Análisis (CR)2 | Con el estanque (casi) vacío y cuesta arriba

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René D. Garreaud, Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, y subdirector del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR)2

¿Cómo estamos?

El déficit de precipitaciones acumuladas entre la región de Coquimbo al Maule supera el 60 % en lo que va de este año (Figura 1a), de acuerdo con los registros de la Dirección Meteorológica de Chile (DMC) y la Dirección General de Aguas (DGA). Entre el Ñuble y Los Lagos el déficit es en torno al 40 y 50 %, y aumenta en algunos sectores de la región de Aysén. Esta condición deficitaria en gran parte de Chile se ha generado en periodos distintos. En la zona sur ocurrió una sequía muy intensa en los meses de verano y a comienzos de otoño, la cual no se ha podido compensar con las tormentas de invierno. En la zona central, por el contrario, una inusual tormenta a finales del mes de enero generó un “crédito” pluviométrico seguido por un otoño e invierno particularmente seco.

El caso de Santiago es ilustrativo. La acumulación actual en la estación Quinta Normal (DMC) es de 78.1 mm (que comparado con los 240 mm promedio para esta fecha resulta en un déficit del 67 %), de los cuales, 40 mm cayeron a finales de enero. Así, la lluvia caída en lo que va de invierno es de solo 38.1 mm, el segundo valor más bajo del registro iniciado en 1911 (Figura 1d). El mes de julio solo registró trazas de precipitación (acumulando 0.6 mm) junto a temperaturas máximas (durante la tarde) que, en promedio, llegaron a los 19.3 °C, un máximo histórico (Figura 1b). En tanto, la temperatura mínima promedio fue de tan solo 1.3 °C (Figura 1c). Esa notable oscilación térmica diurna da cuenta también de la prevalencia de días despejados y una atmósfera muy seca, exacerbando así el déficit hídrico de la superficie y vegetación.

Figura 1. (a) Mapa con la distribución de déficit de precipitación entre el 1 de enero y 31 de julio de 2021 en un conjunto de estaciones de la DMC y la DGA. El déficit corresponde a la diferencia entre el valor actual y el promedio histórico (1980-2010) dividido por este ultimo y expresado en porcentaje. El panel de la derecha muestra las series anuales de registros históricos en la estación Quinta Normal de Santiago (DMC), incluyendo: (b) el promedio de temperaturas máximas durante julio en la línea amarilla (1950-2021), (c) el promedio de temperaturas mínimas durante julio en línea celeste (1950-2021) y (d) la precipitación acumulada entre marzo y julio en línea verde (1911 a 2021).

Como es de esperar, el medio ambiente natural rápidamente se ve impactado por este “invierno primaveral” (excepto por las temperaturas mínimas). La Figura 2 muestra la cobertura de nieve en la cuenca del Maipo desde el año 2000 en adelante. Aunque algunas tormentas en la cordillera han causado un incremento nival a lo largo del 2021 (círculos rojos), los valores de fines de julio son los mínimos del registro. De igual forma, el índice de vegetación (NDVI, que mide el vigor fotosintético) sobre las regiones Metropolitana y de Valparaíso para fines de julio 2021 está en el mínimo desde el año 2000.

Figura 2. El panel izquierdo muestra la cobertura de nieve en la cuenca del Maipo desde el año 2000 en adelante. Los valores actuales (círculos rojos) son los mínimos del registro. Se puede ver que julio de 2021 presenta las coberturas más bajas. El panel derecho muestra el índice de vegetación (qué tan verde se encuentra esta). Se ve que julio de 2021 (línea roja) tiene el mínimo histórico, peor que lo observado en la misma fecha del 2019 (línea azul). Fuente: Observatorio de Nieve de los Andes de Argentina y Chile, y GIMMS Global Agricultural Monitoring System.

¿Hipersequía a la vista?

Las sequías meteorológicas (déficit de 20 % o más) son un elemento recurrente en el clima semiárido y mediterráneo de Chile central, y típicamente duran uno o dos años. Sin embargo, desde el 2010 en adelante todos los años han estado por debajo del promedio histórico de precipitación, configurando así la denominada megasequía, con un déficit promedio de lluvia del 30 %. Sin embargo, el año 2019 el déficit promedio fue de un 75 %, superando el 90 % en partes de la región de Coquimbo, Valparaíso y Metropolitana. Esta condición de déficit extremo la denominamos una hipersequía, y en el siglo XX solo ha ocurrido en los años 1924, 1968 y 1998.

Con solo un mes de invierno por delante, existe el riesgo no menor de que el 2021 sea una nueva hipersequía, con impactos potencialmente graves en el medio natural, la sociedad y diversos sectores económicos. En el caso de Santiago, una tormenta moderada podría aportar los 22 mm que nos separan del umbral de 100 mm que define localmente una hipersequía, pero el pronóstico no es auspicioso (al menos hasta mediados de agosto). Incluso, si las precipitaciones fueran el promedio en lo que resta del año, Santiago terminaría el año con un déficit cercano al 50 %. Esta es claramente una señal de alerta para la zona centro-sur de Chile, que debe ser considerada por los involucrados en el manejo del agua desde el nivel nacional al local.

