (ciudad de Quito). Las anomalías de Temperatura superficial del mar (SSTA) en el Pacífico y el océano Atlántico juegan un papel importante en la variación de las precipitaciones continentales, incluyendo eventos extremos..

(29) 5. 1.2. OBJETIVO GENERAL. Relacionar las variaciones climatológicas de precipitación y temperatura en el Distrito Metropolitano de Quito observadas durante los últimos 100 años, con factores océano atmosféricos a escala regional.. 1.3 -. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Homogenizar las series de datos de precipitación y temperatura mensual disponibles en el Observatorio Astronómico de Quito, para contar con datos de calidad confiable para el análisis posterior.. -. Organizar los datos para identificar anomalías de precipitación y temperatura, con el objeto de buscar su posible relación estadística con las anomalías de temperatura superficial del mar en los océanos Atlántico y Pacífico, tomando en cuenta su frecuencia de ocurrencia y su magnitud.. -. Realizar una interpretación de las posibles causas atmosféricas de las anomalías más importantes que hayan sido identificadas en el punto anterior.. 1.4. JUSTIFICACIÓN. 1.4.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA Varios estudios han documentado un aumento en la frecuencia de sequias extremas e inundaciones de la cuenca amazónica durante las últimas décadas (MarengoJ. & Espinoza J., 2015), lo cual se evidencia en países como Perú o Ecuador.. Considerando que la zona tropical se puede dividir en dos partes desde un punto de vista climatológico y geográfico latitudinal, la primera subregión de.

(30) 6 clima tropical interno se caracteriza por presentar precipitaciones prácticamente continuas durante todo el año y la segunda subregión de clima tropical exterior se caracteriza por la presencia de una estación seca (mayo-septiembre) si predominan las condiciones subtropicales, por otro lado, si las condiciones tropicales prevalecen se presenta. una estación lluviosa (octubre-marzo). (Rabatel A., et al., 2013). En este sentido, se considera que Colombia y Ecuador pertenecientes a las zonas tropicales interiores y que países como Perú y Bolivia pertenecen a las zonas tropicales exteriores.. Debido a esto, se debe tener en cuenta que los estudios realizados en la amazonia peruana pueden mostrar resultados que posiblemente sean diferentes a los que se desea alcanzar en este trabajo, ya que en nuestro caso nos concentraremos únicamente en la zona tropical interna y por la que además atraviesa la cordillera de los Andes que modifica de manera particular las condiciones climatológicas de la zona de estudio.. Con el presente proyecto de investigación se pretende estudiar una serie de datos meteorológicos de 100 años mensuales, tomados de la estación M054 perteneciente al Observatorio Astronómico de Quito que permitirá determinar las variaciones climatológicas de precipitación y temperatura dentro de la región interandina norte del Ecuador, básicamente el Distrito Metropolitano de Quito.. Se analizará estadísticamente la influencia que representa las anomalías de la temperatura de superficie de los océanos Pacífico y Atlántico en la variabilidad climática de la región andina. De este último, se debe tener en cuenta que su temperatura ha sido mayor a su valor normal en la región tropical y en latitudes medias del norte en los meses de abril-agosto, y es necesario notar que ha ido aumentando a través de los años (Espinoza J., et al., 2011)..

(31) 7 1.4.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA Estudios realizados anteriormente (Vuille M. & Bradley R., 2003) han permitido vincular las anomalías en la temperatura superficial del mar con las variaciones climáticas que se presentan en el continente, generando información que podría servir de base para fines de pronóstico del clima de tipo determinístico a través de un análisis de probabilidad de ocurrencia o de tipo empírico mediante la regresión lineal múltiple (Manciati C., et al., 2014). Sea cual fuere la metodología de análisis que se aplique, antes de iniciar dicho análisis es importante conocer la calidad de las series de datos disponibles, para lo cual deberán ser homogenizadas tal cual lo recomienda la organización meteorológica mundial ( (OMM., 2011). La homogenización de la serie de datos permite garantizar que dicha serie representa efectivamente señales asociadas al sistema climático en la zona a la que corresponde la estación y no a otros factores (errores humanos o del sensor, desplazamiento de la estación, cambio de equipos, entre otros). Asegurando de esta manera que la magnitud de las variaciones observadas corresponde a la realidad. Una vez que los datos sean homogenizados, se utilizarán paquetes o herramientas disponibles programadas en diferentes tipos de software que nos permitan encontrar relaciones de tipo estadístico entre las variables que nos interesan. Posteriormente se realizará una interpretación de las condiciones atmosféricas que posiblemente generaron algunas de las anomalías de precipitación o temperatura observadas con mayor frecuencia o de mayor magnitud, según sea el caso.. 1.4.3 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA. La información meteorológica recolectada, es la base de la investigación enfocada al cambio climático que es uno de los principales desafíos globales de este siglo por sus efectos significativos sobre las actividades económicas, el bienestar de la población y los ecosistemas..

