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FACULTAD DE INGENIERÍA Caracterización de ENSO y El Niño costero entre los años 1950-2018 en la región Piura Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil Karla Marycruz Montero Mena Asesor(es): Mgtr. Marina Farías de Reyes Piura, julio de 2019 A Dios, por ser el forjador de mi camino. A mi madre, Azucena y en memoria de mi recordado padre, Eladio, por su amor, sus consejos y apoyo constante e incondicional. A mis hermanos, Carlos y José por ser mi ejemplo de superación. A mi sobrina Luisana por quien sigo adelante. A mis tíos, primos y amigos, por su constante aliento. Resumen: Analítico - Informativo Caracterización de ENSO y El Niño costero entre los años 1950-2018 en la región Piura Karla Marycruz Montero Mena Asesor(es): Mgtr. Marina Farías de Reyes Tesis. Título de Ingeniero civil Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Palabras claves: ENSO/ El Niño costero/ presión atmosférica/ temperatura del mar/ índices oceánicos. Introducción: Por la variabilidad expuesta y dentro de la complejidad del marco dado por el cambio climático, la presente tesis tiene como objetivo principal una nueva y más específica caracterización de la ocurrencia de las fases activas de ENSO, así como los eventos locales El Niño costero, enfocado principalmente en las evidencias en la región Piura entre 1950 y 2018. Metodología: El estudio está orientado en identificar los parámetros oceánico-atmosféricos que influyen en las precipitaciones y caudales observados durante los meses del verano austral Se evalúa la presión atmosférica y la temperatura superficial del mar (TSM) para definir la presencia de estos fenómenos climáticos. De este último se toman como fuente los índices de ATSM: Índice Costero El Niño (ICEN), Índice Oceánico El Niño (ONI), el Índice Térmico Costero Peruano (ITCP) y el Índice Térmico de Laboratorio Costero (LABCOS) y se procede a la respectiva comparación entre estos índices oceánicos junto al índice atmosférico. Resultados: Este artículo logra como resultado identificar científicamente entre El Niño global y costero, al haber estudiado el comportamiento climático a corto plazo. Además, se logra tener un mejor criterio en el monitoreo de dichos fenómenos en cuanto a su intensidad y frecuencia de cada uno de ellos. La evaluación y la comparación de los índices oceánicos varían de acuerdo a su posición geográfica, tanto en el océano Pacífico ecuatorial central u oriental, como frente a las costas de Perú. Por tal motivo, se han definido 5 patrones de intensidad: débil, moderado, fuerte, muy fuerte y extraordinario Conclusiones: Al realizar la comparación para las clasificaciones de las fases de ENOS y El Niño/La Niña Costera definidos por las anomalías de los índices oceánicos, ICEN-ONI, ITCP y LABCOS, y las anomalías de los índices atmosféricos, la más acertada fue la comparación de ICEN-ONI en las fenómenos globales de El Niño y La Niña. Sin embargo, para los fenómenos costeros, la más cercana a la clasificación final fue la de ITCP. La intensidad de los eventos caracterizados evidencia una variedad climática interanual a la que está sometida la región Piura en la zona costera del Perú. Fecha de elaboración del resumen: 08 de Junio de 2019 Analytical-Informative Summary Characterization of ENSO and Coastal El Niño between 1950-2018 in the Piura region Karla Marycruz Montero Mena Advisor: Mgtr. Marina Farías de Reyes Thesis Civil engineer degree Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Keywords: ENSO/ Coastal El Niño/ atmospheric pressure/ SST/ oceanic indexes. Introduction: This work shows a new and more specific characterization of the occurrence of the active phases of ENSO, as well as the local events Coastal El Niño, focused mainly on evidence in the Piura region, on the Peruvian coast between 1950 and 2018. It considers the climatic variability observed in the region and is framed within the complexity given by climate change. Methodology: The study focuses on identifying the oceanic-atmospheric parameters that influence observed precipitation and river flows during the austral summer months, which are the most critical for the South American coast. Likewise, the atmospheric pressure and the sea surface temperature (SST) are evaluated to define the presence of these climatic phenomena. The sea surface temperature anomaly (ATSM) is evaluated through Coastal El Niño Index (ICEN) and the Oceanic El Niño Index (ONI) at the Niño1+2 and Niño 3.4 monitoring regions, respectively, and through the Peruvian Coastal Thermal Index (ITCP) and the IMARPE Coastal Laboratories Thermal Index (LABCOS), for the Peruvian coastal zone. Results: This article achieves as a result to scientifically identify between global and coastal El Niño, having studied short-term climate behavior. In addition, it is possible to have a better criterion in the monitoring of these phenomena in terms of their intensity and frequency of each one of them. The evaluation and comparison of ocean indexes range according to their geographic position, both in the central or eastern equatorial Pacific Ocean and off the coast of Peru. For this reason, 5 intensity patterns have been defined: Weak, Moderate, Strong, Very strong and Extraordinary. Conclusions: In making the comparison for ENSO and Coastal El Niño/La Niña defined by the anomalies of the ocean indexes, ICEN-ONI, ITCP and LABCOS, and the anomalies of the atmospheric indexes, the most accurate was the comparison of ICEN-ONI in Global El Niño and La Niña. However, for coastal phenomena, the closest to the final classification was that of ITCP. The intensity of the characterized events evidences an interannual climatic variety to which the Piura region is subjected in the coastal zone of Peru. For this reason, it is concluded that out of a total of 69 years analyzed there is a greater incidence of global events compared to coastal and neutrals. . Summary date: June 8, 2019 Prefacio El Perú ha mostrado vulnerabilidad durante los episodios del desarrollo de El Niño al provocar en el territorio alteraciones en el comportamiento de las lluvias y temperaturas del aire dependiendo de la intensidad y temporalidad con la que se ha dado el fenómeno descrito. Es por ese motivo que las distintas regiones del Perú han sufrido muchos daños, en mayor o menor medida, a consecuencia de la ocurrencia de este evento, como lo es la región Piura. Esta región, ubicada en la costa norte del país, comprende dos cuencas muy importantes: la cuenca del río Piura y la cuenca del río Chira; las cuales son afectadas por las intensas lluvias y sequías que se han generado con el paso de los años y por ende han provocado catástrofes que no han sido debidamente registradas o que existe muy poca información sobre estos acontecimientos, información muy valiosa para la predicción y prevención de riesgos tanto en la región como en el país. Es así como en los últimos años también surge el término El Niño costero que se produce en las costas de los países de Perú y Ecuador, por lo que Piura es una de las principales regiones afectadas. El año 2017 fue un ejemplo reciente de este fenómeno, el cual se caracterizó por un calentamiento anómalo del mar produciendo fuertes lluvias y desencadenando en la región inundaciones y desbordes. Es por ello que se propone una tesis que se base en un estudio profundo de los distintos parámetros meteorológicos (precipitaciones máximas diarias y anuales, caudales y masas) medidos entre los años 1950-2018 en la región de Piura. Además, se introducen dos parámetros de la medición de TSM: el Índice Térmico Costero Peruano (ITCP) y el Índice térmico de los laboratorios costeros de IMARPE (LABCOS),con el fin de evaluar los efectos de ENSO frente al Perú y de incorporar la influencia del afloramiento costero en las anomalías de temperatura del mar frente a la costa para una mejor caracterización en la región. Finalmente agradezco profundamente y de manera especial el apoyo de mi asesora, la Mgtr. Marina Farías de Reyes, quien supo ser una guía entusiasta con sus valiosas enseñanzas, certero asesoramiento académico y por la confianza que depositó en mí para el desarrollo satisfactorio del estudio. Tabla de contenido Introducción ......................................................................................................................... 1 Capítulo 1 Región Piura ...................................................................................................... 3 1.1. Ubicación y superficie territorial ............................................................................ 3 1.2. Caracterización territorial ....................................................................................... 4 1.2.1. Altitud .............................................................................................................. 4 1.2.2. Clima y temperatura ........................................................................................ 5 1.2.3. Humedad .......................................................................................................... 6 1.2.4. Viento .............................................................................................................. 6 1.3. Cuencas hidrográficas ............................................................................................. 6 1.3.1. Cuenca del río Piura ........................................................................................ 8 1.3.1.1. Ubicación y extensión territorial .............................................................. 