Download TENDENCIAS OBSERVADAS DE LA PRECIPITACIÓN DURANTE

Reporte Final de la Primera Etapa del Proyecto
Patrones de precipitación en el Valle de
México, su evolución histórica y sus
proyecciones
Responsable:
Dr. Benjamín Martínez López
México, D.F., 21 de febrero de 2011
1
PATRONES DE PRECIPITACIÓN EN EL VALLE DE MÉXICO, SU EVOLUCIÓN
HISTÓRICA Y SUS PROYECCIONES
Dr. Benjamín Martínez López
Centro de Ciencias de la Atmósfera
Universidad Nacional Autónoma de México
benmar@atmosfera.unam.mx
RESUMEN
En este trabajo se estiman las tendencias observadas de precipitación en algunas
localidades cercanas al Valle de México durante el siglo XX. En general, las series
analizadas son lo suficientemente complejas como para eliminar la posibilidad del
simple ajuste de una recta por mínimos cuadrados. Por esta razón, se usan
modelos de regresión estadísticamente adecuados, enfatizando principalmente el
análisis de la estabilidad de los parámetros e identificando posibles fechas de
cambio estructural en la función de tendencia. Se estiman, además, las tendencias
de la precipitación simuladas durante el siglo XX por algunos modelos de
circulación general utilizados en el Cuarto Reporte de Evaluación del IPCC y se
discuten las proyecciones de los mismos bajo diversos escenarios de emisiones
durante el siglo XXI.
2
1. INTRODUCCIÓN
Durante los últimos años, los habitantes de las zonas menos favorecidas de la
Ciudad de México se han tenido que acostumbrar a los cada vez más frecuentes
cortes en el suministro de agua. Algunas ocasiones la razón argumentada ha sido
el mantenimiento a la infraestructura que surte el líquido; en otras, se informa que
la necesidad de hacerlo se debe a los niveles alarmantemente bajos de las presas
del Sistema Cutzamala. Poco se dice, sin embargo, acerca del porcentaje que
representa el volumen proveniente del Cutzamala en la cantidad de agua total que
se usa en la Ciudad de México: alrededor del 27%, según el Sistema de Aguas de
la Ciudad de México (Soto y Herrera, 2009). Comparando este porcentaje con la
cantidad de agua que se pierde en la red de distribución, aproximadamente el 37%
del caudal que ingresa (Soto y Herrera, 2009), resulta evidente que con la inversión
local necesaria para reparar las fugas se podría prescindir totalmente del aporte del
Sistema Cutzamala (aunque esta solución quizás no es realista debido al acelerado
hundimiento que presenta la ciudad).
En la actualidad, el mayor porcentaje de la demanda de agua de la Ciudad de
México es cubierto por pozos administrados por la federación y por las autoridades
locales. Un grave problema, asociado íntimamente con la recarga natural del agua
del subsuelo, es el agresivo cambio de suelo que ha experimentado el Valle de
México en las últimas décadas. La urbanización ha traído consigo una pérdida
sostenida de la capacidad de infiltración del agua de lluvia al subsuelo en las zonas
naturales de recarga. El resultado: grandes volúmenes de agua que antes llegaban
a los mantos acuíferos, hoy acaban yéndose al drenaje o a los ríos, mismos que a
falta de la infraestructura necesaria han sido convertidos en cañerías en las cuales
se mezclan tanto aguas pluviales como negras e industriales. Año con año se
extiende la mancha urbana, y año con año se tiene un volumen mayor de aguas
negras que se tiene que sacar del Valle de México, con el concomitante gasto
energético para realizar tal tarea.
Lo peor y sin sentido, sin embargo, es el cada vez mayor volumen de agua pluvial
que no recarga los acuíferos, de los cuales dependen los pozos que abastecen a la
ciudad y cuya sobreexplotación es tal que año con año ocasiona un hundimiento
3
mayor de la ciudad (Escolero et al., 2009), dificultando aún más las labores de
desagüe. El problema, lejos de solucionarse tiende a agravarse pues se pretende
empezar con la extracción de agua a mayores profundidades, lo cual llevaría a un
mayor hundimiento. Considerando lo anterior, es fundamental que las autoridades
responsables en todos los niveles de gobierno tengan conciencia de este problema
y trabajen conjuntamente para solucionarlo, independientemente de ideologías
políticas. De mantenerse el sistema hidráulico actual, los costos económicos del
bombeo de agua del Sistema Cutzamala y las obras de infraestructura para sacar
las aguas negras del Valle de México, los cuales representan egresos
extraordinarios muy cuantiosos, se incrementarán en un futuro cercano.