(32) 8 La información disponible actualmente sugiere que es prácticamente inevitable un aumento de 2ºC de temperatura durante la primera mitad de este siglo. América Latina y el Caribe, por su alta vulnerabilidad a este fenómeno, deberán adaptarse a las nuevas condiciones climáticas con el fin de reducir sus impactos económicos y buscar la manera de implementar medidas de adaptación para procurar mantener un desarrollo sostenible (Comisión Económica para América Latina y el Caribe, 2015).. Los resultados de este trabajo permitirán tener una visión más amplia de lo que ocurre en nuestro país en relación al cambio y variabilidad climática. A pesar de que se trabajará con pocas estaciones, desde el punto de vista metodológico, este trabajo constituirá una referencia en Ecuador para futuros análisis que se puedan hacer cuando otras estaciones con series de larga duración que reposan en los archivos del INAMHI sean digitalizadas y puestas a disposición de la comunidad científica, con las cuales se podrán realizar análisis en un marco espacial más amplio.. Los resultados que se obtengan serán una fuente de información útil sobre la magnitud de las variaciones de la precipitación y la temperatura, que pueda ser utilizada en la actividad de planificación del aprovechamiento de los recursos. naturales,. como. la. capacidad. de. generación. de. energía. hidroeléctrica. Se debe considerar que la calidad los productos climáticos obtenidos, dependerá de la calidad de la información meteorológica que se ha usado para generarlos (Brunet M., et al., 2014).. 1.5. DEFINICIONES. Distribución monomodal: tiene solo un máximo bien definido en el año Distribución bimodal: existen dos temporadas húmedas y dos seca.

(33) 9 Anomalía climática. - La anomalía climática se define como la diferencia en más (+) o en menos (-) que se observa en un lugar, respecto a sus condiciones normales desde el punto de vista climático. (NOAA, 2009). Balance hídrico. - El Balance Hídrico consiste en la aplicación del principio de la conservación de masa al conjunto de una cuenca o a una cierta parte de ella definida por unas determinadas condiciones de contorno. Homogenización. - La homogenización es el proceso que consiste en detectar cambios artificiales en las series climáticas y ajustarlas al objeto de hacer todas las observaciones comparables (CIIFEN). Isotermas. - son curvas que representan las mismas temperaturas en una zona específica en una unidad de tiempo. Masa de aire templado continental. - Una masa de aire se define como un volumen de aire de gran extensión cuyas propiedades físicas, sobre todo temperatura y humedad, son uniformes en el plano horizontal. Su tamaño cubre por lo general centenares e incluso miles de kilómetros cuadrados, verticalmente puede alcanzar espesores de varios kilómetros, y sus caracteres los obtiene por el contacto prolongado sobre extensas áreas oceánicas o continentales con unas condiciones superficiales homogéneas, a las que se denomina región manantial o fuente. NetCDF. - es un conjunto de bibliotecas de software y formatos de datos auto descriptivos e independientes, que soportan la creación, el acceso y el intercambio de datos científicos. (UCAR) Precipitación atmosférica: hidrometeoro que consiste en la caída de lluvia, llovizna, nieve, granizo, hielo granulado, etc.. Se mide en alturas de. precipitación en milímetros. Un mm de precipitación equivale a la altura obtenida por caída de un litro de agua sobre la superficie de un metro cúbico. Pluviómetro: instrumento destinado a medir las alturas de aguas de las precipitaciones, cuya superficie receptora es un anillo de doscientos centímetros cuadrados de superficie, bajo la suposición de que las precipitaciones. están. uniformemente. distribuidas. sobre. una. superficie.