¿Causas? Estamos trabajando para usted…

La causa directa de este déficit de precipitaciones es la ausencia de sistemas frontales llegando a Chile central. Es justamente en los meses de invierno cuando el Anticiclón del Pacifico sur (APS) se repliega más al norte, permitiendo la incursión de sistemas frontales. Pero este invierno hemos observado un significativo incremento de las presiones sobre el Pacifico subtropical, reforzando el APS y debilitando los vientos del oeste en esta región, lo cual limita la llegada de tormentas a Chile central (Figura 3a,b). Simultáneamente, las presiones han disminuido en la periferia Antártica, incrementando el flujo del oeste en torno a los 50°S y conduciendo las perturbaciones extratropicales hacia el extremo sur de Sudamérica.

El origen del patrón de anomalías de presión es aún desconocido, pero hay varios “sospechosos probables”. Hacia fines del año 2020 el enfriamiento del Pacifico tropical configuró un evento de La Niña moderado (índice Niño3.4 ~ -1.1 °C), que, luego, se debilitó durante el otoño 2021 hasta alcanzar la actual condición neutra (Figura 3c). Las condiciones mayormente frías sobre el Pacifico tropical central son favorables para un déficit pluviométrico en Chile central. En contraste, condiciones anormalmente cálidas de la superficie del mar se observan en la zona subtropical del Pacifico suroccidental (al este de Nueva Zelanda). Persiste, entonces, la Mancha Cálida, un rasgo aparentemente natural del sistema océano-atmósfera, cuyo rol en la mantención de la megasequía en Chile central ocurre mediante la intensificación del Anticiclón del Pacífico sur.

Figura 3. Mapas con anomalías globales durante el invierno 2021: (a) Presión a nivel del mar (en hPa), (b) radiación infrarroja emergente (en Wm-2) y (c) Temperatura superficial del mar (en °C). Las anomalías corresponden al promedio entre mayo-julio 2021 menos el promedio esos mismos meses entre 1980 y 2020. Las anomalías de radiación infrarroja emergente son una aproximación de las anomalías de precipitación (anomalías positivas corresponden a anomalías secas). La flecha gris en los paneles (a) y (b) indican la intensificación de los vientos del oeste y el posible cambio de dirección del corredor de tormentas. Fuente de datos: Physical Science Laboratory, NOAA, EEUU.

Sumado a la variabilidad natural en escala interanual o interdecadal, el cambio climático debido a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y sustancias que destruyen el ozono estratosférico, también ha producido un incremento de las presiones en las zonas subtropicales y un cambio en la trayectoria de las tormentas, que ahora van hacia latitudes más altas en el hemisferio sur. El cambio climático podría también estar influyendo en la inusual intensidad de la Mancha Cálida, contribuyendo de manera directa e indirecta a la tendencia de secamiento en Chile central y sur. A diferencia de las variaciones naturales de carácter cíclico, esta tendencia se mantendrá durante el siglo XXI, aunque su intensidad dependerá de la trayectoria de emisiones de GEI que siga la humanidad.

Los cambios en la frecuencia de hipersequías desde el pasado reciente hacia el futuro se pueden estimar empleando los resultados de un conjunto de 40 simulaciones climáticas con el modelo global CESM (Figura 4). Si definimos la condición híper seca como un déficit de lluvia anual que en el pasado reciente (1920-1980) ocurría una vez cada dos décadas en promedio, en la actualidad (periodo 1981-2040) su frecuencia ya ha aumentado a una vez por década. Hacia fines de siglo y bajo el escenario RCP8.5 (altas emisiones de GEI) una hipersequía ocurrirá de manera más bien común: tres veces por década en promedio. Al considerar eventos más extremos (por ejemplo, el déficit que históricamente ocurre una vez cada 50 años) el aumento de su frecuencia se hace más notable debido al efecto del cambio climático. Debemos enfatizar que estos resultados son contingentes al escenario de emisiones GEI y por ahora han sido obtenidos de un solo modelo climático.

Figura 4. Resultados de 40 simulaciones climáticas con el modelo global CESM entre el año 1920 y 2100. Estas simulaciones acopladas océano-atmósfera solo difieren en su condición inicial y son forzadas por los GEI observado entre 1920 y 2005 y, luego, siguen al escenario RCP8.5 (altas emisiones). (a) Series anuales de la precipitación en Chile central de cada simulación (líneas grises) y promedio de ensamble (gris oscuro). Este promedio da cuenta del efecto antrópico. Las líneas segmentadas horizontales gruesas corresponden al promedio de precipitaciones entre 1920-1980 (periodo histórico, en azul), 1981-2040 (periodo actual, en anaranjado) y 2041-2100 (futuro, bajo el escenario RCP8.5, en rojo). (b) Histograma de los valores anuales de precipitación en Chile central considerando el periodo histórico, actual y futuro bajo el escenario RCP8.5. La línea segmentada negra indica el umbral para definir hipersequías (HS), que corresponde al quintil inferior del periodo histórico. Fuente de datos: Facility for Weather and Climate Assessments, NOAA, EEUU.

Editado por José Barraza