Existe una gran incertidumbre acerca de las condiciones climáticas en el futuro. Si
bien los modelos climáticos globales utilizados para estimar las condiciones futuras
están aún lejos de brindarnos la exactitud necesaria para estimar los riesgos
asociados a inundaciones o sequías, si son capaces de suministrar información útil
para la prevención. Por ejemplo, existe un consenso en la comunidad dedicada a
estudiar los efectos del cambio climático que de seguir las tendencias actuales de
calentamiento del planeta tendremos en el futuro cercano un incremento en los
eventos extremos, tanto de precipitación como de ondas de calor. Así, podemos
suponer con un cierto margen de confianza que si se presentaran más
frecuentemente periodos secos y cálidos se tendría una gran demanda de agua
que no podría satisfacerse utilizando un volumen adicional proveniente del Sistema
Cutzamala debido a las cuotas existentes y al acotamiento en la disponibilidad del
recurso. Una manera de satisfacer esta hipotética demanda futura sería utilizar más
agua de los pozos, con lo cual se agravaría su sobreexplotación, ya de por sí
menguada por la poca o nula recarga asociada al crecimiento futuro de la mancha
urbana y la poca precipitación supuesta. Por el contrario, en caso de que se
observaran periodos más húmedos se tendría un volumen mayor de aguas negras
que sacar del Valle de México, pero debido al crecimiento de la mancha urbana, no
se tendría una recarga de los mantos acuíferos acorde a la mayor cantidad
disponible de lluvia, situación absurda y paradójica.
Existe, sin embargo, un hecho que pocas veces recordamos y que es muy
importante tener presente en el contexto del presente trabajo: vivimos en un valle
4
que hace no muchos años contaba con una cantidad impresionante de ríos y lagos,
cuya fuente principal de abastecimiento era el agua de lluvia. Hoy no tenemos ya ni
los ríos ni los lagos, pues unos se convirtieron en drenajes y otros en
asentamientos humanos improvisados y mal planeados, pero aún contamos con la
lluvia.
Recientemente se ha hecho evidente para un gran sector de la población que se
tiene agua, al menos agua de lluvia, la cual representa un recurso muy valioso que
no se está aprovechando. Esto puede resultar incomprensible para los habitantes
de los sectores más pobres de la ciudad que sufren cada día el racionamiento del
vital líquido. Aquí es conveniente preguntarnos si esa aparente disponibilidad de
agua en la actualidad es sólo un estado pasajero, o realmente tendremos agua de
lluvia suficiente, o aún en demasía, en el mediano y largo plazo. Precisamente, el
interés primario de esta investigación es responder una pregunta muy sencilla pero
que tiene implicaciones muy serias para el entorno urbano de la Ciudad de México:
Basándonos en las observaciones disponibles, ¿se ha incrementado con el tiempo
la cantidad de lluvia en cae en el Valle de México? Dependiendo de la respuesta a
tal interrogante y contrastándola con las proyecciones futuras asociadas al cambio
climático se puede construir el conocimiento base que sustente en parte el
desarrollo de una política pública adecuada que nos permita utilizar el agua de
lluvia para ayudar a resolver el problema de abasto de agua de la Ciudad de
México.
2. METODOLOGÍA
2.1 Datos
Para estimar la evolución de la precipitación en localidades cercanas al Valle de
México se utilizaron 32 series de precipitación obtenidas de dos mallas climáticas,
cada una con una resolución espacial de medio grado tanto en longitud como
latitud, disponibles en la página http://climexp.knmi.nl. Las 16 primeras series
fueron extraídas de la base denominada CRU TS3, producida por el “Climate
Research Unit” de la Universidad de East Anglia, la cual cubre el periodo 19015
2006 (Mitchell y Jones, 2005). Además, se obtuvieron otras 16 series (en las
mismas localidades de las 16 primeras) de la base del “Global Precipitation
Climatology Centre” (denotada por GPCC), la cual cubre el periodo 1901-2007
(Schneider et al., 2008). Las localidades son mostradas en la Fig. 1. Se utilizaron
además cinco registros de precipitación, cuyas localidades también son mostradas
en la Fig. 1: Gran Canal, Tacubaya, Colegio de Geografía, Desviación alta al
Pedregal y Cuernavaca. Note que el registro del Observatorio de Tacubaya es la
serie de tiempo más larga y más confiable con que se cuenta en la Ciudad de
México.