(34) 10 horizontal impermeable y que no están sujetas a evaporación. Se mide las precipitaciones a la altura de un metro con veinte centímetros para evitar corrientes turbulentas a baja altura y salpicado en la superficie terrestre. Temperatura del aire: Temperatura señalada en un termómetro expuesto al aire y protegido de la radiación solar directa. Se mide en graos Celsius y decimas de grado. Temperaturas extremas: Corresponde a los valores máximos y mínimos de temperatura del aire observados durante un periodo de observación dado. Termómetro seco. - termómetro cuyo depósito o bulbo está desnudo e indica la temperatura del aire. Este dispositivo utiliza la diferencia de dilatación del líquido (mercurio en este caso), y el vidrio que lo contiene para poder medir la temperatura del aire en grados Celsius y décimas de grado. Junto con el termómetro del bulbo húmedo, forma parte del Psicrómetro. Variabilidad climática. - La variabilidad climática es una medida del rango en que los elementos climáticos, como temperatura o lluvia, varían de un año a otro. Incluso puede incluir las variaciones en la actividad de condiciones extremas, como las variaciones del número de aguaceros de un verano a otro. La variabilidad climática es mayor a nivel regional o local que al nivel hemisférico o global (PACC). Vientos alisios. - los vientos alisios son vientos constantes que soplan del NE en el hemisferio norte y del SE en el hemisferio sur. Son fuertes en verano y un poco más en invierno. Su tiempo asociado es en general agradable, cielos azules con cúmulos algodonosos. Los vientos alisios en el hemisferio norte soplan en el invierno entre las latitudes 20° o 25° N a 2° N y en verano en el hemisferio sur entre la latitud 30° N y 10° N. (NOAA) ZCIT: Es la zona de convergencia intertropical, es decir la región del globo terrestre donde convergen los vientos alisios del hemisferio norte con los del hemisferio sur, La ZCIT es una franja de bajas presiones en la zona Ecuatorial, la cual se forma debido a la confluencia de corrientes de aire que entran en los trópicos procedentes del hemisferio norte y sur. Esta zona inicia su recorrido de.

(35) 11 sur a norte entre enero y febrero, y de norte a sur entre los meses julio y agosto, produciendo las temporadas lluviosas en gran parte de país. Debido a las altas temperaturas, las masas de aire son forzadas a ascender ocasionando abundante nubosidad acompañada de fuertes precipitaciones y algunas descargas eléctricas. La ZCIT no es uniforme ni continua, se puede interrumpir en zonas marítimas y continentales, y al mismo tiempo puede variar su grosor de un sitio a otro. Ocasionalmente las bajas presiones, restos de frentes fríos y el paso de perturbaciones tropicales (tormentas, ondas, depresiones y huracanes) que se presentan sobre el caribe, pueden reforzar la ZCIT produciendo precipitaciones extraordinarias.

(36) 12. CAPÍTULO 2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE LA CLIMATOLOGÍA TROPICAL DE AMÉRICA DEL SUR 2.1 DESCRIPCIÓN CLIMATOLÓGICA DE AMÉRICA DEL SUR La superficie de América del sur es de aproximadamente 17’823.754 Km2 y representa el 12% de masa terrestre, debido a esto cada región cuenta con sus propias condiciones climáticas, que son determinadas por su ubicación geográfica, las corrientes oceánicas y vientos que influyen en ella (UNISDR, 2015). Con respecto a la ubicación geográfica un factor que interviene para que haya un tipo de clima es las latitudes que ocupa el continente, la mayor parte se encuentra dentro de las zonas tropicales, por la parte norte lo atraviesa la línea ecuatorial, mientras que en las latitudes medias es atravesado por el trópico de Capricornio, por debajo de este predomina el clima templado, mientras que en la Patagonia se encuentras climas muy fríos; otro factor es la presencia de la cordillera de los Andes, que genera diferencias térmicas según la altitud (Khamis M. & Osorio C., 2013). Debido a esto América del sur tiene una clasificación de tipos de clima identificados, como se muestra en la figura 2.1, a continuación..

