IMPACTO DEL FENÓMENO METEOROLÓGICO ENSO SOBRE LA COBERTURA TERRESTRE ENTRE LOS 10° Y 40° DE LATITUD, EN

AMÉRICA DEL SUR

PROYECTO COLABORATIVO DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA

ARGENTINA, PERÚ Y URUGUAY

Profesores: María Inés Amato1, Ana Beatriz Prieto2, María Eugenia Bertossi2, Patricia Piriz3, Milton Camejo3, Claudia Caro Vera4

Estudiantes: Matías Casares1, María Agustina Girona Acevedo1, Agustín Grunauer1, María Lohlé1, Joaquín Mirabelli1 y María Eugenia Negri1 - Marilina Porma Favre2, Joaquín Antú Porma2, Jeremías Porma Favre2, Diego Sebastián Valeria2, Nicolás Amaranto Manqui2, Melissa Cristóbal3, Claudio Lacuesta3, Gustavo De la Cruz

Montalvo4. Luis Andrés Rodríguez Flores4, Marisela Rivera Ccaccachaua4, Rogelio Campos García4, Raquel Mori Vasquez4, Jonathan Paredes4

1Colegio Carmen Arriola de Marín, Buenos Aires, Argentina 2CEI “San Ignacio”, Junín de los Andes, Argentina

3Club de Ciencias “Bénticos”, Montevideo, Uruguay 4Universidad Nacional Agraria “La Molina”, Lima Perú

Resumen Con el fin de conocer los efectos del fenómeno meteorológico ENSO sobre la cobertura de plantas entre los 10° y 40° de América del Sur se llevó a cabo un estudio colaborativo entre tres países de América del Sur en el marco del Programa GLOBE: Argentina, Perú y Uruguay. En cada país, las maestras junto a sus estudiantes de nivel secundario (Argentina), universitario (Perú) y primario (Uruguay) seleccionaron un sitio de estudio y describieron la cobertura terrestre, siguiendo los protocolos GLOBE de selección de sitio, GPS, mapeo manual de cobertura terrestre, mapeo computarizado y Biometría. Posteriormente se determinó con imágenes satelitales LANDSAT TM el índice NDVI para años Niño, Niña y neutro. Los resultados permitieron conocer que la variabilidad climática que trae La Niña tiene un efecto negativo sobre la vegetación para los sitios de estudio de Argentina y Uruguay y un efecto positivo para el Perú, este último país caracterizado por tener una mayor influencia humana en el manejo de vegetación y el nivel del agua del Lago que alberga y del que depende en gran medida la dinámica de crecimientos de las plantas en la zona. Palabras clave: ENSO, Cobertura, NDVI

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II. Introducción:

La disponibilidad de agua es una de las variables más importantes para la distribución y el crecimiento de los seres vivos sobre el planeta (Arnell et al., 2001 y Viviroli et al., 2003), siendo la precipitación, la variable meteorológica que más influye sobre la cantidad de agua disponible en un lugar y de la que depende básicamente el crecimiento de las plantas. Hasta ahora se han llevado a cabo muchos estudios para conocer cómo cambia el patrón de precipitaciones a lo largo del tiempo y del espacio, lo que ha permitido establecer modelos de precipitación globales. Sin embargo muchos de estos modelos todavía no son lo suficientemente claros para explicar lo que sucede con la precipitación cuando aparece el fenómeno de variabilidad climática interanual conocido como El Niño Southern Oscillation – ENSO (Poveda et al., 2006) que comprende dos fases extremas, una cálida (El Niño) y una fría (La Niña), que provocan cambios en los patrones de precipitación, temperatura y presión en el mundo. El rol que estos cambios tienen sobre la vegetación, recién se están explorando desde hace pocos años (Lü et al., 2012). Durante El Niño, la costa norte del Perú presenta veranos húmedos, cálidos y lluviosos, llegando a causar importantes inundaciones. El sur de Brasil y norte de Argentina también experimentan condiciones más húmedas de lo normal, mayormente durante primavera y verano. Por su parte La Niña, se correlaciona con períodos de sequía. La particularidad del ENSO reside en que ningún episodio es igual a otro y en que varía en función de la época del año en que se presenta. ¿Cuánto influyen El Niño y La Niña sobre la disponibilidad de agua de un lugar y por ende sobre la cobertura de plantas del mismo? ¿Son los efectos de El Niño y la Niña iguales en Perú, Argentina y Uruguay?, son las principales preguntas que intenta responder esta investigación. III. Metodología