Fig. 1: Los círculos negros grandes indican las localidades de los puntos de las
dos mallas climáticas utilizadas para analizar las series de tiempo de precipitación.
En las localidades etiquetadas con la letra “P” se detectó una tendencia positiva en
la precipitación y en aquellas etiquetadas con la letra “N” se detectó una tendencia
negativa. Se mostrarán las series de precipitación únicamente en las localidades de
las mallas etiquetadas con los números 1-4. Los círculos blancos pequeños
etiquetados con la letras a-e indican las localidades de los registros observados
analizados: Gran Canal (a), Tacubaya (b), Colegio de Geografía (c), Desviación
alta al Pedregal (d), Cuernavaca (e).
6
Las proyecciones de la precipitación se obtuvieron a partir de las salidas
disponibles de algunos modelos globales de
circulación general usados en el
Cuarto Reporte de Evaluación del IPCC (IPCC, 2007). Conde et al. (2009)
seleccionaron algunos modelos que representan el rango de incertidumbre, es
decir incluyen el rango aproximado de los posibles aumentos de temperatura y,
más importante, contienen tanto incrementos como reducciones en la precipitación.
De esta manera, y tomando en cuenta todos los criterios del IPCC-TGICA,
seguimos la sugerencia de Conde et al. (2009), quien recomienda el uso de los
modelos ECHAM5, HADGEM1, GFDL CM2.1 y MIROC32-HIRES para construir los
escenarios de cambio climático en Centroamérica y las hacemos extensivas para la
región del Valle de México (vea la página http://www.ipcc-data.org/ar4/scenario20C3M.html. En esa página también se encuentra información acerca de los
modelos utilizados y las variables disponibles. Las series se pueden extraer
fácilmente de la base de datos disponible en la página http://climexp.knmi.nl).
2.2 Estimación de tendencias de las series de precipitación
La evolución temporal de las series de precipitación es, en general,
lo
suficientemente compleja que elimina la posibilidad de usar el simple ajuste de una
recta por mínimos cuadrados para estimar las tendencias de las series. Por esta
razón, se utilizaron modelos de regresión estadísticamente adecuados, enfatizando
principalmente el análisis de la estabilidad de los parámetros e identificando
posibles fechas de cambio estructural en la función de tendencia (ver por ejemplo,
Gay et al., 2009; Gay et al., 2007; Andreou y Spanos, 2003).
Para la estimación de tendencias se utilizó el método de regresión lineal por
mínimos cuadrados ordinarios, máxima verosimilitud y mínimos cuadrados
generalizados dependiendo de las características de los datos y modelos
probabilísticos ajustados. En todos los casos se verificaron los supuestos de
regresión lineal pertinentes para este propósito, tales como: no auto-correlación,
homoscedasticidad, normalidad, estabilidad en los parámetros y linealidad. Los tres
primeros supuestos son necesarios para poder hacer pruebas de hipótesis sobre
los coeficientes estimados (por ejemplo, evaluar si son estadísticamente
significativos a un cierto nivel de confianza).
7
El supuesto de no auto-correlación es de gran importancia para estimar
correctamente los errores estándar de los coeficientes y por lo tanto su
significancia. Adicionalmente, si bien en promedio las estimaciones siguen siendo
insesgadas aún en la presencia de auto-correlación, cualquier estimación en
particular puede ser sesgada. Para la estimación de tendencias, en el caso de que
se presentara auto-correlación, se extendió el modelo a uno que incluyera
componentes auto-regresivos y medias móviles (ARMA). Para estos modelos la
estimación se realizó por el método de máxima verosimilitud.
El supuesto de homoscedasticidad, es decir que los errores de la regresión tengan
una varianza constante, es necesario para que los estimadores de mínimos
cuadrados ordinarios sean eficientes. Las consecuencias de la heteroscedasticidad
son similares a las de la auto-correlación y dependiendo del tipo de
heteroscedasticidad los errores estándar de los coeficientes pueden ser muy
grandes o muy pequeños por lo que las inferencias que se realicen pudieran ser
erróneas.
En
este
trabajo
cuando
se
presentaron
problemas
de
heteroscedasticidad, se cambió el método de estimación a mínimos cuadrados
generalizados o se utilizaron estimaciones de los errores estándar de White o de
Newey-West.
El supuesto de normalidad permite realizar pruebas de hipótesis e inferencias.