(37) 13 FIGURA 2.1 TIPOS DE CLIMA DE AMÉRICA DEL SUR. FUENTE: (DIR. NAL. Meteorología Uruguay, 2013). Las corrientes oceánicas y los vientos que afectan a las condiciones climáticas, dependen de los océanos que rodean al continente, siendo el océano Pacífico de aguas frías, debido a la corriente de Humboldt que llega desde el antártico, y el océano Atlántico de aguas más cálidas como se muestra en la figura 2.2 (Khamis M. & Osorio C., 2013)..

(38) 14 FIGURA 2.2 CORRIENTES MARINAS DE AMÉRICA DEL SUR. FUENTE: (Zonu corrientes marinas del mundo). CONDICIONES CLIMÁTICAS DEL ECUADOR El régimen de precipitaciones en condiciones normales dentro del Ecuador, depende de la región natural, siendo en la Región Litoral (costa), desde el mes de diciembre o enero hasta el mes de mayo, el periodo lluvioso con el máximo de precipitaciones en los meses de febrero a abril por lo que se conoce como una distribución Monomodal. La época seca comienza en el mes de mayo y termina en septiembre (INAMHI, 2001)..

(39) 15 En la sierra (Región Interandina) el periodo lluvioso comienza en el mes de octubre y termina en el mes de mayo, presentando dos valores altos de precipitaciones, el primer valor máximo se registra en los meses de marzo a abril, mientras que el segundo valor máximo se presenta en los meses de octubre y noviembre, siendo esta una distribución bimodal. El periodo seco va dese el mes de junio a septiembre (INAMHI, 2001). Las temperaturas medias por lo general presentan un comportamiento irregular en todo el país, con predominio de anomalías positivas (INAMHI, 2001).. 2.1.1. FACTORES QUE MODIFICAN LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS EN EL ECUADOR. Los diversos factores que modifican las condiciones climáticas naturales tanto en el Ecuador como en cualquier parte del mundo son: latitud geográfica, altitud del suelo, dirección de las cadenas montañosas, vegetación, distancia hacia el océano, corrientes de viento y marinas (INAMHI, 2001).. -. Latitud geográfica. - El Ecuador por su situación astronómica en el centro de la Zona Tórrida, debiera tener un clima completamente cálido de manera general. No obstante, no es siempre ni en todos los lugares así, debido a la influencia de otros factores que modifican el clima.. -. Altitud del suelo. - Es sin duda, el factor que más contribuye a modificar el clima en nuestro país. Considerando que se parte desde el mar la temperatura desciende un grado por cada 200 metros de altura, nuestro clima tiene una fluctuación de aproximadamente 31 grados, ya que el nivel de sus tierras va desde 0 metros al nivel del mar hasta 6310 metros que es su máxima altura en las cumbres del Chimborazo. Esto ha hecho que nuestro país goce del privilegio de poseer todos los tipos de clima, desde el cálido del Litoral hasta el glacial de las alturas andinas..

(40) 16 -. Dirección de las cadenas montañosas. - La altura de las cordilleras Occidental y Oriental del sistema montañoso de los Andes impide la penetración de los vientos cálidos y húmedos del Occidente y del Oriente al interior de las hoyas de nuestra región Andina, modificando el clima de esta región.. -. Vegetación. - Donde existe mayor vegetación, como en la zona Litoral y el Oriente, se produce mayor evaporación del suelo y de las plantas (evapotranspiración) lo que contribuye al aumento de las precipitaciones, modificando así el clima en dichas regiones.. -. Distancia hacia el Océano. - La Región Litoral o Costa por estar cerca del Océano Pacífico recibe su acción térmica modificadora del clima.. -. Corrientes marinas. - Las llanuras de la región Litoral reciben la influencia de la Corriente Fría de Humboldt, la misma que disminuye la temperatura hasta la altura del Cabo Pasado que le corresponde por estar en la Zona Tórrida, como también no permite el paso de los vientos cálidos y húmedos del Pacífico, haciendo que en estas zonas las precipitaciones sean escasas, convirtiendo en estériles a los suelos de la Península de Santa Elena. La Corriente Cálida de El Niño, en cambio, influye en el clima de nuestra región Litoral desde el Norte hasta el Cabo Pasado, haciéndolo más cálido, aumentando grandemente el régimen de lluvias en este sector.. -. Los vientos. - Los vientos que soplan desde los Andes disminuyen la temperatura de los suelos bajos de la Costa y Oriente. Además, al chocar con los. vientos. calientes. y. húmedos. de. estas. regiones. producen. las. precipitaciones.. 2.2. PRINCIPALES PROCESOS ATMOSFÉRICOS REGIONALES. En casi todas las regiones tropicales que se encuentran entre los cinturones de altas presiones subtropicales y las bajas presiones ecuatoriales, se encuentran.