8 1.3.1.2. Hidrografía del río Piura .......................................................................... 9 1.3.1.3. Pluviometría en la cuenca del río Piura .................................................. 11 1.3.2. Cuenca del río Chira ...................................................................................... 12 1.3.2.1. Ubicación y extensión territorial ............................................................ 12 1.3.2.2. Hidrografía del río Chira ........................................................................ 14 1.3.2.3. Pluviometría en la cuenca del río Chira ................................................. 15 Capítulo 2 El Niño Oscilación Sur y El Niño costero ..................................................... 19 2.1. Regiones de estudio para El Niño-Oscilación Sur y El Niño costero ................... 19 2.1.1. Región Niño 3.4 ............................................................................................. 20 2.1.2. Región Niño 1+2 ........................................................................................... 20 2.2. Conceptualización de El Niño – Oscilación Sur (ENOS) ..................................... 20 2.2.1. El Niño ........................................................................................................... 21 2.2.2. Oscilación Sur (OS) ....................................................................................... 22 2.3. Tipos de ENOS ..................................................................................................... 22 2.3.1. ENOS central: ................................................................................................ 22 2.3.2. ENOS oriental................................................................................................ 23 2.3.3. ENOS mixtos ................................................................................................. 23 2.4. Parámetros de caracterización del ENOS ............................................................. 24 2.4.1. Temperatura superficial del mar (TSM) ........................................................ 25 2.4.1.1. Condiciones normales ............................................................................ 25 2.4.1.2. Condiciones El Niño/ La Niña ............................................................... 26 2.4.2. Presión atmosférica ....................................................................................... 28 2.4.2.1. Condiciones normales ............................................................................ 28 2.4.2.2. Condiciones El Niño / La Niña .............................................................. 29 2.4.3. Vientos Alisios .............................................................................................. 30 2.4.3.1. Condiciones normales ............................................................................ 31 2.4.3.2. Condiciones El Niño/La Niña ................................................................ 31 2.4.4. Termoclina y surgencia ................................................................................. 33 2.4.4.1. Condiciones normales ............................................................................ 33 2.4.4.2. Condiciones El Niño/La Niña ................................................................ 34 2.4.5. Nivel del mar ................................................................................................. 35 2.4.5.1. Condiciones normales ............................................................................ 35 2.4.5.2. Condiciones El Niño/ La Niña ............................................................... 36 2.4.6. Precipitaciones .............................................................................................. 36 2.4.6.1. Condiciones normales ............................................................................ 36 2.4.6.2. Condiciones El Niño/ La Niña ............................................................... 36 2.5. Etapas del ENOS .................................................................................................. 37 2.5.1. Etapa de transición ........................................................................................ 37 2.5.2. Etapa de inicio ............................................................................................... 38 2.5.3. Etapa de madurez .......................................................................................... 38 2.5.4. Fase de decaimiento ...................................................................................... 39 2.6. Conceptualización de El Niño costero .................................................................. 39 2.7. Intervención de los parámetros océanos y atmosféricos en El Niño costero ........ 40 2.8. Proceso de El Niño costero ................................................................................... 41 2.8.1. Pacífico central – Región Niño 3.4 ............................................................... 42 2.8.2. Pacífico oriental – Región Niño 1+2 ............................................................. 43 2.9. Índices atmosféricos y oceánicos.......................................................................... 43 2.9.1. Índice Oscilación Sur (IOS) .......................................................................... 45 2.9.2. Índice Oceánico El Niño (ONI)..................................................................... 45 2.9.3. Índice Costero El Niño (ICEN) ..................................................................... 46 2.9.4. Índice Térmico Costero Peruano (ITCP)....................................................... 46 2.9.5. Índices Laboratorios Costeros (LABCOS) ................................................... 47 Capítulo 3 Registro de eventos secos y lluviosos en la región Piura ............................. 49 3.1. Características generales .......................................................................................49 3.1.1. Propósito del capítulo .................................................................................... 49 3.1.2. Condiciones previas de ENOS y El Niño costero ......................................... 50 3.2. Años Secos ............................................................................................................ 52 3.2.1. Años hidrológicos 1966/1967-1967/1968 ..................................................... 53 3.2.2. Años hidrológicos 1973/1974 - 1974/1975 ................................................... 54 3.2.3. Año hidrológico 1981/1982 ........................................................................... 55 3.2.4. Años hidrológicos 1984/1985 - 1985/1986 ................................................... 55 3.2.5. Año hidrológico 1990/1991 ........................................................................... 56 3.2.6. Años hidrológicos 1995/1996 - 1996/1997 ................................................... 57 3.2.7. Año hidrológico 2010/2011 ........................................................................... 58 3.2.8. Año hidrológico 2013/2014 ........................................................................... 59 3.2.9. Año hidrológico 2017/2018 ........................................................................... 60 3.3. Años lluviosos ....................................................................................................... 61 3.3.1. Año hidrológico 1971/1972 ........................................................................... 62 3.3.1.1. Inicio del evento ..................................................................................... 62 3.3.1.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 63 3.3.1.3. Declinación del evento ........................................................................... 64 3.3.2. Año hidrológico 1972/1973 ........................................................................... 64 3.3.2.1. Inicio del evento ..................................................................................... 64 3.3.2.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 66 3.3.2.3. Declinación del evento ........................................................................... 66 3.3.3. Año hidrológico 1982/1983 ........................................................................... 66 3.3.3.1. Inicio del evento ..................................................................................... 67 3.3.3.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 67 3.3.3.3. Declinación del evento ........................................................................... 69 3.3.4. Año hidrológico 1986/1987 ........................................................................... 70 3.3.4.1. Inicio del evento ..................................................................................... 70 3.3.4.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 70 3.3.4.3. Declinación del evento ........................................................................... 71 3.3.5. Año hidrológico 1991/1992 ........................................................................... 71 3.3.5.1. Inicio del evento ..................................................................................... 71 3.3.5.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 72 3.3.5.3. Declinación del evento ........................................................................... 73 3.3.6. Año hidrológico 1997/1998 ........................................................................... 73 3.3.6.1. Inicio del evento ..................................................................................... 73 3.3.6.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 73 3.3.6.3. Declinación del evento ........................................................................... 74 3.3.7. Año hidrológico 2001/2002 .......................................................................... 74 3.3.7.1. Inicio del evento ..................................................................................... 75 3.3.7.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 76 3.3.7.3. Declinación del evento ........................................................................... 76 3.3.8. Año hidrológico 2011/2012 .......................................................................... 76 3.3.8.1. Inicio del evento ..................................................................................... 76 3.3.8.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 77 3.3.8.3. Declinación del evento ........................................................................... 77 3.3.9. Año hidrológico 2015/2016 .......................................................................... 77 3.3.9.1. Inicio del evento ..................................................................................... 78 3.3.9.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 78 3.3.9.3. Declinación del evento ........................................................................... 79 3.3.10. Año hidrológico 2016/2017 .......................................................................... 80 3.3.10.1. Inicio del evento ..................................................................................... 80 3.3.10.2. Desarrollo del evento ............................................................................. 81 3.3.10.3. Declinación del evento ........................................................................... 81 Capítulo 4 Análisis hidrometeorológico de la región Piura entre los años 1950 – 2018 ............................................................................................................................................. 83 4.1. Recopilación de datos ........................................................................................... 83 4.1.1. Disponibilidad de datos ................................................................................. 85 4.1.2. Estimación de datos faltantes ........................................................................ 88 4.2. Clasificación de eventos fríos y cálidos................................................................ 88 4.2.1. Según el Índice Oceánico El Niño (ONI) ...................................................... 88 4.2.2. Según el Índice Costero El Niño (ICEN) ...................................................... 91 4.2.3. Según el Índice Térmico Costero Peruano (ITCP) ........................................ 93 4.2.4. Según Laboratorios Costeros (LABCOS) ..................................................... 96 4.3. Comparación entre eventos cálidos y fríos ......................................................... 100 4.3.1. ICTP en comparación con otros indicadores ............................................... 100 4.3.2. LABCOS en comparación con otros indicadores ....................................... 103 4.4. Ocurrencia de las fases de ENOS y El Niño costero .......................................... 106 4.4.1. Análisis entre IOS/ONI-ICEN .................................................................... 106 4.4.2. Análisis entre IOS/ONI-ICEN-ITCP .......................................................... 108 4.4.3. Análisis entre IOS/ONI-ICEN-LABCOS ................................................... 108 4.5. Categorización de la magnitud de los eventos .................................................... 109 4.5.1.Índices oceánicos ......................................................................................... 109 4.5.2. Masas de los ríos Chira y Piura ................................................................... 110 4.5.3. Análisis pluviométrico ................................................................................. 111 Capítulo 5 Caracterización histórica de El Niño en la región Piura ........................... 113 5.1. Clasificación final de ENOS y El Niño costero .................................................. 113 5.2. Caracterización histórica de ENOS y El Niño costero en la región Piura .......... 116 5.2.1. Eventos de intensidades Moderadas ............................................................ 119 5.2.2. Eventos de intensidades Fuerte y Muy Fuerte ............................................. 119 5.2.3. Eventos de intensidades Extraordinarias ..................................................... 120 5.3. Influencia del cambio climático .......................................................................... 120 Conclusiones y recomendaciones ................................................................................... 127 Referencias bibliográficas ............................................................................................... 131 Anexos ............................................................................................................................... 149 Anexo A – Índice atmosférico: Índice Oscilación Sur (IOS) 1950-2018 ...................... 150 Anexo B – Índices oceánicos ......................................................................................... 152 Anexo B 1 – Índice Oceánico El Niño (ONI) 1950-2018 .......................................... 152 Anexo B 2 – Índice Costero El Niño (ICEN) 1950-2018 .......................................... 154 Anexo B 3 – Índice Térmico Costero Peruano (ITCP) 1982-2018 ............................ 156 Anexo B 4 – Índice Laboratorio Costero Peruano (LABCOS) 1976-2018 ............... 157 Anexo C – Datos de precipitaciones por estación ......................................................... 158 Anexo D – Resultado de la ocurrencia de eventos climáticos en la región .................. 162 Anexo D 1 – Resultado entre la comparación de indicadores: IOS v ONI e ICEN ... 162 Anexo D 2 – Resultado entre la comparación de indicadores: IOS/ONI-ICEN-ITCP .................................................................................................................................... 166 Anexo D 3 – Resultado entre la comparación de indicadores: IOS vs LABCOS ...... 168 Anexo E – Caudales y masas de los ríos principales de la región Piura ........................ 171 Anexo E 1 – Caudal y masa del río Piura .................................................................. 171 Anexo E 2 – Caudal y masa del río Chira .................................................................. 173 Anexo F – Precipitaciones máximas diarias regionales ................................................. 175 file:///C:/Users/Karla/Downloads/Tesis%20Karla%20Marycruz%20Montero%20Mena.docx%23_Toc14857441 file:///C:/Users/Karla/Downloads/Tesis%20Karla%20Marycruz%20Montero%20Mena.docx%23_Toc14857443 Lista de tablas Tabla 1. Datos geográficos de las estaciones pluviométricas en la cuenca del río Piura. ..... 8 Tabla 2. Datos geográficos de las estaciones pluviométricas en la cuenca del río Piura. ... 12 Tabla 3. Extensión de subcuencas de la cuenca del río Chira. ............................................ 14 Tabla 4. Datos geográficos de las estaciones pluviométricas en la cuenca del río Chira. ... 17 Tabla 5. Tipos climáticos en el ámbito de Chira-Piura, según la clasificación de Thornthwaite. ....................................................................................................................... 17 Tabla 6. Anomalías en la región Niño 3.4 durante un Niño costero. .................................. 42 Tabla 7. Anomalías en la región Niño 1+2 durante un Niño costero. ................................. 44 Tabla 8. Clasificación de ENOS y El Niño costero mediante la comparación de ONI e ICEN entre 1950-2018. .................................................................................................................. 50 Tabla 9. Lugar de medición de los parámetros a analizar. .................................................. 84 Tabla 10. Disponibilidad de los índices océanicos en la región Piura ................................ 86 Tabla 11. Disponibilidad de datos de las estaciones pluviométricos en la cuenca del río Chira ............................................................................................................................................. 86 Tabla 12. Disponibilidad de datos de aguas superficiales en la región Piura ...................... 87 Tabla 13. Disponibilidad de datos de las estaciones pluviométricos en la cuenca del río Piura ............................................................................................................................................. 87 Tabla 14. Periodos fríos obtenidos por ONI entre1950 hasta 2018..................................... 90 Tabla 15. Periodos calientes obtenidos por ONI entre1950 hasta 2018. ............................. 90 Tabla 16. Periodos fríos obtenidos por ICEN entre 1950 hasta 2018. ................................ 92 Tabla 17. Periodos calientes obtenidos por ICEN entre 1950 hasta 2018. .......................... 93 Tabla 18. Periodos fríos obtenidos por ITCP entre1982 hasta 2018. .................................. 96 Tabla 19. Periodos calientes obtenidos por ITCP entre1982 hasta 2018. ........................... 96 Tabla 20. Periodos fríos obtenidos por el índice LABCOS entre1976 hasta 2018. ............ 99 Tabla 21. Periodos calientes obtenidos por el Índice LABCOS entre 1976 hasta 2018. .... 99 Tabla 22. Tabla cruzada de episodios cálidos y fríos entre ITCP y ONI (1982-2018). .... 102 Tabla 23. Tabla cruzada de episodios cálidos y fríos entre ITCP e ICEN (1982-2018). .. 103 Tabla 24. Tabla cruzada de episodios cálidos y fríos entre ITCP e LABCOS (1982-2018). ........................................................................................................................................... 103 Tabla 25. Tabla cruzada de episodios cálidos y fríos entre LABCOS y ONI (1976-2018). ........................................................................................................................................... 105 Tabla 26. Tabla cruzada de episodios cálidos y fríos entre LABCOS e ICEN (1976-2018). ........................................................................................................................................... 106 Tabla 27. Clasificación de ENOS y El Niño costero mediante la comparación de IOS/ONI- ICEN-ITCP entre 1982-2018............................................................................................. 108 Tabla 28. Clasificación de ENOS y El Niño costero mediante la comparación de ONI, ICEN y LABCOS entre 1976-2018. ............................................................................................ 109 Tabla 29. Categorías de las anomalías negativas en las condiciones de la temperatura. .. 110 Tabla 30. Categorías de las masas anuales (MMC) en eventos fríos. ............................... 110 Tabla 31. Categorías de las masas anuales (MMC) en eventos cálidos. ........................... 111 Tabla 32.Categorías de los caudales máximos anuales (m3/s) en el río Chira y río Piura. 111 Tabla 33. Categorías de los caudales máximos anuales (m3/s) en el río Chira y río Piura. ........................................................................................................................................... 111 file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343109file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343110 file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343110 file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343112 file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343111 file:///C:/Users/Karla/Desktop/Documentos%20oficiales%20UDEP/Grado%20de%20Título/Tesis%20Karla%20Montero%20Mena%202019%2005%2023.docx%23_Toc13343111 Tabla 34. Categorías de los caudales máximos anuales en eventos frías en el río Chira. . 112 Tabla 35. Clasificación final de eventos globales y costeros en la región Piura según índices oceánico-atmosféricos. ...................................................................................................... 114 Tabla 36. Categorización final de eventos globales y costeros en la región Piura entre 1950 a 2018. ............................................................................................................................... 117 Tabla 37. Número de eventos presentados en la región Piura........................................... 118 Tabla 38. Comparación del período de retorno de las anomalías cálidas. ........................ 121 Tabla 39. Período de retorno de las anomalías frías.......................................................... 121 Tabla 40. Promedio de precipitaciones máximas diarias en estaciones de la cuenca Piura y Chira dividida en tres intervalos. ....................................................................................... 124 Tabla 41. Mayores promedios de lluvias máximas diarias regional (mm) entre 1950-2018 ........................................................................................................................................... 125 Lista de figuras Figura 1: Mapa departamental de la región Piura.................................................................. 4 Figura 2. Cuencas hidrográficas de la región Piura. .............................................................. 7 Figura 3. Variabilidad de caudal del río Piura en el puente Bolognesi 2014-2017. ............ 11 Figura 4. Ubicación y extensión de la cuenca Chira. .......................................................... 13 Figura 5. Estación de invierno en el río Chira. .................................................................... 15 Figura 6. Regiones de monitoreo para predictibilidad de los eventos de El Niño y La Niña. ............................................................................................................................................. 19 Figura 7. Ciclo de El Niño Oscilación Sur (ENOS). ........................................................... 21 Figura 8. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 1994/1995 del ENOS central. . 23 Figura 9. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 1997/1998 del ENOS oriental. 24 Figura 10. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 2015/16 del ENOS mixto ..... 24 Figura 11. Calentamiento de la TSM en las regiones Niño 1+2 y Niño 3.4....................... 27 Figura 12. Enfriamiento de TSM en las regiones Niño 1+2 y Niño 3.4. ............................. 27 Figura 13. Presiones atmosféricas- “Índice alto” del Pacífico ecuatorial. ........................... 29 Figura 14. Presiones atmosféricas- “Índice bajo” del Pacífico ecuatorial. .......................... 30 Figura 15. Dirección de los vientos Alisios en la fase neutra del ENOS. ........................... 31 Figura 16. Dirección de los vientos Alisios en la fase cálida del ENOS. ............................ 32 Figura 17. Pendiente de la termoclina desde Indonesia a América del Sur bajo condiciones normales del ENOS. ............................................................................................................ 34 Figura 18. Pendiente de la termoclina desde Indonesia a América del Sur bajo condiciones El Niño del ENOS. .............................................................................................................. 34 Figura 19. Pendiente de la termoclina desde Indonesia a América del Sur bajo condiciones La Niña del ENOS. .............................................................................................................. 35 Figura 20. Calentamiento anómalo frente a las costas de Perú y Ecuador en el 2017. ....... 40 Figura 21. Esquema de funcionamiento de los pozos en el acuífero. .................................. 60 Figura 22. Laboratorios Costeros de IMARPE. .................................................................. 85 Figura 23. Diferentes eventos ENOS central y oriental en sus dos fases. ......................... 107 Figura 24. Diferentes eventos El Niño costero durante el mes que fueron detectados, febrero 2017. ...................................................................................................................... 107 Figura 25. Condiciones normales y condiciones afectadas por el cambio climático en el océano Pacifico ecuatorial. ................................................................................................ 123 Introducción El Niño – Oscilación Sur (ENOS o ENSO en inglés) es un fenómeno climático de interacción inestable del sistema océano-atmósfera, que induce a la variabilidad anormal de la temperatura superficial del mar y la presión atmosférica. Representa la mayor perturbación natural en el sistema climático global y muestra tres fases: El Niño, La Niña y Neutra. A consecuencia de las teleconexiones, sus efectos climáticos repercuten en diferentes zonas del Océano Pacífico ecuatorial. Por lo expuesto, es tema de investigación multidisciplinario mundial. Recientemente identificado y aún con estudios incipientes, existe otro evento climático, El Niño costero. Este solo se desarrolla en las costas sudamericanas, especialmente en Perú y Ecuador, difícilmente predecible, con efectos similares a la fase cálida de ENOS, hoy llamado El Niño global para diferenciarlo. El objetivo general de la investigación es caracterizar los eventos ENOS y costeros ocurridos entre los años 1950 y 2018 con respecto a los parámetros hidrometereológicos, teniendo en cuenta las dos fases extremas de estos fenómenos, El Niño y La Niña; analizando su comportamiento con ayuda de los índices ONI e ICEN. Esta información será muy valiosa permitiendo predecir en un futuro el comportamiento del fenómeno descrito y de vital importancia para los historiadores, especialistas y autoridades que alertan a la población de la región de Piura para que tomen las medidas necesarias en cuanto a gestión de riesgos. Además, se plantean los siguientes objetivos específicos: - Identificar mediante los valores de ONI, ICEN, ITCP y LABCOS, en qué años han ocurrido las fases de ENOS y El Niño costero. - Establecer relaciones de los parámetros hidrometereológicos con los índices empleados, corroborando la existencia y la magnitud de cada uno de los fenómenos. - Identificar la influencia del cambio climático en la ocurrencia e intensidad de los eventos El Niño en la región Piura. Capítulo 1 Región Piura 1.1. Ubicación y superficie territorial La región Piura está situada al noroeste del territorio peruano, al sur de la Línea Ecuatorial. Sus coordenadas geográficas se encuentran entre los 4º04’50” - 6º22’30” de latitud sur y 79º12’30” - 81º19’30” de longitud oeste del Meridiano de Greenwich (INEI, 2002). Conjuntamente la Municipalidad Provincial de Piura indica que los límites de la región son:- Por el Norte: Región Tumbes y República del Ecuador. - Por el Este: República del Ecuador y Región de Cajamarca. - Por el Sur: Región de Lambayeque. - Por el oeste: Océano Pacífico. Piura está dividida políticamente en 8 provincias: Ayabaca, Huancabamba, Morropón, Paita, Piura, Sechura, Sullana y Talara como se muestra en la Figura 1; siendo la provincia de Piura la capital de la región Piura. Todas ellas, a pesar de pertenecer a una sola región, son biodiversas pues algunas tienen zona costera y las restantes tienen zonas con características de la sierra, dependiendo de su ubicación (Gobierno Regional de Piura, 2013). Al conjunto de las 8 provincias le corresponde una extensión territorial total de 35 892.49 km², equivalente al 3.1% del territorio nacional del Perú, siendo el relieve de su suelo muy heterogéneo y tipificada como una zona árida. En dicho suelo predomina la formación desértica sobre los tablazos y pampas en la zona costera, cuya topografía es variada y poco accidentada (INEI, 2002). Asimismo el territorio de la región Piura es esencialmente agrícola formado por los valles de Chira y Piura, los cuales son la base para la principal actividad económica (Zapata, 2010). La región posee cordillera Andina, selva alta, bosque seco ecuatorial, valles tropicales, desiertos (al sur) y recibe corrientes marinas tanto frías como cálidas durante todo el año, como son la corriente de Humboldt y la corriente El Niño. 4 Figura 1: Mapa departamental de la región Piura. Fuente: Gobierno Regional Piura, 2013. 1.2. Caracterización territorial 1.2.1. Altitud En la región Piura predominan distintas formas morfológicas entre las que destacan: tablazos, tablazos fluviales, desiertos, pampas, llanuras desérticas y quebradas secas, como se ha mencionado anteriormente. Estas últimas se activan de forma violenta cuando se producen lluvias de gran magnitud, siendo más profundas en el norte de la región. Así pues, destaca la llanura desértica de Sechura, árida meseta con escasa vegetación y con mayor superficie a nivel nacional, ubicada al sur del río Piura. En 5 esta llanura destaca la depresión de Bayóvar, cuya altitud es de 37 m por debajo del mar, área más baja del Perú (INEI, 2002). Por otro lado, entre las principales elevaciones que presenta Piura destaca el cerro Negro cuya altitud es de 3 967 msnm, altitud máxima en la región de Piura, ubicado en la provincia de Huancabamba. El 30% del territorio piurano le pertenece a la zona andina en donde las cumbres andinas llegan a medir hasta los 3 000 metros sobre el nivel de mar (INEI, 2002). 1.2.2. Clima y temperatura El clima perteneciente a la región varía dependiendo de las estaciones del año, marcando una diferencia notoria en las estaciones de verano e invierno. El clima en verano es más caluroso en todo el litoral costero norte contado con la presencia de cielo nuboso y escasa precipitación. Por el contrario, las mañanas de invierno, amanece nublado el cielo (Senamhi, 2002). La zona árida se caracteriza por tener temperaturas máximas y mínimas debido a la proximidad con la línea ecuatorial. La temperatura máxima en la costa puede llegar a los 37ºC, con sensación térmica de 40ºC a consecuencia de la humedad proveniente de vientos de la cálida corriente del Niño (Redacción Multimedia, 2018). En cambio, la temperatura mínima es de 15ºC debido a la influencia de la fría corriente de Humboldt (Senamhi, 2018b). Por otro lado, en el litoral costero sur de la región, colindando con la región de Lambayeque, existe un clima semidesértico. Asimismo, la temperatura media anual actualmente es de 18º a 19ºC, decreciendo en mayores altitudes de la región. Por ejemplo en la sierra piurana tiene un clima húmedo subtropical y templado con un promedio anual de 15 °C (Senamhi, 2002). La variedad y fusión climática que otorgan características únicas a esta región, se debe principalmente al choque de dos corrientes: la fría corriente de Humboldt, con el cálido de El Niño. Estas corrientes chocan a la altura de la bahía de Sechura al sur de la ciudad de Piura y otorgan a la región de Piura una característica única en Sudamérica, mitad desierto, mitad trópico (Senamhi, 2016). 6 1.2.3. Humedad La humedad relativa varía extremadamente en la región. Así pues el periodo más húmedo tiene una duración de 6 meses, entre diciembre y junio aproximadamente (International Engineering Company, INC, 1968). La humedad relativa promedio anual ha alcanzado hasta la actualidad un 76% la humedad y tiende a bajar más lentamente, así es que aunque la temperatura baje en la noche, en un día húmedo; generalmente la noche es húmeda; a diferencia de la temperatura que generalmente varía considerablemente entre la noche y el día, (INEI, 2017). La humedad máxima generalmente se produce en invierno en las zonas más bajas y en verano en las montañas altas en la región Piura (International Engineering Company, INC, 1968). 1.2.4. Viento En la región Piura predominan los vientos Alisios cuya dirección y velocidad promedio horaria tiene variaciones estacionales considerables en el transcurso del año. Generalmente estos soplan del sudeste la mayor parte del año (International Engineering Company, INC, 1968). La parte más ventosa del año está entre los meses de abril y enero, con velocidades promedio del viento de más de 17.5 km/h. El tiempo más calmado del año está entre los meses de enero a abril con una velocidad promedio del viento de 13.6 km/h (Weather Spark, 2018). 1.3. Cuencas hidrográficas Las principales cuencas hidrográficas que componen la región Piura son: Cuenca Chira y Cuenca Piura, las cuales son las de mayor extensión. Estas componen los Valles del Chira y los Valles del Medio y Bajo Piura respectivamente (Figura 2). Por tal motivo es importe 7 destacar la interconexión de dichas en cuencas en el Proyecto Especial Chira-Piura (PECHP). El PECHP opera y regula el agua proveniente del sistema hidráulico de los ríos Chira y Piura, correspondientes de las cuencas principales de la región, mediante la captación, derivación y regulación en el reservorio Poechos, presas Ejidos y Sullana y su óptima distribución por los canales principales de Piura. Además asegura el abastecimiento de agua a las poblaciones de las ciudades de Piura, Sullana, Paita y Talara (Gobierno Regional de Piura, 2013). Según lo indicado, el río Chira y el río Piura, cuando sus caudales son abundantes, abastecen a la región. Sin embargo, cuando han ocurrido años secos, únicamente el río Chira ha suministrado el recurso hídrico. Figura 2. Cuencas hidrográficas de la región Piura. Fuente: ANA, 2015. 8 Con respecto a la hidrometría de las cuencas, se identificó once estaciones con registro histórico, de las cuales algunas se encuentran desactivadas (Tabla 1). Estas son controladas por el PECHP y por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (Senamhi) (Autoridad Administrativa del Agua Jequetepeque-Zarumilla, ANA, & Minagri, 2015). Tabla 1. Datos geográficos de las estaciones hidrológicas en la cuenca. Estación hidrológica Ubicación Altitud (msnm) Pte. Sanchez Cerro Piura 23 Pte. Ñacara Morropón 119 San Pedro Morropón 250 Tambogrande Tambogrande 66 Ardilla Sullana 25 Ciruelo Sullana 202 Fuente: Autoridad Administrativa del Agua et al., 2015. 1.3.1. Cuenca del río Piura 1.3.1.1. Ubicación y extensión territorial La cuenca del río Piura, identificada con el código 1378, se sitúa en la región Piura específicamente en los Andes del norte del Perú y ocupa una superficie total de 12 216 km2 exclusivamente en territorio peruano. Su extensión territorial abarca 5 provincias de la región de Piura las cuales son: Piura, Morropón, Sechura, Ayabaca y Huancabamba. Cabe destacar que esta cuencaes parte del ecosistema de bosques húmedos que sirven para la conservación de la biodiversidad (Centro Internacional de la Papa (CIP), 2007). Sus coordenadas están entre los paralelos 04°46’-05°43’de latitud Sur y los meridianos 99° 33’ - 80° 58’ longitud Oeste y sus límites hidrográficos son: - Este Nor Este: Vertientes altas del río Huancabamba. - Sur – Sur Oeste: Vertientes altas de los ríos Ñaupe, Santa Rosa, Quebrada Piedra Blanca. - Oeste – Nor Oeste: Vertientes altas del río Chira. - Sur Oeste: Océano Pacífico. - Sur Este: Lagunas Ramón, y Ñapique y el Desierto de Sechura. 9 Así mismo, la cuenca del río Piura se encuentra en un rango longitudinal entre los 0 y 3600 msnm, teniendo en cuenta la configuración geomorfológica de la cuenca del río Piura determinada por 2 grandes áreas, según el estudio realizado por el Ingemmet en 1994 (Autoridad Autónoma Cuenca Hidrográfica Chira-Piura Comité Interinstitucional, 2007). La primera tiene una pendiente suave, de mayor extensión que la segunda área y se le denomina Medio y Bajo Piura; esta área cuenta con quebradas que solo se activan cuando se produce el Fenómeno El Niño (Autoridad Autónoma Cuenca Hidrográfica Chira-Piura Comité Interinstitucional, 2007). La segunda área llamada Alto Piura, a diferencia de la primera, está constituido por valles interandinos de topografía abrupta, y se ha zonificado de la siguiente manera: -Zona Baja: Se caracteriza por la poca presencia de precipitaciones en la zona, por tal motivo conforma un gran desierto presentando una vegetación típica del escenario. Su elevación es de 0 msnm hasta los 50 msnm, reflejando un relieve plano con un clima cálido y seco de manera anual. -Zona Media: Se caracteriza por un relieve ondulado, cuyas elevaciones oscilan entre los 50 y 350 msnm. Además, presenta un clima seco y bosque seco. -Cuenca Alta: Principalmente con una topografía abrupta, con altas pendientes, cuya elevación oscilan los 350 y 3 650 msnm, de topografía abrupta con ríos de altas pendiente. En esta zona se caracteriza por tener un clima que varía de templado a sub-húmedo. 1.3.1.2. Hidrografía del río Piura El río Piura es el principal colector de la cuenca que pertenece a la vertiente hidrográfica del Pacífico. Nace a 3 600 msnm en la divisoria de la cuenca del río Huancabamba atravesando las provincias de Morropón y Piura. Cuenta con una 10 longitud total de cauce aproximada de 280 km presentando una pendiente suave, convirtiéndose en el río de mayor longitud en la región Piura (Minagri, 2015). Su dirección de recorrido es de sur a norte desde la quebrada San Francisco hasta la caída Curumuy y luego cambia de dirección de Sur –Oeste donde culmina su recorrido con el Estuario de Virrilá hasta la desembocadura al océano Pacífico. Cabe destacar que la desembocadura solo llega al mar cuando hay crecida del río, sino sucede este episodio la desembocadura se produce en la bahía de Sechura (Minagri, 2015). Los afluentes más importantes del río Piura son: por su margen derecha los ríos Sancor, Yapatera, San Jorge, Las Gallegas, Bigote y Pusmalca y por su margen izquierda los ríos Seco y Chignia (Minagri, 2015). El cauce del río Piura permanece seco durante casi todo el año, excepto en la época de lluvias o cuando se produce el Fenómeno El Niño; por tal motivo se vio conveniente la construcción del reservorio San Lorenzo, encargado de almacenar las aguas de los ríos Quiroz y Chipillico para satisfacer los requerimientos domésticos y de cultivo de las zonas que se abastecen del río Piura (INEI, 2002). La Figura 3 fue tomada con perspectiva al puente Bolognesi en la provincia de Piura, en el lado izquierdo se muestra al río Piura totalmente seco con abundante vegetación y en el lado derecho al río Piura en su máximo esplendor en épocas del Fenómeno El Niño costero en el 2017. Como ya se había mencionado anteriormente, el Fenómeno El Niño es el factor principal que provoca abundantes precipitaciones como altos caudales en el río Piura. Según los datos de Senamhi recopilados por el Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria (IHHS) de la Universidad de Piura, entre los años 1950 a 2018 que es el periodo en estudio, la descarga promedio anual mínima de este río fue de 1 MMC en el año 1948 y la descarga promedio anual máxima 14 048 MMC en el año 1998. En resumen, los registros de caudales máximos horarios, diarios y mensuales varían de acuerdo a la ubicación de cada estación, teniendo en cuenta que su recopilación es tarea básica de las estaciones de control mencionadas. 11 Figura 3. Variabilidad de caudal del río Piura en el puente Bolognesi 2014-2017. Fuente: Redacción El Comercio, 2017b. 1.3.1.3. Pluviometría en la cuenca del río Piura La pluviometría de la cuenca del río Piura está caracterizada por la variabilidad de las precipitaciones en dicho espacio, que dependiendo de la intensidad con la se presentan, la hacen vulnerable. La cuenca del río Piura es una cuenca hidrográfica que está sometida, en algunas ocasiones, por verdaderas masas de agua a partir de las precipitaciones que se presentan en los diferentes espacios de la cuenca descrita. Estas precipitaciones notables en la región suelen suceder, en muchas situaciones, por el Fenómeno El Niño (FEN), lo cual se ha dejado evidenciar por los desbordes e inundaciones que se han dado en la región Piura. Las grandes lluvias y la deforestación en la zona de la cuenca alta traen consigo diversas consecuencias que afectan a su superficie territorial; uno de los problemas es la erosión, razón por la cual ha llegado a facilitar el desplazamiento del cauce de los ríos aumentando la velocidad de estos. A consecuencia de ello junto con las grandes masas de agua, el cauce del rio colector trae consigo enormes cantidades de sólidos y de sedimentos que afectan principalmente a la parte baja de la cuenca (Autoridad Autónoma Cuenca Hidrográfica Chira-Piura Comité Interinstitucional, 2007). 12 En la cuenca de Piura existen 36 estaciones pluviométricas de las cuales 8 estaciones tienen los datos suficientes para realizar un procesamiento óptimo de un estudio de datos hidrológicos (Tabla 2) entre los años a estudiar 1950-2018 con ayuda de Senamhi, las cuales son: Tabla 2. Datos geográficos de las estaciones pluviométricas en la cuenca del río Piura. Estación pluviométrica Provincia Coordenadas Elevación Latitud Longitud msnm Bernal Sechura 05º 28' 80º 44' 7 Hacienda Bigote Morropón 05º 20' 79º 47' 827 Chulucanas Chulucanas 05º 06' 80º 10' 87 Chusis Sechura 05º 31' 80º 49' 10 Huarmaca Huancabamba 05º 34' 79º 31' 2 180 Miraflores Piura 05º 10' 80º 37' 40 Morropón Morropón 05º 11' 79º 59' 109 San Miguel Piura 05º 14' 80º 41' 20 Fuente: Senamhi, 2018a. 1.3.2. Cuenca del río Chira 1.3.2.1. Ubicación y extensión territorial La cuenca Catamayo Chira también conocida como cuenca del río Chira en el Perú, identificada con el código 138; ocupa una superficie total de 17 199.18 km2, de los cuales 9 986.8 km2 pertenecen al territorio peruano ubicándose en la región Piura. Se extiende principalmente en la provincia de Sullana y parte de las provincias de Ayabaca, Huancabamba, Morropón, Paita, Talara y Piura (Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo-Chira, 2003). Sus coordenadas en el territorio peruano se encuentran entre los paralelos 04º11’ - 05º42’ de latitud sur y los meridianos 79º25’ - 81º08’ de longitud oeste y sus límites hidrográficos son (Figura 4): -Por el Norte: Cuenca del río Puyango-Tumbes. -Por el Sur: Quebrada Cascajal. -Por el Este: Cuenca del río Huancabamba. -Por el Oeste: Océano Pacífico. 13 Figura 4. Ubicación y extensión de la cuenca Chira. Fuente: Fomento de Investigación y Acción para el Desarrollo, 2012. Así mismo, el rango longitudinalde la cuenca va desde el nivel del mar en la desembocadura del río Chira en el océano Pacifico y la cota 3 700 msnm.(Minagri, 2015). En la Tabla 3, el Estudio de Caracterización Hídrica y Adecuación entre la Oferta y la Demanda, en el Ámbito de la cuenca Binacional Catamayo Chira (Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo-Chira, 2003), divide la cuenca Catamayo Chira en 6 subcuencas: 14 Tabla 3. Extensión de subcuencas de la cuenca del río Chira. Subcuenca Área (km2) Ubicación Chipillico 1171 Perú Quiroz 3109 Perú Alamor 1190 Ecuador-Perú Macará 2833 Ecuador-Perú Sistema Chira 4712 Ecuador-Perú Catamayo 4184 Ecuador Fuente: Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo- Chira, 2003. 1.3.2.2. Hidrografía del río Chira El colector principal de la cuenca en estudio está conformado por el río Chira, en el Perú. Este río pertenece al sistema hidrográfico del Pacífico que nace en la cordillera occidental de los Andes con el nombre de Catamayo (Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo-Chira, 2003). El río Chira es el receptor de las aguas de todo el sistema de drenaje de los ríos pertenecientes a las cuencas de extensión territorial peruano, alimentándose por su margen izquierda de las quebradas Honda, Peroles, Samán, La Tina, Poechos y Cóndor, así como por su margen izquierda de los ríos Quiroz, Alamor y Chipillico. Se debe destacar la participación de otras quebradas secas que se activan solo en épocas lluviosas (Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo- Chira, 2003). La trayectoria de la cuenca del río Chira es sinuosa, recorriendo así 119 km en el Perú. En su primer tramo fluctúa de noreste a sureste, desde sus nacientes hasta la provincia de Sullana, después adopta una dirección final de este a oeste hasta su desembocadura en el océano Pacifico (Minagri, 2015). La Figura 5 muestra que el río Chira, tanto en los años húmedos como en los años secos que puedan ocurrir en la región, éste sigue teniendo caudal permanente. Así mismo, resalta la función de la represa Poechos sobre el río Chira porque es la encargada de regularizar las aguas del río para el riego de los valles 15 Chira y Piura; por lo cual es de gran importancia para las actividades productivas agropecuarias de la zona. Se debe tener en cuenta que la erosión de riberas, desborde e inundaciones que afectan a las obras de infraestructura de riego, vial, urbana y terrenos agrícolas que se localizan en los márgenes de los ríos son fenómenos de gran trascendencia en la cuenca (Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo-Chira, 2003). Figura 5. Estación de invierno en el río Chira. Fuente: Redacción El Regional Piura, 2017. El río Chira es uno de las importantes de la costa peruana debido a su caudal y a su masa estacional. Según Senamhi, entre los años 1950 a 2018, la descarga promedio anual mínima de este río fue de 767 MMC en el año 1968 y la descarga promedio anual máxima 18 164 MMC en el año 1998. 1.3.2.3. Pluviometría en la cuenca del río Chira Las provincias que conforman la cuenca del río Chira en la región Piura, mencionadas anteriormente, presentan precipitaciones definidas tanto por el espacio y el tiempo. Generalmente son cortas y escazas aproximadamente entre los meses de enero hasta abril, a excepción de la presencia de un FEN que trae consigo fuertes precipitaciones pluviales anormales causando inundaciones que afectan a la cuenca. 16 Las precipitaciones pluviales son las variables más importes para la disponibilidad del recurso hídrico, es por ello que se ha visto necesario su estudio con el fin de clasificarlas de acuerdo a la intensidad medida en cada estación, además de hacer diferentes comparaciones con otros parámetros oceánicos. Por tanto, la disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca servirá para predecir condiciones de escasez que pueda afectar el desarrollo de la misma, por lo que la sociedad perteneciente a la cuenca tiene que buscar almacenar reservas hídricas básicas principalmente para sus cultivos y el consumo humano. Es importe conocer que los desplazamientos de la Línea Intertropical de Convergencia, donde convergen los vientos Alisios del hemisferio norte al hemisferio sur, y la corriente de Humboldt originan que las precipitaciones pluviales dentro de la cuenca no sean de la misma intensidad y tengan variaciones extremas en las precipitaciones tanto anuales como mensuales en las subcuencas. En conclusión queda demostrado que la caída que origina la precipitación pluvial aumenta uniformemente de acuerdo a la altura (International Engineering Company, INC, 1968). En definitiva, es importante destacar la función de las estaciones pluviométricas dentro de la cuenca del río Chira, lugar respectivo donde se realizan las debidas mediciones continuas de las precipitaciones de manera diaria dependiendo de su ubicación. Estos datos relevantes son emitidos por el instrumental pluviométrico para realizar un análisis posterior que ayudará a caracterizar de manera temporal y a futuro los fenómenos atmosféricos que se pueden presentar. En la cuenca del río Chira existen 45 estaciones pluviométricas de las cuales 6 estaciones tienen los datos suficientes para realizar un procesamiento óptimo de un estudio de datos hidrológicos entre los años a estudiar 1950-2018 con ayuda de Senamhi ya que los 39 restantes no proporcionan información anterior a 1972. Las cuales se muestran en la Tabla 4. El clima se resume por estar caracterizado por una pluviosidad moderada y altas temperaturas, con pequeñas oscilaciones estacionales dentro de la cuenca. 17 Sin embargo, dichas estaciones pluviométricas tienen particularidades en el tipo de clima que les corresponde según sus datos geográficos antes mencionados. En la Tabla 5 se muestra la clasificación de Thornthwaite: Tabla 4. Datos geográficos de las estaciones pluviométricas en la cuenca del río Chira. Estación pluviométrica Provincia Coordenadas Elevación Latitud Longitud msnm Ayabaca Ayabaca 04º 38' 79º 43' 2700 Lancones Sullana 04º 38’ 80º 32’ 133 La Esperanza Paita 04º 55' 81º 04' 12 Mallares Marcavelica 04º 51' 80º 44' 45 Sapillica Ayabaca 04º 46º 79º 59º 1466 Sausal de Culucan Ayabaca 04º 45' 79º 46' 980 Fuente: Senamhi, 2018a. Tabla 5. Tipos climáticos en el ámbito de Chira-Piura, según la clasificación de Thornthwaite. Rango Longitudinal (msnm) Estaciones pluviométricas Tipo de clima Menor a 1 000 Mallares, Paraje Grande, Sausal de Chulucan, La Esperanza Cálido 1 000 a 1 700 Montero, Olleros, Aranza Semicálido 1 700 a 2 300 Nangay de Matalacas, Pacaypampa, Tapal, Tacalpo Templado cálido 2 300 a 3 000 Ania Cabuyal, Ayabaca, Laguna Seca, Palo Blanco, Tipulco Templado frío 3 000 a 3 500 Arenales, Arrendamientos, Laguna Arrebiatadas, Las Pircas, Talaneo Semifrío Fuente: Unidad de Gestión de la Cuenca Catamayo-Chira, 2003. Capítulo 2 El Niño Oscilación Sur y El Niño costero 2.1. Regiones de estudio para El Niño-Oscilación Sur y El Niño costero Es importante mencionar las regiones que los científicos han identificado para el estudio de la predictibilidad de El Niño Oscilación Sur (ENOS) y El Niño costero, las cuales son abarcadas a lo largo del Pacífico ecuatorial requiriendo mayor atención para el monitoreo de futuros eventos climáticos y lograr una mejor comprensión de estos (Comité Multisectorial Encargado del Estudio Nacional Del Fenómeno El Niño (ENFEN) , 2017). Existen cuatro regiones identificadas para un estudio constante numeradas del 1 al 4. Según la NOAA, las dos combinaciones más importantes son: Niño3.4 y Niño 1+2, por lo que inciden en la predicción y monitoreo de la ocurrencia del fenómeno El Niño. Las regiones son exhibidas en la Figura 6 (Jiménez, 2008). Figura 6. Regionesde monitoreo para predictibilidad de los eventos de El Niño y La Niña. Fuente: Comité Multisectorial Encargado del Estudio Nacional Del Fenómeno El Niño (ENFEN) , 2017. 20 2.1.1. Región Niño 3.4 Es una región en donde se concentra el monitoreo de los principales índices de temperatura superficial del mar (TSM), dando lugar al Índice Oceánico El Niño (ONI) utilizado para detectar la presencia de El Niño y La Niña. Esta región se asocia a impactos de todo el mundo, incluyendo los Andes y la Amazonia peruana. Además, estudia los patrones de variabilidad del océano Pacifico ecuatorial central. 2.1.2. Región Niño 1+2 Por el contrario, esta región da lugar al Índice Costero El Niño (ICEN) utilizado para detectar la presencia de El Niño y La Niña, asociándose a las costas de Perú y Ecuador incluidas las Islas Galápagos. Además, esta región estudia los patrones de variabilidad de la costa del Pacífico ecuatorial oriental. 2.2. Conceptualización de El Niño – Oscilación Sur (ENOS) ENOS se ha convertido en tema de interés y preocupación del sigo XXI, no solo para los científicos, sino también para los tomadores de decisiones y personas pertenecientes a la región Piura, pues este evento climatológico, del cual se hace referencia, deja a su paso consecuencias de gran magnitud, principalmente inundaciones, en donde varía la extensión geográfica y la población afectada. ENOS es un evento de interacción inestable del sistema océano-atmósfera que ocurre por los vientos ecuatoriales en el océano Pacífico ecuatorial que puede producirse cada dos a siete años en promedio (Maturana, Bello, & Manley, 2004). Esta interacción se da a consecuencia de los cambios térmicos que se desarrollan tanto en la superficie como en su circulación, de tal modo que afecta el calentamiento de la atmósfera tropical y global. Así pues, este evento climático se manifiesta a través de un cambio en las precipitaciones, temperatura del océano y del aire, y a su vez provoca variaciones en los ricos nutrientes biológicos, en el nivel del mar, en los vientos y en corrientes marinas como se puede apreciar en la Figura 7 (Zambrano, 1986). 21 Asimismo, este evento juega un rol importante en la variación climática debido a su fuerte señal y a su gran escala de tiempo. Figura 7. Ciclo de El Niño Oscilación Sur (ENOS). Fuente: Zambrano, 1986. Adicionalmente, `producto de las variaciones mencionadas puede traer consigo cambios drásticos en la humedad de las regiones afectadas, originando cambios en la corriente de Humboldt (Instituto del Mar del Perú (Imarpe), 2018). Por ejemplo en las costas de América del Sur donde se caracteriza por presentar pocas precipitaciones en su territorio, puede ser beneficioso el aumento dichos eventos en forma moderada ya que esta región lo necesita; pero a la vez puede perjudicial para la población si se presenta en forma excesiva y descontrolada.(NOAA - Earth System Research Laboratory, 2016). 2.2.1. El Niño El Niño es la componente oceánica de la interacción del ENOS cuyo fluido cambia de manera lenta. Por lo cual se define como la variabilidad interanual en el océano con grandes repercusiones en el clima y en el ecosistema marino (Zambrano, 1986). 22 2.2.2. Oscilación Sur (OS) La Oscilación Sur (OS) es la componente atmosférica de este evento climático cuyo fluido cambia de manera rápida. Cuenta con patrones de enfriamiento y calentamiento de la atmósfera asociadas a las fluctuaciones de la presión atmosférica a nivel del mar en Indonesia y el Pacífico ecuatorial oriental (Senamhi, 2014). Por otra parte, esta componente se evalúa en los polos de la célula de circulación de Walker que está conformada por 2 sistemas de presión a gran escala que se relacionan de manera inversa: El primer sistema con altas presiones atmosféricas caracterizadas por el descenso del aire (estación Tahití) y el segundo con bajas presiones atmosféricas que consiste en ascenso del aire y elevada nubosidad (estación Darwin). 2.3. Tipos de ENOS Según el artículo “Diferentes tipos de El Niño y su influencia sobre América del Sur” publicado por Tedeschi en 2017, existen diferentes tipos de ENOS que afectan sobre América del Sur. Su clasificación depende principalmente de la ubicación de las anomalías de la temperatura superficial del mar (ATSM) que pueden dar salida en el océano Pacífico ecuatorial presentando un calentamiento o enfriamiento de sus aguas. 2.3.1. ENOS central: Las máximas ATSMs se dan en el Pacífico ecuatorial central. Es en esta zona donde se registra una elevación/disminución de la temperatura del aire principalmente en los países de Chile y Argentina. Este tipo de evento se ha vuelto más frecuente y persistente en las últimas décadas (Ashok, Behera, Rao, Weng, & Yamagata, 2007). Esta región de estudio se llama Niño 3.4. En la Figura 8 se observa ATSMs positivas en el Pacífico ecuatorial central lo que representa un aumento de temperaturas superiores a la media. 23 2.3.2. ENOS oriental Las máximas ATSMs se dan en el Pacífico ecuatorial oriental. Es en esta zona donde se registran elevadas/bajas precipitaciones en el sureste y bajas/elevadas precipitaciones en el noreste de América del Sur. Cabe resaltar que en este evento hace que aumente/disminuye la temperatura del aire en gran parte de la región tropical del continente. Esta región de estudio se llama Niño 1+2 afectando fuertemente a Ecuador y al norte del Perú (Li, Zhang, Ye, Li, & Baker, 2011). En la Figura 9 se observa ATSMs positivas en el Pacífico ecuatorial oriental lo que representa un aumento de temperaturas superiores a la media. 2.3.3. ENOS mixtos Las máximas ATSMs se dan tanto en el Pacífico ecuatorial oriental como el central. Ocurren bajas precipitaciones en el norte del Perú y en Ecuador. En la Figura 10 se observa ATSMs positivas en el Pacífico ecuatorial central y oriental lo que representa un aumento de temperaturas superiores a la media. Figura 8. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 1994/1995 del ENOS central. Fuente: Tedeschi, 2017. 24 Figura 9. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 1997/1998 del ENOS oriental. Fuente: Tedeschi, 2017. Figura 10. Anomalía de TSM en el periodo trimestral DEF 2015/16 del ENOS mixto Fuente: Tedeschi, 2017. 2.4. Parámetros de caracterización del ENOS ENOS tiene tres fases marcadas: La fase cálida, la fase fría las cuales son El Niño y La Niña respectivamente y una tercera fase que es el ENOS neutro, de los cuales se seguirá 25 un amplio estudio sobre los parámetros para la caracterización respectiva de cada fase (McPhaden, MacCracken, Perry, & Munn, 2002). De acuerdo a la recopilación de diferentes informes, libros, documentos y sitios web oficiales tanto de la NOAA como del IGP, se tomarán en cuenta los siguientes parámetros para la caracterización de esta fase. 2.4.1. Temperatura superficial del mar (TSM) La TSM es la variable básica que emplean los científicos para caracterizar la fase cálida, fría y neutra; así como también se le considera una de las principales variables climáticas. Este parámetro se puede medir de dos maneras. La primera forma de medición es in situ, que consiste en la medición mediante boyas o barcos con termómetros en el lugar, pero este tipo de mediciones tienen cobertura limitada con datos puntuales que requieren correcciones. Por consiguiente, tenemos la otra forma que son mediciones satelitales que se encargan de recopilar datos sobre las radiaciones emitidas por la superficie del mar. La desventaja del segundo tipo de medición esta principalmente en que los datos obtenidos pueden ser afectados atmosféricamente (Takahashi, 2017). Gracias a la dinámica interna del sistema acoplado océano-atmósfera, la TSM identificael estado instantáneo de la atmosfera a escala interanual permitiendo predicciones con meses de anticipación; este sistema acoplado se identifica como un aspecto crítico para las variantes de los parámetros de monitoreo de los fenómenos naturales (Climate Prediction Center Internet Team, 2012). Tener en cuenta que la TSM varía de acuerdo a la profundidad y con el ciclo diurno (Minnett & Kaiser-Weiss, 2012). 2.4.1.1. Condiciones normales En condiciones normales, es decir fase neutra de ENOS, el Centro de Predicción Climática de la NOAA, perteneciente al Servicio Meteorológico 26 Nacional, en el 2012 identifica la temperatura promedio de las aguas en el Niño 3.4 en 28ºC promedio, a una profundidad de 100 m aproximadamente. Usualmente eta fase ocurre entre la transición de El Niño y La Niña (Climate Prediction Center Internet Team, 2012). Por último, recordar al sistema acoplado océano-atmósfera. Es importante porque en algunas ocasiones las TSM tropicales del Pacífico, sin embargo, este escenario no significa la presencia de un Fenómeno El Niño o La Niña, pues la presión atmosférica no da señales de una disminución o elevación de esta misma (L’Heureux, 2014). 2.4.1.2. Condiciones El Niño/ La Niña La fase cálida de ENOS presenta anomalías en la TSM, es decir un calentamiento elevado de las aguas del Pacífico ecuatorial central y en algunas ocasionas oriental. Esto origina que en la superficie surjan aguas con bajos nutrientes, lo cual afecta el ecosistema marino (Montecinos, 2016). La temperatura de las aguas cálidas llega a pasar los valores promedio de la poza cálida ubicada en el Pacífico ecuatorial oeste. Por lo que la poza cálida de la parte occidental del océano viaja hacia al este o al centro, ocasionando que la TSM aumente en esta zona. Lo descrito cumpliría una de las condiciones para que se produzca El Niño (Zambrano, E., 1996). Generalmente, el Fenómeno El Niño dura de 9 a 12 meses, con algunas excepciones, y tiende a formarse entre los meses de junio y agosto, llegando a su máximo alcance entre los meses de diciembre a abril. A consecuencia de ello, se presenta una redistribución de la lluvia convectiva tropical (Climate Prediction Center Internet Team, 2012). Takahashi (2017) indica que si el calentamiento es muy elevado entonces este suceso podría “calmar” las lluvias en el Pacífico ecuatorial central. En el caso de la Figura 11, las ATSMs son presenciadas en la zona del Pacífico ecuatorial oriental, por lo que se podría predecir la ocurrencia de un Fenómeno El Niño. 27 Figura 11. Calentamiento de la TSM en las regiones Niño 1+2 y Niño 3.4 Fuente: Senamhi, 2014. En el caso de la fase fría de ENOS, se monitoreo un enfriamiento de TSM en las aguas del Pacífico ecuatorial central y oriental (Figura 12) suscitando que en la superficie surjan aguas con altos nutrientes. La duración de este evento tiene un intervalo entre 3 a 5 años en promedio (Camacho, 2008). En general se desarrolla específicamente en las estaciones de invierno y primavera. Además por el enfriamiento que se produce en el océano Pacífico ecuatorial oriental y central se presenta un clima muy seco más de lo normal en las costas de América del Sur a consecuencia de las teleconexiones (Climate Prediction Center Internet Team, 2005a). Figura 12. Enfriamiento de TSM en las regiones Niño 1+2 y Niño 3.4. Fuente: Climate Prediction Center Internet Team, 2005a. 28 Cabe destacar que las ATSMs pueden ocasionar variaciones en los parámetros posteriores a analizar. Algunos de los cambios pueden darse en los vientos Alisios o la distribución e intensidad de las precipitaciones, así como en las temperaturas de los diferentes países afectados. 2.4.2. Presión atmosférica Se sabe que la presión atmosférica es la presión debido al peso del aire atmosférico ejercido sobre la superficie terrestre cuya unidad de medida es mbar (Metereología en red, 2016). Esta se evalúa en los polos de la célula de circulación de Walker cuyo sistema cuenta con dos ramas importantes que se verán modificadas de acuerdo a la fase del ENOS que se encuentre. A grandes rasgos, una de las consecuencias de estas modificaciones son debido a la rotación de la tierra que originan un patrón ondulatorio en el flujo ya perturbado (NOAA - Earth System Research Laboratory, 2016). Estas anomalías se dan entre la región australiana del océano Índico y el sur-este del Pacífico tropical en una escala estacional de tiempo (Zambrano, 1986). 2.4.2.1. Condiciones normales A consecuencia del traslado de la poza o piscina caliente del oeste a la zona central u oriental del Pacífico ecuatorial, la convección atmosférica sigue la evolución de la TSM que genera en la atmósfera una comunicación directa para definir la presencia de un fenómeno climático. En el ENOS neutral, esa poza caliente se encuentra a temperaturas oceánicas normales que en la zona de Australia por lo que no existen cambios en la atmósfera (NOAA - Earth System Research Laboratory, 2016). En condiciones normales se desarrolla un “índice alto” en el Pacífico ecuatorial. Esto representa, como se muestra en la Figura 13, que la presión atmosférica es más alta cerca del este de Tahití (color rojo predominante) a comparación de la zona aledaña a Darwin. Esta circulación atmosférica sigue un 29 camino de este a oeste; es por eso que en el lado este (bajas presiones atmosféricas) donde pertenece la región Piura no es común la presencia de abundantes precipitaciones (Maturana et al., 2004). Esto sucede porque la estación Tahití está afectada por el anticiclón subtropical del Pacífico sur (Wallace & Vogel, 1994). Figura 13. Presiones atmosféricas- “Índice alto” del Pacífico ecuatorial. Fuente: Wallace & Vogel, 1994. 2.4.2.2. Condiciones El Niño / La Niña Cuando se produce el evento climático El Niño, la presión atmosférica aumenta en la zona del océano Índico, reflejando valores positivos del Índice Oscilación Sur (IOS). Por el contrario, el comportamiento es distinto en el sur-este del Pacífico tropical donde la presión atmosférica disminuye y como consecuencia los valores del Índice Oscilación sur son negativos (Montecinos, 2016). Durante este fenómeno se producen distintas modificaciones. Primero la circulación atmosférica se interrumpe, es por ello que se reduce la fuerza de la circulación de Walker. Así mismo se observa que durante episodios extraordinarios esta fuerza tiende a desaparecer (NOAA - Earth System Reseach Laboratory, 2005). Tener en cuenta que cuando se desarrolla el evento El Niño, es porque la presión atmosférica cambia a la fase de “índice-bajo”. A comparación del mapa anterior los barómetros suben en el oeste y caen en el este. En la Figura 14 muestra una reducción e inclusive una reversión de la diferencia de presión entre Darwin y Tahití (Wallace & Vogel, 1994). Por lo que 30 cuando la presión empieza a ascender en la estación de Tahití, las precipitaciones se escasean en la zona de Australia pudiéndose extender esta falta de precipitaciones hasta la India (Camacho, 2008). Figura 14. Presiones atmosféricas- “Índice bajo” del Pacífico ecuatorial. Fuente: Wallace & Vogel, 1994. Por otra parte, cuando se produce el evento climático La Niña, la presión atmosférica disminuye en la zona del océano Índico reflejando valores negativos del IOS. Por el contrario, el comportamiento es distinto en el sur-este del Pacífico tropical donde la presión atmosférica aumenta y los valores del IOS son positivos (Climate Prediction Center Internet Team, 2005b). Al producirse este evento se genera una mayor fuerza de la circulación ecuatorial Walker, es decir hay una circulación mejorada (Climate Prediction Center Internet Team, 2012). 2.4.3. Vientos Alisios Los vientos Alisios es
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