Para muestras grandes, las consecuencias de no cumplir este supuesto pueden ser
pequeñas ya que debido al Teorema del Límite Central los estadísticos de prueba
asintóticamente seguirán la distribución apropiada.
Asimismo, se verificó la estabilidad de los parámetros para evaluar si son válidos
para toda la muestra. Esto resulta de gran interés para analizar cómo se ha
presentado el cambio climático en los distintos puntos de la región en las variables
analizadas. En los casos que se presentaron cambios estructurales, se estimó la
fecha de ocurrencia y se introdujeron los cambios pertinentes en la función de
tendencia. Un supuesto adicional del modelo de regresión lineal es que es lineal en
los parámetros. Si este supuesto no se cumple los estimadores pueden ser
8
sesgados e inconsistentes, por lo que las estimaciones no deben ser usadas y el
método de estimación y/o la forma funcional propuestos deben ser cambiados.
3. RESULTADOS
3.1 Análisis de las bases de datos disponibles
En los paneles superiores de la Fig. 2 se muestran las series de precipitación anual
acumulada (líneas delgadas) obtenidas de la base GPCC para las cuatro
localidades indicadas en la Fig. 1. El análisis de tendencias muestra que la
precipitación se ha incrementado (con un nivel de significancia del 5%) durante el
periodo 1901-2007 (líneas gruesas). La serie de precipitación correspondiente a la
Ciudad de México (localidad 2) tiene una tendencia positiva y no presenta ningún
cambio estructural. Un comportamiento similar se observa en el estado de México
(localidad 1). En los puntos al sur, en la frontera entre el estado de México y el
estado de Guerrero (localidad 3) y en el estado de Morelos (localidad 4), se
observan, además de las tendencias positivas significativas, cambios estructurales
significativos en 1927, consistentes en una disminución de la precipitación
(aproximadamente 175 mm en las dos localidades). En las series de la base CRU
TS3, no se observa este incremento en la precipitación (paneles inferiores). El
análisis de tendencias revela únicamente un cambio estructural significativo en las
cuatro localidades en 1922, con la precipitación disminuyendo entre 200 mm y 250
mm aproximadamente.
Los resultados de las bases CRU TS3 y GPCC nos dan información en cierta
medida contradictoria, por lo que es necesario validar de alguna manera las series
de precipitación de estas dos mallas climáticas. Con esta finalidad se usaron
algunos registros disponibles en las localidades indicadas por los círculos blancos
etiquetados por las letras a-e en la Fig. 1. Es necesario enfatizar que es deseable
utilizar más observaciones para validar la información proveniente de esas mallas
climáticas. Debido a la escasez de bancos de datos confiables en nuestro país tal
tarea es ardua pero necesaria e, indudablemente, está más allá de nuestras
posibilidades actuales.
9
Fig. 2: Precipitación anual acumulada obtenida de la base GPCC (paneles
superiores) y CRU TS3 (paneles inferiores) para las cuatro localidades indicadas
en la Fig. 1. En la base CRU TS3 no se detectaron tendencias significativas en la
precipitación.
10
En la Fig. 3 se muestran las series de las mallas climáticas, correspondientes a los
puntos cercanos al observatorio de Tacubaya, y la serie de precipitación anual
observada en ese lugar (línea negra gruesa). Note que las series anuales se han
suavizado usando un filtro triangular de 5 puntos para resaltar la variabilidad en
periodos mayores a algunos años. En la base CRU TS3 (línea negra delgada),
claramente se sobrestima la media anual, mientras que en la base GPCC (línea
blanca) la media está más cercana a la observada (panel superior). Las dos bases,
sin embargo, reproducen aceptablemente la variabilidad interdecadal (panel
inferior). Así, la variabilidad de la lluvia en escalas de tiempo largas parece estar
relacionada con la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO). Esto es más evidente en
la primera mitad del siglo XX (el índice de la PDO se indica con la línea blanca
discontinua).
Precipitación (mm/año)
1400
1200
1000
800
600
400
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Precipitación normalizada
Año
4
2
0
-2
-4
1900
1910
1920
1930
1940
1950
Año
Fig. 3: En el panel superior se muestran los valores de precipitación anual
acumulada suavizada utilizando un filtro triangular de 5 elementos, mientras que en
el panel inferior se muestran las series suavizadas con su media substraída y
normalizadas por su respectiva desviación estándar. Vea el texto para más
detalles.