Se tomaron sitios de estudio en dos áreas de montaña y dos áreas de llanura, tal como se muestra en la Figura 1. En Uruguay se trabajó en la Gruta de Lourdes, un área natural a 19 msnm, donde se venera a la virgen de Lourdes, ubicada en la periferia de la capital del país, a orillas del Arroyo Miguelete, principal curso de agua dulce de la ciudad y que presenta plantas de porte achaparrado. En Perú se trabajó en la Reserva Nacional de Junín, área de conservación altoandina a 4000 msnm, caracterizada por albergar el segundo lago más grande del Perú (Lago Junín) y ecosistemas de pastizales muy productivos. En Junín de los Andes, Argentina, se trabajó en el Valle de San Cabao a 800 msnm, lugar que presenta una cobertura boscosa gracias al aporte de agua del río Chimehuín y a las precipitaciones que recibe de los Andes, llegando a formar numerosos humedales que son parte del Parque Nacional Lanín. En Buenos Aires, Argentina, se trabajó en el Parque Natural Municipal Ribera Norte, un ambiente muy dinámico que está en constante avance hacia el Río de la Plata, con vegetación típica de humedal.

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Figura 1. Sitios de Estudio.

Con el fin de verificar cambios en la cobertura terrestre, se hizo una descripción de la cobertura en cada país, aplicando los protocolos GLOBE de selección de sitio, GPS, mapeo manual, mapeo computarizado y Biometría (GLOBE, 2005), lo que permitió asignar códigos MUC a cada sitio de estudio. A continuación, se procedió a comparar imágenes satelitales para un año Niño, Niña y neutro en cada país, calculando el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada – NVDI (Chen et al., 2014) con el software BEAM VISAT a fin de conocer la variación espacio-temporal de los cambios de cobertura vegetal en función a los fenómenos meteorológicos ya explicado, para ello se aplicó en la siguiente fórmula:

Durante el desarrollo de la investigación, se realizaron dos encuentros presenciales en Argentina con el fin de compartir metodologías de trabajo y resultados, también se utilizaron procesadores online y videoconferencias para promover el intercambio. Las dudas que surgieron a lo largo de la investigación se resolvieron con el apoyo de los siguientes científicos: Dra. Madeleine Renom de Uruguay (especialista en meteorología), Dr. Ricardo Chrobak de Argentina (especialista en enseñanza de ciencias) y Dr. Vasco Mantas de Portugal (especialista en sensoramiento remoto).

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IV. Resultados y Discusión

4.1 Clasificación de coberturas:

Perú: La Figura 2 presenta el mapa de clasificación no supervisada de Junín, con los códigos MUC y la denominación local para cada tipo de cobertura terrestre. La cobertura dominante corresponde al MUC 4351, zona de pastizales húmedos de porte almohadillado, conocidos localmente como bofedales. El segundo tipo dominante corresponde al MUC 4251, zona de pastizales secos de baja pendiente, conocidos como césped de puna. Adicionalmente, la verificación en campo permitió observar el impacto antropogénico sobre la vegetación debido a la urbanización y a actividades como la extracción de pastizales y quema de totorales, siendo la zona MUC 4351, la más afectada.

Figura.2. Clasificación no supervisada de cobertura terrestre en la Reserva Nacional

de Junín. Agosto 2013

Figura.3. Zonas de muestreo.

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Argentina: La Figura 4, muestra la zona MUC-312 correspondiente a una estepa herbáceo-arbustiva cuya especie predominante es el Neneo, mezclado con coirón y otras. La zona MUC-62 presenta mallines con praderas de césped denso (tréboles y juncáceas) adaptadas a grandes cantidades de agua. Los mallines son utilizados para el pastoreo de ganado. La zona MUC-2112 corresponde a bosques de chacay, mientras que la zona MUC-81 corresponde a huertas. Más del 50% del suelo no tiene cobertura.

Figura.4 Clasificación manual de la cobertura terrestre en el CEI “San Ignacio”.

Imagen Google-Earth, octubre 2013.

Figura.5. Fotos del sitio de muestreo.

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La Ribera Norte de Argentina (Figura 6) presenta una zona MUC-0121 que corresponde a un bosque mixto donde predominan plantas típicas del “talar” combinadas con otras de selva ribereña. La zona MUC-41 está dominada por hierbas de gran tamaño como espadañas, pajas bravas, totoras y cortaderas. En la zona MUC-013 predominan ceibos, en la zona MUC-014, sauces con estrato arbustivo de malva y tomatillo, la zona MUC-0141 está dominada por alisos y finalmente la zona MUC-63 está dominada por juncos.

Figura.6. Clasificación manual de la cobertura terrestre en el Parque Natural Ribera

Norte. Imagen Google-Earth, Mayo 2014.

Figura 7. Fotos de uno de los sitios de muestreo de la Ribera Norte de Argentina

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Uruguay

Figura 8. Clasificación manual de la cobertura terrestre en la Gruta de Lourdes.

Figura 9. Fotos del sitio de muestreo.

En la Figura 8 se muestra el sitio de estudio en el que se encontró una cobertura de árboles de 5 metros o más que abarca más del 40% con una cubierta de dosel del 58%. El suelo tiene una cobertura del 70% con predominancia de gramíneas (42%). El 18% corresponden a hierbas de hoja ancha y el 10% son arbustos. La especie dominante es el eucalipto (especie introducida) de 23m a 35m de altura con una circunferencia de 170 cm a 283 cm. La especie co-dominante es Celtis tala (árbol nativo) de 5m a 8,5m de altura con una circunferencia de 14cm a 25cm.

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4.2 Cálculo de los Índices NDVI

Perú:

Figura 10 NVDI calculado en la Reserva Nacional de Junín para período neutro, Niño

y Niña

Según los resultados del NDVI presentados en la Figura 10 se sugiere que en el periodo Niño (año 2006 con una precipitación anual de 655.4 mm) hay una ligera disminución de la vegetación en comparación con un año Neutro (con precipitaciones promedio de 940 mm) Sin embargo, en el año 2010 en el que se presentó La Niña (con una precipitación anual de 1476.4 mm) se nota una disminución en el nivel del Lago Junín, lo cual hizo que la cobertura vegetal se extienda en los terrenos libres dejados por el agua del Lago. Algo que es importante mencionar es que en esta zona hay una gran influencia humana sobre el control del nivel del Lago de Junín y sobre el manejo de los pastizales (Caro, 2010) lo que podría afectar los resultados para afirmar que los efectos en el cambio de la vegetación se deben sólo a la presencia del fenómeno ENSO.

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Argentina:

Figura 11. NDVI calculado para el Valle de San Cabao para período neutro, Niño,

Niña e imagen actual.

La Figura 11 muestra una mayor cobertura vegetal para el año Niño que para un año Niña y en el año neutro. Estas diferencias también ocurren con las lluvias anuales registradas: 745mm en 1999, 1059mm en 2002 y 840mm en 2003. Asimismo, en el período Niña se registraron mayor número de incendios (Prieto, et.al., 2009), probablemente por una menor cantidad de precipitación.

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Figura.12. NDVI calculado para el Parque Natural Ribera Norte para período neutro,

Niño, Niña e imagen actual. El NDVI para el período neutro (Figura.12) no presenta diferencias en la cobertura vegetal con el período Niño. Sin embargo, si se compara el período Niña con los anteriores, los valores son más bajos. Estas diferencias también se observan en las lluvias anuales donde el período neutro (1542mm) es similar al período Niño (1621mm), pero es menor para el período Niña (1083mm).

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Uruguay

Figura .13. NDVI del sitio Gruta de Lourdes para período neutro, Niño, Niña e imagen

actual. USGS. Earth-Explorer En la Figura 13 se observa que el NDVI del período Niño presenta mayor cantidad de áreas con vegetación comparándolo con el período Niña, donde se observa una disminución de las áreas verdes. El período neutro es el que muestra la mayor disminución de la cobertura vegetal. En este sentido es importante mencionar que las precipitaciones para el período neutro son de 390mm, mientras que el período Niño son de 590mm, y disminuyen para el período Niña (150mm). Es importante mencionar que la principal limitación fue la disponibilidad de imágenes satelitales de buena calidad para todos los sitios de estudio en la misma época. Asimismo, un aspecto que se debe tener en cuenta es el hecho de que el crecimiento de la vegetación no es inmediato tras una precipitación, sino que presenta demoras de respuesta, que podrían verificarse con una mayor escala temporal de estudio. También sería interesante explorar la coincidencia de efectos entre el ENSO y la Oscilación Antártica ya que sus variaciones en algunos períodos son coincidentes (NOAA-CPC). V. Conclusiones El factor más importante en la distribución de especies y formación de asociaciones vegetales es la disponibilidad de agua. En los casos estudiados los datos indican una disminución de la cobertura vegetal en el período Niña para Argentina y Uruguay y un incremento de la misma para el Perú. Asimismo, en un año Niño las precipitaciones son más altas en Argentina y Uruguay, mientras que llueve menos en el Perú. Con esta

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afirmación se acepta la hipótesis planteada para los sitios estudiados en Uruguay y Argentina pero no en el Perú sobre el efecto negativo de la Niña y el efecto positivo de El Niño sobre el crecimiento de las plantas. Se ha podido evidenciar que el ENSO no afecta de la misma manera a Argentina, Uruguay y Perú; siendo Perú el país que menos se parece a los otros dos, lo que probablemente podría estar asociado también a una mayor influencia humana en la zona.

VI. Agradecimientos

Agradecemos al Dr. Vasco Mantas del Instituto de Investigación del Mar del Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Coimbra, Portugal. A la Dra. En Meterología Madeleine Renom de Uruguay y al Dr. Ricardo Chrobak especialista en enseñanza de las ciencias de la universidad de Comahue de Argentina. Así como a la Oficina Regional del Programa GLOBE y a la Universidad Nacional Agraria La Molina por su apoyo para realizar la investigación correspondiente al equipo del Perú en la Reserva Nacional de Junín. También agradecemos al Ing. Ronald Medrano, Jefe de la Reserva Nacional de Junín y a la Dra. Ramona DeGeorgio del Cuerpo de Paz de los Estados Unidos por su apoyo en el trabajo de campo

VII. Bibliografía

Arnell N., Liu C., Compagnucci, R., Da Cunha L. Hanaki K., Howe C., Mailu G., Shiklomanov I. & Stakhiv E.2001. Hydrology and Water Resources. En: Climate Change 2001. Impacts, Adaptation, and Vulnerability. IPCC. Cambridge University Press. Caro, C. 2010. Extracción de pastos por actividad de "Champeo" en la Reserva Nacional de Junín durante el año 2004 - 2005. Una perspectiva desde la teoría de la sucesión: estudio de caso en la comunidad campesina de Villa Junín. Tesis para optar el grado de Magister Scienteae en Ecología Aplica. Universidad Nacional Agraria La Molina. T. Chen T., De Jeua R.A.M., Liu Y.Y., Van der Werf G.R., Dolmana A.J.2014. Using satellite based soil moisture to quantify the water driven variability in NDVI: A case study over mainland Australia. Remote Sensing Environment. 140. 330 -338 Lü A., Zhu W. & Jia S. 2012. Assessment of the sensitivity of vegetation to El-Niño/Southern Oscillation events over China. Advances in Space Research 50. 1362 – 1373 Prieto A. B., Agostino P. A., Astudillo A. N., Astudillo F. S., Borguese G. H., Bastias D. A., Colín A.M.A., Martínez L. V., Paredes A., Posa D.D., Rodríguez N.B., Vázquez J.A y Vilcavil E.R. 2009. Relación entre las lluvias y los incendios. XIII Congreso Forestal Mundial (CFM). FAO. Buenos Aires, Argentina.

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Poveda G. Waylen P.R. Pulwarty R.S. 2006. Annual and Inter-Annual Variability of the Present Climate in Northern South America and southern Mesoamerica. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 234. 3 – 27 Programa GLOBE. 2005. Guía del Maestro. Globe, Washington, WA. www.globe.gov Viviroli, D., R. Weingartner y B. Messerli (2003) Assessing the hydrological significance of the world’s mountains. Mountain Research and Development 23 (1): 32-40.

ANEXO

COMENTARIO DE LA ESTUDIANTES RAQUEL MORI VÁSQUEZ, ESTUDIANTE DE BIOLOGÍA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

LA MOLINA, TRAS PARTICIPAR EN ESTE ESTUDIO

La Reserva Nacional de Junín ubicada en los andes centrales de nuestro país a más de 4000 m.s.n.m, conserva una extensa área de 53 000 ha, donde alberga valiosos ecosistemas de diversidad ecológica tanto de flora como de fauna, además de ser parte del lugar donde se llevó a cabo la histórica batalla de Junín. La mayor proporción de su superficie está conformada por el lago Junín o Chinchaycocha, siendo el segundo lago más extenso del Perú y uno de los principales tributarios de la cuenca del Amazonas. Fue aquí donde se realizó el trabajo de investigación cuyo objetivo fue identificar los cambios de cobertura terrestre provocados específicamente por el fenómeno ENSO y la actividad antropogénica de la zona. El trabajo de campo consistió en localizar con el GPS 17 puntos alrededor de la zona oeste del lago, en cada uno de ellos se tomaron fotos hacia el norte, sur, este, oeste y al suelo; a partir de cada punto se trazaron diagonales de 250 m. en dirección a los cuatro puntos cardinales. Cada 10 metros se hicieron apuntes de las especies vegetales y del tipo de cobertura, entre ellas se observaron zonas de pajonal, césped de puna, pastizal hidromórfico, bofedal y totoral. Estas formaciones vegetales dependen de las variaciones hidrológicas del lugar, por ello la alteración en la cantidad de agua, ya sea por factores climáticos o antropogénicos, genera cambios significativos sobre la cobertura vegetal del lugar. Se observó predominancia de césped de puna, siendo las especies más comunes Galamagrostis vicunarum (Crespillo), Alchemilla sp. y Astragalus garbancillo (Garbancillo), este último es indicador de que el suelo ha sido degradado. Esta degradación es ocasionada por el champeo de bofedales para obtener energía y principalmente por el sobrepastoreo de ganado vacuno y ovino. Por otro lado, la reserva alberga una fauna diversa en aves, donde se visualizó alrededor de los totorales a Gallinula chloropus (Polla de agua) y a una bandada de Phoenicopterus chilensis (Parihuela). La cobertura vegetal no sólo es influenciada por los factores antes mencionados; la minería y por consecuente la creciente urbanización de la región, están ocasionando la acelerada degradación de los suelos y la contaminación de las agua del lago y sus

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afluentes, afectando directamente a la población aledaña. Por ello, se recomienda trabajar en proyectos de investigación, utilizando como herramientas imágenes satelitales para evaluar el impacto de los factores en la productividad y diversidad biológica de la zona, así como implementar campañas de concientización y buen manejo de los recursos, de tal manera que el hombre sea consciente de vivir de manera armónica y sostenible con la naturaleza para obtener su mayor provecho. Si me preguntaran que significó esta experiencia para mí, tendría que mencionar varios aspectos en los cuales el proyecto ENSO ha aportado de manera positiva en mi crecimiento profesional y personal. Mencionando el aspecto profesional, me abrió las puertas hacia una nueva forma de hacer investigación de manera sencilla y educativa. La toma de datos directamente en el campo es la metodología más enriquecedora en la que un biólogo puede aprender, y aplicar las teorías aprendidas en un salón de clase, pues éstas se ven plasmadas, reforzadas y contrastadas al enfrentarse a una realidad que no siempre se ciñe al margen teórico. En lo personal, fue muy gratificante trabajar con un grupo humano, donde el compañerismo y la solidaridad fueron los principales valores demostrados en cada momento. Por otro lado, esta investigación fortaleció y aumentó ese lado curioso, donde las preguntas y las hipótesis se van formulando a través de la observación y en cada paso del recorrido. Fomentó en mí, las ganas de querer hacer ciencia en mi país, motivada por la riqueza de su diversidad biológica y humana, ya que, el pueblo de Junín me permitió experimentar una realidad y tipo de vida distinta a la citadina, sembrándome el deseo de querer hacer proyectos con la intención y finalidad de que lo investigado sea un aporte de solución para conflictos y necesidades siendo una contribución al beneficio de la sociedad.