(41) 17 los vientos Alisios (León G., Zea J., & Eslava J., 2000), los cuales forman parte de los principales procesos atmosféricos regionales. Otro proceso atmosférico que influye en la variación de las condiciones climatológicas es el fenómeno climático ENOS (El Niño – Oscilación del Sur).. 2.2.1. UBICACIÓN E INFLUENCIA DE LAS MASAS DE AIRE REGIONALES. Las masas de aire en el hemisferio Norte que se dirigen al Ecuador y se desvían hacia la derecha, forman los Alisios del Noreste, así mismo la desviación hacia la izquierda de las masas de aire en el hemisferio Sur, forman los Alisios del Sureste (León G., Zea J., & Eslava J., 2000). Los vientos Alisios del Sureste y Noreste convergen cuando se aproximan al Ecuador, a esta zona de convergencia se la conoce como Zona de Confluencia Intertropical (ZCIT), aquí la inversión se debilita y el aire se eleva (León G., Zea J., & Eslava J., 2000). En la ZCIT los vientos formados por las altas presiones del Atlántico Norte (Alisios del Norte), se encuentran con los vientos generados por las altas presiones del Pacifico sur y Atlántico Sur (Alisios del Sur). (León G., Zea J., & Eslava J., 2000), en las figuras 2.3 y 2.4 se puede observar ejemplos del comportamiento de los vientos alisios a 3000 metros de altura. FIGURA 2.3 VIENTOS ALISIOS PARA EL MES DE FEBRERO. FUENTE: (León G., Zea J., & Eslava J., 2000).

(42) 18 FIGURA 2.4 VIENTOS ALISIOS PARA EL MES DE AGOSTO. FUENTE: (León G., Zea J., & Eslava J., 2000). El Ecuador consta de tres regiones (Costa, Sierra y Oriente), diferentes entre sí, y estas son el lugar de origen de grandes masas de aire que toman de la región. donde. se. formaron. sus. características,. y. producen. con. su. desplazamiento modificaciones a las regiones con diferentes cualidades (Chamba E. & Chuncho J., 2011), entonces en el Ecuador se consideran tres zonas de origen de masas de aire (INAMHI, 2001), y son: -. Masas de aire tropicales marítimas. - estas masas tienen origen en las extensiones oceánicas y se distinguen por la alta temperatura y gran contenido de humedad.. -. Masas de aire tropicales continentales. - se originan en las planicies del Litoral y del Oriente y se caracterizan por bajas temperaturas y contenido bajo de humedad en la zona Litoral y mayor humedad en el Oriente.. -. Masas de aire templadas. - se originan en los valles interandinos, y se caracterizan por tener bajas temperaturas y una cantidad de humedad irregular.. -. Masas de aire frías. - se encuentran las más mesetas andinas y en las cimas de las altas montañas (mayor a 3000m de altura), presentan temperaturas.

(43) 19 menores o iguales a 0 ºC y su humedad depende de la influencia de otras masas de aire. Los vientos predominantes en el Ecuador son los alisios del Noreste en el Hemisferio Norte y los del Sudeste en el Hemisferio Sur, cambiando esta prevalencia por el comportamiento de las masas de aire y los desplazamientos de la línea ecuatorial (INAMHI, 2001). De acuerdo con el INAMHI, la región de la sierra, se encuentra bajo la influencia de Masas de Aire Tropical Marítimo (MATM) y Masas de Aire Tropical Continental (MATC). Desde inicios de septiembre, la ZCIT se encuentra en esa época del año sobre el Hemisferio Norte y en proceso de alcanzar el Ecuador, después de rechazar los alisios del Sudeste, se movilizan hacia el continente las MATM. Estos al juntarse con los vientos alisios del nordeste dan inicio a la estación lluviosa. A fines de diciembre, la ZCIT que aún se encuentra en el Hemisferio Norte, detiene el movimiento anterior, y sin que haya mayor ingreso de aire marítimo húmedo. Mientras tanto, debido a las fuertes temperaturas, las MATC de la llanura amazónica siguen reforzándose; al verse empujadas luego hacia la cordillera, ingresan en parte al callejón interandino y dan lugar a un segundo pico lluvioso a partir de Marzo (INAMHI, 2001). En las hoyas interandinas, existe una estación lluviosa con dos picos separados por una corta estación seca. Sin embargo, por recibir aire marítimo o continental casi totalmente descargado de humedad y porque ahí reinan Masas de Aire Templado Continental, el total de las precipitaciones es menor y el clima más estable y seco (INAMHI, 2001). 2.2.2. FENÓMENO CLIMÁTICO EL NIÑO – OSCILACIÓN DEL SUR (ENOS). El ENOS es un fenómeno océano – atmosférico, el cual se caracteriza por las fluctuaciones irregulares que presenta con una periodicidad de 2 a 7 años. Las condiciones de este fenómeno son cálidas durante las condiciones de El Niño.

(44) 20 como muestra la figura 2.5 y frías durante las condiciones de La Niña como muestra la figura 2.6, en la zona del Pacífico Ecuatorial, estas condiciones se alternan por lo que hay una variabilidad interanual que predomina en la mayor parte de Sudamérica (IRI, 2016). En las condiciones de El Niño se conoce un patrón general que se asocia a las precipitaciones por debajo de la media en la zona tropical de la cuenca amazónica y de los Andes, precipitaciones sobre la media en las latitudes subtropicales de Sudamérica, temperatura del aire mayor que la normal en las latitudes tropicales y subtropicales. Cabe mencionar que en los Andes Ecuatoriales durante El Niño se experimentan precipitaciones inferiores a lo normal (Francou B., VuilleM., Favier V., & Caceres B., 2004). Durante las condiciones de La Niña el flujo de vientos que va de este a oeste se intensifica, esta anomalía es responsable de variaciones en la temperatura superficial del mar, debido a estos cambios en la temperatura superficial del mar, las precipitaciones son mayores en el Pacífico Occidental y menores en el Pacífico Oriental (IRI, 2016). FIGURA 2.5 CONDICIONES DE EL NIÑO DE DICIEMBRE A FEBRERO. FUENTE: (IRI, 2016)..

(45) 21 FIGURA 2.6 CONDICIONES DE LA NIÑA DE DICIEMBRE A FEBRERO. FUENTE: (IRI, 2016).. 2.3. VARIABILIDAD CLIMATOLÓGICA REGIONAL. 2.3.1 PRINCIPALES FACTORES METEOROLÓGICOS Los factores meteorológicos que serán analizados en este proyecto son la temperatura y la precipitación, y se los describe a continuación: 2.3.1.1. Temperatura. La fuente natural generadora de calor es el sol, que establece un elemento climático llamado temperatura el cual permite tener un grado de calor sensible en la atmosfera. La temperatura se la mide en grados Celsius (ºC) mediante el uso de un aparato llamado termómetro. Se debe tener en cuenta que la tierra no recibe la misma energía solar en todos sus puntos por lo que se sabe que hay una variación de temperatura debido a muchas causas entre las cuales se menciona la latitud, la distancia al mar, el relieve, la altitud entre otras (De Fina A. & Arevalo A., 1983)..

(46) 22 Con la ayuda de mapas de isotermas se puede precisar la distribución de la temperatura en el aire sobre la superficie de la tierra, y con estos se elaboran mapas climáticos (De Fina A. & Arevalo A., 1983). 2.3.1.1.1. Variabilidad de la temperatura global. En el último siglo la temperatura media del planeta ha aumentado en 0.6 ºC. (Comisión Europea, 2007). La creciente cantidad de gases de efecto invernadero emitida por los seres humanos, provoca un calentamiento de la atmosfera y de superficie de la tierra, por lo que los climatólogos creen que el aumento de la temperatura media se acelerará y aumente entre 1.4 ºC y 5.8 ºC hasta el 2100, esto puede parecer aumentos pequeños, pero estos provocan grandes variaciones en el clima. (Comisión Europea, 2007).. 2.3.1.1.2. Consecuencias de la variabilidad de la temperatura. Estudios realizados en todos los continentes y en la mayoría de los océanos, evidencia que muchos sistemas naturales son afectados por cambios climáticos regionales, especialmente con el aumento de la temperatura. (Magrin G., et al., 2007). Se prevé que el incremento de la temperatura y de las precipitaciones serán significativos en la región amazónica, ya sea en estación seca o en estación húmeda. (Jordán B, 2009). Según la organización meteorológica mundial, en el 2006 la temperatura de la tierra aumentó más de 0,42 ºC con respecto a la media anual registrada entre los años 1961 y 1990, siendo el 2006 el sexto año más cálido desde que se comenzó el registro. La media de la temperatura cambia según el hemisferio de la tierra. Las temperaturas en 2006 para el hemisferio norte (más industrializado) aumentaron 0,58ºC, cuando la media anual de las últimas tres décadas fue de.

(47) 23 14,6ºC. Esto supone que ese año ha sido el cuarto más cálido. En el hemisferio sur, la temperatura aumentó 0,26ºC en el 2006, cuando la media anual de los últimos treinta años ha sido de 13,4ºC (séptimo año más cálido desde 1861) (OMM, 2011).. 2.3.1.2 Precipitación Precipitación es la caída de partículas liquidas o solidas de agua. La precipitación es la fase del ciclo hidrológico que da origen a todas las corrientes superficiales y subterráneas. (Chamba E. & Chuncho J., 2011).. La distribución espacial de la precipitación se define con el trazado de isoyetas, que son la representación cartográfica de la precipitación, se suelen dibujar con intervalos de 100 mm, teniendo en cuenta las zonas con altas precipitaciones y las zonas con bajas precipitaciones (Chamba E. & Chuncho J., 2011).. 2.3.1.2.1. Variabilidad de la precipitación. Los cambios inducidos por el hombre y los fenómenos extremos de la naturaleza son asociados a la variabilidad de la precipitación en el tiempo y espacio, pero se considera también que las variaciones de la precipitación están relacionadas con efectos de escala local y no solo con movimientos de circulación global.. 2.3.1.2.2 Consecuencias de la variabilidad de la precipitación Las precipitaciones son el principal ingreso de agua al balance hídrico de una región, la variabilidad de éstas causa en muchos casos inundaciones o sequias severa. La magnitud y la duración de un evento seco impactan en el desarrollo de actividades de los seres humanos, siendo estas actividades asociadas al beneficio económico. En función de la vulnerabilidad, los efectos de la sequias.

(48) 24 en la sociedad y su economía, medidos en forma de pérdidas materiales, poblaciones afectadas o pérdidas de vidas humanas, se les otorga mayor o menor relevancia, existiendo situaciones donde la sequía llega a ser una catástrofe. (Chamba E. & Chuncho J., 2011). El origen de la sequía se asocia a cambios en la presión atmosférica y en la alteración en la circulación general de la atmósfera. Se necesita una amplia serie de medidas de precaución a nivel regional y nacional, incluido el conocimiento y la aceptación de los factores de riesgo en las comunidades regionales, a fin de evitar o reducir los impactos de los desastres relacionados con los sucesos climáticos más extremos sobre las estructuras económicas y sociales de los países de clima templado y tropical (IPCC, 2007).. 2.4. IDENTIFICACIÓN DE EVENTOS EXTREMOS. En América Latina se encuentra gran parte de la diversidad biológica mundial, por lo que es particularmente vulnerable a las variaciones climáticas que afectan a los sectores del agua, la agricultura, glaciares andinos, la amazonia (CMNUCC, 2006). Las regiones que conforman América Latina ya están experimentando cambio relacionados al clima debido a la frecuencia e intensidad de los eventos extremos, en especial los que están asociados a el fenómeno ENOS (CMNUCC, 2006). Como eventos extremos se tiene a las lluvias torrenciales y las inundaciones que resultan de estas, incluyendo las relacionadas con ciclones tropicales. Este fenómeno ha provocado graves pérdidas económicas, daño social y de infraestructura; lo contrario a este fenómeno son las sequías que causan erosión y deslizamiento de tierras en zonas bajas y al igual que las inundaciones generan pérdidas tanto económicas como sociales y de infraestructura. (Charvériat C., 2000)..