El análisis de tendencias de la serie de Tacubaya (Fig. 4) muestra que ocurrió un
cambio estructural significativo en la precipitación en 1942. Además de este
11
cambio, el análisis indica una tendencia positiva significativa al nivel del 5%, con
una pendiente de aproximadamente el doble del valor estimado en la localidad 2
para la base GPCC.
Esta información es importante pues nos permitirá clasificar a los diferentes
modelos utilizados por el IPCC de acuerdo a su capacidad de reproducir o no la
tendencia observada de la precipitación en su celda correspondiente al
observatorio de Tacubaya. Note que las otras tres series de la base GPCC,
localizadas en los estados de México, Morelos y los límites de Guerrero, exhiben
también tendencias positivas de la precipitación (Fig. 2). Lo anterior sugiere que el
incremento observado en Tacubaya podría ser parte de un cambio regional, más
que un cambio local asociado por ejemplo al efecto de la isla de calor o a algún otro
factor relacionado con el crecimiento de la zona urbana de la Ciudad de México.
En caso de que el cambio observado en la precipitación tuviera un carácter
regional, se esperaría que los modelos pudieran capturar al menos el signo de esta
variabilidad. Lo anterior, sin embargo, tiene que ser corroborado haciendo un
análisis más exhaustivo de las series de precipitación disponibles en la región
central de México. Se hizo un intento en esta dirección usando la base GPCC y
algunas observaciones disponibles. Al analizar 16 puntos de la malla climática, con
los cuatro puntos centrales correspondiendo a los mostrados en la Fig. 1,
se
obtienen incrementos significativos de precipitación en 10 de ellos, sin cambio
aparente en dos y disminución de la precipitación en 4 de ellos. Estos últimos
cuatro puntos están localizados al noroeste, norte, noreste y este del punto
correspondiente al Distrito Federal (vea la Fig. 1).
12
1400
Precipitación (mm/año)
1200
1000
800
600
400
200
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
Año
1970
1980
1990
2000
2010
2000
1800
Precipitación (mm/año)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
1900
1920
1940
1960
Año
1980
2000
2020
Fig. 4: Panel superior: Precipitación anual acumulada en Tacubaya (línea blanca) y
el punto correspondiente de la base GPCC (P2, línea negra). Las tendencias son
indicadas por las líneas gruesas. Las pendientes de las dos series y el cambio
estructural ocurrido en 1942 son significativos. Panel inferior: Precipitación anual
acumulada en Tacubaya (línea gruesa continua) y su tendencia (línea gruesa
quebrada), en Cuernavaca y en la zona del Gran Canal (líneas delgadas). Vea el
texto para más detalles.
13
Al analizar las observaciones disponibles se observa que en la zona del Gran
Canal la precipitación anual (aproximadamente 600 mm/año) es claramente inferior
a las otras localidades analizadas y no muestra tendencia alguna (panel inferior de
la Fig. 4). Esta zona ha sido clasificada como “seca” (Estrada et al., 2009). Aquí es
pertinente enfatizar que en estas zonas secas el cambio del uso de suelo ha sido
más agresivo que en el poniente o sur de la Ciudad de México.
En el Colegio de Geografía y la zona del Pedregal se observan valores de
precipitación anual similares a y mayores que Tacubaya, respectivamente (no
mostrados). En estas dos localidades, a diferencia de Tacubaya, no se detecta una
tendencia significativa de la precipitación, pero sí existe un incremento no
significativo en ambas localidades. Finalmente, en Cuernavaca la precipitación
anual es mayor que en Tacubaya y no se detectó al principio una tendencia
significativa de la precipitación. Al incorporar una actualización de los datos de
Cuernavaca hasta el año 2009, sí se detectó un incremento significativo de la
precipitación en el transcurso de los últimos 80 años aproximadamente (vea la Fig.
5).
Estos resultados apoyan la idea que el incremento en la lluvia medido en el
Observatorio de Tacubaya no es un caso aislado y parece ser parte de un cambio
con un carácter regional. De confirmarse esta hipótesis, esta información puede
utilizarse para la validación de los modelos de circulación general usados para
estimar las condiciones futuras en nuestro país, particularmente en su región
central.
14
2000
1800
Precipitación (mm/año)
1600
1400
1200
1000
800
600
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Año
Fig. 5: Precipitación anual en Cuernavaca (línea delgada). La tendencia (línea
gruesa) muestra un incremento significativo en el total anual de la cantidad de lluvia
medida en esta localidad.
3.2 Características de la precipitación simulada por los modelos durante el
siglo XX
En la Fig. 6 se muestra la evolución de la precipitación proveniente de algunos
resultados de los experimentos para simular el clima observado en el siglo XX,
reportados en el AR4 del IPCC. De esta figura es evidente que ningún modelo, de
los cuatro considerados, es capaz de capturar la tendencia observada de la
precipitación en la localidad de Tacubaya. La misma conclusión se obtiene para la
celda cercana a Cuernavaca (resultados no mostrados). En las tres corridas
disponibles del modelo GFDL 2.1 y en las dos localidades de la única corrida
disponible del modelo MIROC32-HIRES no se detectan tendencias de ningún signo
durante el siglo XX; pero sí se detecta un cambio estructural en los dos modelos en
1966. La magnitud del cambio simulado por el MIROC32-HIRES es comparable en
magnitud y signo con el observado en Tacubaya, pero este último ocurrió en 1942
(vea la Fig. 4).
15
En las dos localidades de la simulación disponible del HADGEM1, se observan
valores muy por encima de lo observado. Por ejemplo, en una localidad se obtienen
valores arriba de los 3000 mm/año a inicios del siglo XX, mismos que decrecen
significativamente a una tasa de aproximadamente 8.15 mm/año. En las tres
corridas disponibles del modelo ECHAM5 (se muestran únicamente dos), los
valores de precipitación están en un rango más acorde a la realidad, aunque en las
tres corridas se observan una tendencia negativa significativa, misma que no es
observada en la serie de Tacubaya ni en las otras localidades del Valle de México
analizadas.
2000
Precipitación (mm/año)
Precipitación (mm/año)
2500
GFDL CM2.1
2000
1500
1000
500
1900
1920
1940
1960
Año
1980
1400
1200
1000
MIROC32-HIRES
1920
1940
1960
Año
1980
2000
1980
2000
1600
Precipitación (mm/año)
Precipitación (mm/año)
1600
800
1900
2000
5000
4000
HADGEM1
3000
2000
1000
0
1900
1800
1920
1940
1960
Año
1980
1400
1000
800
600
1900
2000
ECHAM5
1200
1920
1940
1960
Año
Fig. 6: Precipitación anual simulada en el siglo XX. Las series corresponden a la
celda más cercana a la localidad de Tacubaya. En general, los modelos indican
una disminución de la precipitación durante el siglo XX. Por claridad, se omiten
algunas series analizadas y se muestran sólo algunas tendencias.
3.3 Cambios en la precipitación ante diversos escenarios de emisiones
Con base en los resultados mostrados en la sección anterior, podemos inferir que
existe un sesgo en los modelos analizados, los cuales tienden a disminuir la
16
cantidad de lluvia en la zona del Valle de México durante el siglo XX. Note que esta
disminución es contraria a lo que indican las observaciones disponibles. Es claro
que ningún modelo tendría que reproducir fehacientemente las características
observadas de la precipitación, lo cual sería exigirles demasiado. Estos modelos,
sin embargo, tendrían que aproximarse a la realidad. Por ejemplo, los valores
simulados de precipitación anual tendrían que estar cercanos a la media observada
y, lo más importante, deberían de reproducir mínimamente el signo de las
tendencias observadas. Nuestros resultados muestran que esto no es así en las
localidades donde se tienen datos disponibles para verificar los resultados de los
modelos, con lo cual se plantea la interrogante de cuán capaces son los modelos
empleados en el IPCC para simular la precipitación en nuestro país.
1600
Precipitacion (mm/año)
1400
1200
1000
800
600
400
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Año
2020
2040
2060
2080
2100
Fig. 7: Precipitación anual observada (línea blanca continua), simulada durante el
siglo XX y proyectada al 2100. El modelo ECHAM5 (línea negra) usa el escenario
de emisiones A2 y el MIROC32-HIRES (línea blanca discontinua) el escenario A1B.
Considerando lo anterior, no es raro que con base en estos modelos se obtengan
resultados indicando que habrá una disminución de la lluvia en el mediano plazo
(por ejemplo, al horizonte 2050); resultados que, en algunos casos, podrían no
sustentarse debido a la inhabilidad de esos modelos para simular correctamente la
tendencia de las series observadas de precipitación. Lo anterior se ilustra en la Fig.
7, en la cual se muestran las series de precipitación simuladas en el experimento
17
del siglo XX y las respectivas proyecciones durante el siglo XXI de dos modelos
usados por el IPCC. En los dos modelos (ECHAM5 y MIROC32-HIRES), la
precipitación muestra una evolución en el siglo XX muy diferente a la que se
registró en el Observatorio de Tacubaya (note que si se hace algo parecido para
Cuernavaca la conclusión es la misma) y estiman una reducción en la precipitación
durante el siglo XXI. Una pregunta obvia es ¿cuán creíbles son tales estimaciones
futuras de la cantidad de lluvia, dada la evidente incapacidad de los modelos de
reproducir las características ya observadas? La respuesta es simple: tales
estimaciones futuras no tienen ningún sustento.
Las observaciones disponibles analizadas sugieren, más no permiten concluir de
una manera robusta, que las tendencias detectadas en Tacubaya y Cuernavaca
son parte de un cambio regional. Si contáramos con una red adecuada de
observaciones con muchos años en operación podríamos responder a esta
pregunta fácilmente. La realidad en nuestro país es, sin embargo, que no existe tal
red y los huecos en las series disponibles son un problema insuperable. Lo pasado
no lo podemos recuperar, pero si podemos construir las bases para evitar este
problema en el futuro. Para ello es prioritario actualizar, extender y profesionalizar
las redes de información climática, recopilar toda la información disponible y darle
acceso a ella a toda la comunidad científica del país que la requiera.
18
4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES DE LA PRIMERA ETAPA
Las mallas climáticas muestran predominantemente un incremento de la
precipitación en la región central de México. Este incremento se detecta de una
manera significativa en los registros del Observatorio de Tacubaya y Cuernavaca.
El análisis de otras localidades en el Valle de México, si bien muestra algunas
tendencias, éstas no son significativas y no se observan en todas las localidades.
De esta manera, no se puede concluir que los incrementos de precipitación
detectados en Tacubaya y Cuernavaca sean parte de un cambio regional. No
obstante, pudiera darse el caso que al analizar las series extendidas hasta el año
2010 se detecten tendencias positivas en la precipitación en otras localidades del
Valle de México, al menos en el Colegio de Geografía pudiera ser el caso. Esa
posibilidad debe de analizarse pero también es importante analizar las series de
precipitación del estado de México, Guerrero y otras localidades de Morelos, lo cual
se hará en la segunda etapa de este trabajo.
Los cuatro modelos analizados son incapaces de simular la magnitud y la
tendencia de la precipitación durante el siglo XX en las celdas correspondientes al
Observatorio de Tacubaya y Cuernavaca. Las tendencias simuladas son negativas,
mientras que las observadas son positivas. La incapacidad de los modelos globales
actuales para simular el signo de la tendencia se refleja en sus proyecciones hacia
finales del siglo XXI. Si estudios posteriores corroboran que el incremento de la
precipitación mostrado en las observaciones analizadas es parte de un cambio
regional, los modelos climáticos que sean utilizados en estudios futuros deberían
de simular tal cambio regional en la precipitación.
Nuestros resultados sugieren que estamos experimentando un cambio regional en
la cantidad de agua de lluvia y, como se muestra en este trabajo, los modelos
usados actualmente no son capaces de simularlo bien. Una manera de resolver
este problema es utilizar modelos climáticos regionales de alta resolución. Los
modelos de circulación general utilizados hasta la fecha para obtener las
proyecciones de la precipitación utilizan celdas con una resolución espacial de
aproximadamente 200 km. Con la finalidad de reproducir las características de la
lluvia observada es necesario simular la evolución del clima en nuestro país en el
19
siglo XX con un modelo climático regional utilizando las condiciones de contorno
provenientes de los modelos globales de baja resolución. Un trabajo con estas
características no se ha realizado nunca en nuestro país, pero el autor trabaja en
ello y se espera tener resultados en este año. Es necesario enfatizar que la
utilización de modelos climáticos regionales de alta resolución es la única
alternativa para responder a la interrogante de cómo han cambiado los patrones de
lluvia en el Valle de México a lo largo del siglo pasado y lo que va del presente,
pues con la información histórica, llena de huecos e inconsistencias, que tenemos
disponible es prácticamente imposible responder a tal interrogante.
El aporte fundamental de este estudio es que las tendencias de la precipitación
simuladas por los modelos de circulación general recomendados para hacer
estudios de los efectos del cambio climático en nuestro país son contrarias a las
tendencias observadas. Dada la gran importancia de la precipitación en estudios de
impactos asociados al cambio climático, es muy deseable continuar esta
investigación para poder ponderar de una manera más cuantitativa a la amplia
gama de modelos disponibles, mismos que al parecer están aún lejos de reproducir
correctamente la precipitación, al menos en la zona del Valle de México.
Los resultados de este estudio nos permiten concluir que la lluvia se ha
incrementado significativamente
en Tacubaya y en Cuernavaca. En las otras
localidades del Valle de México se observan algunas tendencias positivas no
significativas o se mantienen sin tendencia. Aquí es muy importante enfatizar que
en ninguna localidad se detectó una disminución de la cantidad de agua de lluvia.
Considerando que la zona del Gran Canal es considerada como “seca”, es
importante tratar de determinar las causas que explican el hecho que no haya
disminuido allí la cantidad de lluvia, la cual se ha mantenido sin tendencia alguna
en el largo plazo. Para realizar ese tipo de estudios, se planteó la segunda etapa
de esta investigación, en la cual se pretende analizar cuáles son los efectos del
cambio de uso de suelo en la precipitación. Una hipótesis de trabajo es que la
cantidad de lluvia debería de haber disminuido como resultado del cambio agresivo
de uso de suelo en las zonas “secas” del Valle de México, pero el incremento de
lluvia inducido por el calentamiento global (vía la intensificación del ciclo
hidrológico) estaría compensando tal disminución. Entender estos mecanismos es
20
de vital importancia para sustentar las discusiones que ayuden en la toma de las
decisiones pertinentes para garantizar la conservación de ciertas áreas
estratégicas del Valle de México.
Con base en nuestro trabajo podemos afirmar, de una manera cualitativa, que si
parte de los grandes volúmenes de agua aportados por la lluvia se infiltrara a los
acuíferos y se canalizara a ríos saludables y drenajes pluviales conectados a
plantas de tratamiento mínimo para su uso posterior, se reduciría el abatimiento de
los acuíferos y se tendría una mayor disponibilidad de agua que ayudaría en gran
medida a satisfacer la demanda de la Ciudad de México. Mientras se siga
permitiendo la urbanización de zonas de recarga y se usen los ríos como drenaje
de aguas negras, estaremos desperdiciando un recurso invaluable.
Debido a la gran incertidumbre en los campos de precipitación simulados por los
modelos globales usados para estimar los posibles escenarios climáticos futuros,
no es claro si en un futuro cercano tendremos más o menos lluvia en el Valle de
México como resultado del calentamiento del planeta. Los resultados de este
estudio muestran claramente que las observaciones disponibles no apoyan la idea
que tendremos una disminución de la lluvia. Por el contrario, apuntan a que
tendremos más. Así que no es una mala idea sentar las bases para aprovechar
este recurso en el mediano y largo plazo, los habitantes de la Ciudad de México
indudablemente agradecerán a las autoridades respectivas el haber actuado a
tiempo.
21
5. REFERENCIAS
CONDE C., ESTRADA F., MARTÍNEZ B., SÁNCHEZ O., GAY C, 2011. Regional
Climate Change Scenarios for Mexico. Atmosfera, 24(1): 125-140.
ESCOLERO
FUENTES,
PEREVOCHTCHIKOVA,
O.
M.
A.;
(2009).
MARTINEZ,
S.E.,
Vulnerabilidad
de
KRALISCH,
las
E.
fuentes
y
de
abastecimiento de agua potable de la Ciudad de México en el contexto del cambio
climático. Documento disponible en:
http://www.cvcccmatmosfera.unam.mx/cvcccm/proyectos/Agua_Escolero_%20InfFinal_org.pdf
ESTRADA, F. MARTÍNEZ-ARROYO, A., FERNÁNDEZ-EGUIARTE, A., LUYANDO,
E., GAY, C.,
2009. Defining Climate Zones in Mexico City Using Multivariate
Analysis. Atmosfera, 22, 2.
GAY, C.; ESTRADA, F. y CONDE, C. (2007): Some implications of time series
analysis for describing climatologic conditions and for forecasting: An illustrative
case: Veracruz, México. Atmósfera 20(2): 147-170.
GAY C.; ESTRADA, F. y SANCHEZ, A. (2009): Global and hemispheric
temperature revisited. Climatic Change 94:333–349. doi:10.1007/s10584-008-95248
MITCHELL, T.D. y Jones, P.D. (2005): An improved method of constructing a
database of monthly climate observations and associated high-resolution grids.
International Journal of Climatology 25(6): 693-712.
SCHNEIDER, U.; FUCHS, A. MEYER-CHRISTOFFER, A. y RUDOLF, B. (2008):
Global Precipitation Analysis Products of the GPCC. Global Precipitation
Climatology Centre (GPCC), DWD, