unidad i. causas naturales y antrópicas de la sequía

Unidad I. Causas naturales y antrópicas de la

sequía

JORGE NÚÑEZ COBO

Unidad de Proyectos

CAZALAC

Abril, 2021

Contenido

• Objetivos

• Tópicos

• Herramientas de análisis recomendadas

Objetivos

• Principal del curso:

El objetivo principal de este curso es introducir a los participantes en los aspectosbásicos y generales que se vinculan a los procesos de sequías. Este enfoque permitiráabarcar los diversos aspectos de una forma simple pero completa, contenidos quepodrán ser profundizados en otras instancias futuras.

• Principal de la Unidad:

• El objetivo principal de la Unidad es introducir a los participantes en los conceptosbásicos de las cusas naturales y antrópicas de las sequías en el contexto de la Regiónde América Latina y el Caribe.

Tópicos

• La atmósfera. Circulación general y aspectos del clima en

América Latina y el Caribe.

• Forzantes océano-atmosféricos de la precipitación en la región

ALC.

• Caracterización de eventos de sequía históricos en regiones

particulares de ALC.

• Factores sociodemográficos de la región ALC. Caracterización y

asociación con el impacto de la sequía en la Región.

La atmósfera. Circulación general y aspectos del clima

en América Latina y el Caribe.

Abbott, B. W., Bishop, K., Zarnetske, J. P., Minaudo, C., Chapin, F. S., Krause, S., … Pinay, G. (2019). Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions. Nature Geoscience, 12(7), 533-540.

doi:10.1038/s41561-019-0374-y

La atmósfera en el contexto del Ciclo Hidrológico

Abbott, B. W., Bishop, K., Zarnetske, J. P., Minaudo, C., Chapin, F. S., Krause, S., … Pinay, G. (2019). Human domination of the global water cycle absent from depictions and perceptions. Nature Geoscience, 12(7), 533-540.

doi:10.1038/s41561-019-0374-y



La atmósfera en el contexto del Ciclo Hidrológico

• La atmosfera, para efectos prácticos y de estudio, se ha dividido en diversaszonas o capas en relación con la altitud y sus funciones, según los científicosy países que las han establecido (FECYT, 2004).

• Troposfera: Es la capa más baja, en la que se desarrolla la vida y la mayoríade los fenómenos meteorológicos. Se extiende hasta una altura aproximadade 10 km en los polos y 18 km en el ecuador. En la troposfera latemperatura disminuye paulatinamente con la altura hasta alcanzar los-70° C. Su límite superior es la tropopausa.

• Estratosfera: En esta capa, la temperatura se incrementa hasta alcanzaraproximadamente los -10°C a unos 50 km de altitud. Es en esta capa dondese localiza la máxima concentración de ozono, “capa de ozono”, gas que alabsorber parte de la radiación ultravioleta e infrarroja del Sol posibilita laexistencia de condiciones adecuadas para la vida en la superficie de laTierra. El tope de esta capa se denomina estratopausa.

• Mesosfera: En ella, la temperatura vuelve a disminuir con la altura hasta los-140 °C. Llega a una altitud de 80 km, al final de los cuales se encuentra lamesopausa.

• Termosfera: Es la última capa, que se extiende hasta varios cientos dekilómetros de altitud, presentando temperaturas crecientes hasta los1000°C. Aquí los gases presentan una densidad muy baja y se encuentranionizados (FECYT, 2004).



Fecyt. 2004. Meteorología y climatoogía. Unidad Didáctica. Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, FECYT

Wallace, J. M., & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science:

An introductory survey. Elsevier.

La atmósfera “vista de perfil”



La precipitación, asociada al transporte dehumedad en la atmósfera, es uno más de losfenómenos de gran escala relacionados con laCirculación General de la Atmósfera. El aguaprecipitada, en cualquiera de sus formas, engran parte ha sido generada y transportadadesde un origen oceánico con destinocontinental, aunque se reconoce la existenciade zonas del planeta donde se genera elproceso de “precipitation recycling”. Lacomprensión del componente natural de lasequías parte con conocer algunos aspectosbásicos de la Circulación General de laAtmósfera.

La precipitación a escala global



Cuando la tierra pasa por el punto más cercano al Sol, llamadoperihelio, se encuentra a 147,7 millones de kilómetros delmismo.Cuando la tierra se halla en el punto más alejado, llamado afelio

(sucede en julio), dista 152,2 millones de kilómetros.La inclinación del eje terrestre, unida a la excentricidad de laórbita (elíptica) y a la esfericidad del planeta, hace que lacantidad de radiación procedente del sol no sea la misma entoda la superficie de la Tierra.

La Tierra es el quinto planeta más grande del Sistema Solar. Giraalrededor del Sol con un movimiento llamado de traslación, a 107280km/h. Describe una órbita elíptica y la menor distancia al Sol, llamadaperihelio, es de 147x106 km y se produce el 3 de enero.

La Tierra gira sobre un eje propio en 23 horas 56’4’’ y el eje de rotaciónestá inclinado en 23.5º respecto al plano de la eclíptica. Solo el 29% desu superficie es tierra y su atmósfera tiene un 78% de nitrógeno (N2) y un21% de oxigeno (O2), mas otros gases.

La tierra: aspectos básicos



Debido a la inclinación del eje terrestre, la altura del Sol en el invierno(HS) llega a 23° 27' por sobre el Ecuador, y en el verano (HS) alcanza lamisma, pero debajo del Ecuador. Estos momentos se denominansolsticios.

Además, las cuatro estaciones del año, principalmente a causa de laexcentricidad de la órbita terrestre, no tienen la misma duración, puesla Tierra recorre su trayectoria con velocidad variable.

http://www.astrosurf.com

La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve algunos planetas y otroscuerpos celestes. La atmósfera terrestre consiste en una mezcla de gases(aire) formada por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), gases inertes,hidrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua.La masa de la atmósfera es aproximadamente 5.1×1018 kg, y su densidadmedia en superficie es 1.29 kg/m3.Atmósfera: Envoltura gaseosa que rodea la Tierra (METEOTERM, OMM)



“Si supusiéramos que la Tierra no rota y que sólo posee un granocéano, el ecuador recibiría más calor, el aire cálido al ser más liviano(menos denso) se eleva, mientras que el aire frío más pesado (denso)desciende. Por lo tanto, el movimiento del aire sería el siguiente: airecálido que comúnmente se observa en los trópicos debería ascender ydesplazarse hacia los polos en altura, llegando a la zona polar ya muchomás frío donde desciende, para así retornar en superficie hacia elecuador, completando una circulación denominada “directa” (Vásquez,2019).

“Sin embargo, la tierra rota y además posee continentes, haciendotodo mucho más complicado. La fuerza de “Coriolis” aparece debido ala rotación, desviando los movimientos del aire hacia la izquierda en elHemisferio Sur (HS) y hacia la derecha en el Hemisferio Norte (HN),siendo más intensa a medida que son acercamos a los polos. Bajo estosconceptos el movimiento del aire a escala global presenta tres grandes“celdas” de circulación. Estas se pueden observar durante todo el añoy, si bien se ven interrumpidas por los continentes, describen demanera adecuada el intercambio de calor a gran escala en la atmósferadel planeta” (Vásquez, 2019).

http://blog.meteochile.gob.cl/2019/01/24/circulacion-general-el-origen-de-los-vientos-en-la-atmosfera/

Vásquez, R. 2019. Circulación General: El origen de los vientos en la Atmósfera. Meteochileblog. http://blog.meteochile.gob.cl/2019/01/24/circulacion-general-el-origen-de-los-vientos-en-la-atmosfera/

Balance energético a nivel terrestre



“La primera es la “Celda de Hadley” y funciona de manera similar a lacirculación directa descrita anteriormente donde el aire cálido asciendey aire frío desciende. Esta circulación tiene origen en la zona ecuatorialdonde el aire cálido y húmedo de la superficie asciende, generando unárea de tormentas y bajas presiones conocida como Zona Intertropicalde Convergencia (ZITC). Este aire sube hasta alcanzar la tropopausa(límite de la tropósfera con la estratósfera), en donde no puedecontinuar ascendiendo por lo que se obligada a desplazarse hacia lospolos” (Vásquez, 2019).

“A medida que el aire en altura se mueve hacia el Sur (HS) va adquiriendo componente Oeste producto de Coriolis, además,al alejarse del ecuador este flujo se acelera, generándose una zona de intensos vientos del Oeste en altura conocida como“Corriente en Chorro Subtropical”, que se ubica en el borde sur de la Celda de Hadley (30° de latitud aproximadamente). Porotro lado, en la parte sur de la celda de Hadley, se encuentra la región de altas presiones conocida como el Cinturón de AltasPresiones Subtropical, presente en ambos hemisferios, y que se caracteriza por tener constante subsidencia – descenso deaire-, escasa humedad, poco a nulo viento, cielos mayormente despejados y altas temperaturas. Es en estas latitudes dondese ubican los principales desiertos del planeta, como el Desierto de Atacama en el Norte Chile y Sonora, en México y EEUU.Cuando el aire alcanza la superficie en esta zona de altas presiones una porción regresa hacia el Ecuador. Debido al efecto deCoriolis nuevamente el flujo de aire se desvía, formando una región de vientos del Este conocida como “vientos alisios”(Vásquez, 2019).




La segunda celda es la de Ferrel. Parte del aire que desciende en ellímite sur de la Celda de Hadley se dirige hacia los polos sobre lasuperficie encontrándose aproximadamente a los 60° de latitud con unflujo en dirección contraria proveniente desde el polo, el cual es muchomás frío, generándose una zona de contraste térmico denominada“frente polar”, donde el aire que avanza de Norte a Sur (HS) se veforzado a ascender sobre el aire frío, de mayor densidad.

Una vez que el aire alcanza la tropopausa vuelve hacia el Norte encontrándose con elviento de la celda de Hadley y completando así la circulación. Al mismo tiempo, el flujo quese desplaza hacia el Sur en niveles bajos comienza a adquirir componente del Oeste -nuevamente Coriolis – generándose una región donde prácticamente todo viene desde esadirección, conocida como la “Zona de los Oestes” (Westerlies en inglés). En esa región delos Oestes, es en donde podemos observar una atmósfera más dinámica puesto que seproduce un gran contraste de temperatura entre el aire subtropical y el polar. Esto a su vezproduce, en altura, la famosa “Corriente en Chorro Polar”, la cual ondula por todo elplaneta, encargándose de transportar y darle energía a los sistemas frontales y bajaspresiones en superficie (Vásquez, 2019).




“Por último pero no por eso menos importante, se ubica una terceracelda llamada Polar. Parte del aire que ascendió en el frente polar,retorna hacia el Sur en altura convergiendo y descendiendo cerca de lospolos, generándose sobre ellos una zona de alta presión muy fría y seca,llamada “Alta Polar” (Vásquez, 2019).

“Pese a lo que nuestra intuición nos puede decir sobre el continente blanco, allí abunda elaire seco, frío y sin precipitaciones; asociado a este descenso de aire desde niveles másaltos. El aire al llegar a superficie diverge, es decir, se aleja hacia latitudes menores llevandoconsigo bajas temperaturas hacia zonas más cálidas, favoreciendo la generación de frentesen la zona de los Oestes. A esta circulación se le denomina “Celda Polar” y es la encargadade refrescar al resto del planeta, nuestro propio “aire acondicionado” natural “(Vásquez,2019).




El distinto calentamiento entre las diferentes partes del planetagenera movimientos de las masas de aire desde unas zonas a otraspara intentar equilibrar estas diferencias térmicas. Comoconsecuencia, la energía recibida se reparte, dando lugar a lo que seconoce como ‘Circulación General de la Atmósfera’ (FECYT, 2004).

El modelo actual decirculación general dela atmósfera se conocecomo modelo de tresceldas (Hadley, Ferrel yPolar).

Pidwirny, M. 2006 Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. Date Viewed. http://www.physicalgeography.net

Wells, N. C. (2011). The atmosphere and ocean: A physical introduction. John Wiley & Sons.

En resumen: La Circulación General de la Atmósfera



La Circulación General de la Atmósfera configura lo que seconoce como centros de altas presiones y centros de bajaspresiones, así como la ocurrencia y desplazamiento de laZona de Convergencia Intertropical.

Pidwirny, M. 2006 Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. Date Viewed. http://www.physicalgeography.net

Los centros de presión y vientos a nivel de superficie



Los aspectos de Circulación General dela Atmósfera y balance radiativo a nivelsuperficial, ambos asociados a losregímenes de precipitación ydistribución de temperaturas a nivelsuperficial van a configurar ladistribución de climas a nivel global.



Por otro lado, enfocándose solamente en elaspecto hídrico (PP y ETP) del clima, va adeterminar la distribución de los denominadosRegímenes Hídricos, particularmente en laRegión de ALC.

Forzantes océano-atmosféricos de la precipitación en la

región ALC.

Los análisis de los datos observados y los experimentos de simulación con modelos de laatmósfera han demostrado que cuatro patrones de variabilidad de la SST (El Niño/La Niña(ENSO), la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO), el Gradiente de Temperatura Superficialdel Atlántico Tropical (TAG) y la Piscina Cálida del Pacífico Occidental (WPWP ) sufren unavariabilidad decadal y que estos patrones causan una variabilidad sustancial en CirculaciónGeneral de la Atmósfera, la precipitación y la temperatura. También influyen enformación, severidad y trayectoria de ciclones tropicales, huracanes y tifones. Por lo tanto,las asociaciones / impactos de estos cuatro fenómenos en varios sectores sociales y susconsecuencias son de particular relevancia (Mehta, 2017).


región ALC.

El modo acoplado más prominente que involucra la atmósfera y el océano se conoce como ENSO (un acrónimo híbridoen el que las dos primeras letras se refieren a El Niño, un patrón recurrente de anomalías positivas de la temperatura dela superficie del mar en el Pacífico ecuatorial (Figura a la izquierda)) y dos letras que se refieren al patrón globalasociado de presión a nivel del mar, que se conoce como Oscilación del Sur (Figura a la derecha) (Wallace y Hobbs(2006).

Wallace, J. M., & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science: An introductory survey.

Elsevier.


región ALC.

Wallace, J. M., & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric science: An introductory survey.

Elsevier.

Según la mayoría de las medidas, el evento de El Niño más fuerte del siglo XX fue el que comenzó en el verano boreal de1997 y duró alrededor de 9 meses. El año siguiente fue típico de los eventos fríos (La Niña). En relación con el año frío o encondiciones normales, el año cálido (El Niño) se caracteriza por: a) un debilitamiento de los vientos alisios del este a lo largodel ecuador y b) un debilitamiento de la "lengua fría ecuatorial" en el campo de temperatura de la superficie del mar,aparte de otros indicadores, entre ellos, un marcado efecto sobre la distribución y monto de precipitaciones en el área deinfluencia de la zona tropical.

http://www-atmo.at.fcen.uba.ar/enso/enso-impa.htm


región ALC.

Mehta, V. M. (2017). Natural decadal climate

variability: Societal impacts. CRC Press.

Pacific Decadal Oscillation (PDO)


región ALC.

Tropical Atlantic SST Gradient(TAG)


región ALC.

West PacificWarm Pool (WPWP)

Caracterización de eventos de sequía históricos en

regiones particulares de ALC.

“Sequía normalizada en América Latina y el Caribe.La normalización consiste en calcular la diferenciade la precipitación estimada para una sequía de 1en 100 años respecto de la ocurrida en 1 cada 2años de recurrencia. Dicha diferencia es luegodividida por la sequía de 1 en 2 años. En teoría, losvalores van entre cero (no hay variación) y 1(variación máxima). A mayor valor, más alta es ladiferencia entre la precipitación de un año normal yla de la sequía centenaria con relación a lascondiciones normales. Dicha variación puedeinterpretarse como una medida de exposición a unaalta recurrencia de eventos de sequías severas.”

Fuente: Núñez y Verbist (2018). Atlas de Sequías de América Latina y el Caribe. UNESCO y CAZALAC. 204 p.



Número de registros de sequías reportados en el portal desinventar.org (1970-2010) Fuente: García y Alavi(2018).En: Núñez y Verbist (2018). Atlas de Sequías de América Latina y el Caribe. UNESCO y CAZALAC. 204 p.

Valores mensuales del SPEI que permite evaluar duración e intensidad de lasequía en los últimos 70 años para el Altiplano Central de Bolivia.

Principales eventos naturales con el número de afectados, victimas yperdidas económicas; periodo (1980-2010).Elaboración propia coninformación de BID (2016)

Pérdidas de vidas y económicas en porcentaje, provocadas por los eventos másimportantes entre 1990-2014. Elaborado con información dehttps://www.preventionweb.net/countries/bol/data/



Fuente: Barnosa et al. (2018).En: Núñez y Verbist (2018). Atlas de Sequías de América Latina y el Caribe. UNESCO y CAZALAC. 204 p.

Porcentaje del NEB afectado por sequías durante el periodo 01/2000-12/2015.Basado en el SPEI agregado trimestralmente y derivado del producto global SPEIbasev2.5. Solo se toma en cuenta las celdas donde SPEI ≤ -1.00. El periodo base para elcálculo del SPEI abarca desde 01/1901 al 12/2015. La línea de color rojo es unpromedio móvil centrado de 24 meses.

“En el período 1991-2012, se registraron39.837 casos de desastres naturales en Brasil.De ese total, los episodios de canícula ysequía totalizaron 19.517 registros oficiales,representando el 48% de los registrosnacionales. La presencia de eventos desequía y canícula entre las regionesbrasileñas está distribuida de la siguienteforma: Nordeste (56,68%), Sur (26,91%),Sudeste (13,39%), Norte (1,08%) y Centro-Oeste (0,94%). El Nordeste es la regiónbrasileña más afectada por esa tipología dedesastre, con casi el 60% de los registros delfenómeno en Brasil. En esta región, la granmayoría de los desastres naturalesregistrados son relativos a episodios decanículas y sequías, correspondientes al78,4% del total.”



Fuente: Núñez et al. (2018).En: Núñez y Verbist (2018). Atlas de Sequías de América Latina y el Caribe. UNESCO y CAZALAC. 204 p.

Evolución histórica de sequías reportadas en Chile respecto de la variabilidad temporal de la OscilaciónDecadal del Pacífico y Niño 3.4 ATSM para el periodo 1661-2017. Reporte de Sequías elaborado a partir deAldunce y González (2009), Mackenna (1887) y Declaración de Zonas de Emergencia Agrícola.

Anomalías de precipitación anual para los tres grandes eventos desequias contemporáneas en Chile central, empleando estacionesde la Dirección General de Aguas y la Dirección Meteorológica deChile. Para cada estación y año, las anomalías se calculan como eldesvió respecto al valor climatológico, dividido por el valorclimatológico (1970-2000), y posteriormente se promedia duranteel evento de sequía. La escala de colores es común para los treseventos.

Anomalías promedio depresión a nivel del marconsiderando los mesesde invierno (Mayo-Septiembre) durante losaños de los tres grandeseventos de sequíascontemporáneas en Chilecentral.


regiones particulares de ALC.Relación entre años Niño y eventos secos según el SPI. Fuente: Elaboración propia apartir de los datos del estudio “Análisis temporal de la sequía en Honduras - Índicede Precipitación Estandarizado (SPI)”, por Josué Mejía, 2013.

Fuente: Peña et al. (2018).En: Núñez y Verbist (2018). Atlas de Sequías de América Latina y el Caribe. UNESCO y CAZALAC. 204 p.

Número de personas afectadas y producción de maíz

Factores sociodemográficos de la región ALC.

Caracterización y asociación con el impacto de la sequía.

“Los factores políticos también afectan el grado de

vulnerabilidad de una población. Un sistema político

que no aborde la pobreza y la desigualdad, las

relaciones laborales injustas e informales o la

distribución sesgada de la tierra probablemente

aumente el grado de vulnerabilidad de los grupos

vulnerables a las sequías y otros desastres. La falta

de acceso a la educación y las altas tasas de

analfabetismo también contribuyen a la alta

vulnerabilidad. Los sistemas políticos de la región a

menudo no han podido corregir las desigualdades

sociales y promover un desarrollo sostenible y

equitativo que reduzca la vulnerabilidad a las crisis.”

Tsegai et al. (2018)



Sedlac. s/f. Socio-Economic Database for Latin America

and the Caribbean (CEDLAS y Banco Mundial)”.

https://www.cedlas.econo.unlp.edu.ar/wp/estadisticas/se

dlac/



“Pasando al lado de los impactos secos, el análisis encuentra

que los impactos secos moderados tampoco tienen un efecto

discernible en los resultados del mercado laboral. Sin embargo,

los shocks secos grandes y prolongados tienen efectos

significativos que afectan de manera desproporcionada a los

trabajadores informales, que tienden a estar entre los más

pobres y vulnerables. Si bien los trabajadores del sector formal

pierden alrededor del 7 por ciento de sus ingresos laborales

durante las grandes sequías; los trabajadores informales, los

autónomos y los trabajadores de pequeñas empresas sufren

una disminución en los ingresos laborales de alrededor del 8 al

11 por ciento de los ingresos laborales. Esto corresponde a una

pérdida promedio estimada de US $ 30 a US $ 45 por

trabajador, por episodio. En resumen, los impactos secos tienen

un efecto mucho mayor que los grandes impactos húmedos en

los resultados del mercado laboral. En particular, las pérdidas

de ingresos de los grandes choques secos son de dos a cuatro

veces mayores que las de los choques húmedos. Esto sugiere

claramente la necesidad de una mayor atención política a las

consecuencias a menudo subestimadas de los shocks secos en

las ciudades (Damania et al., 2017).

Herramientas de análisis recomendadas.

GRACIAS

JORGE NÚÑEZ COBO

Unidad de Proyectos

CAZALAC

Abril, 2021

unidad i. causas naturales y antrópicas de la sequía

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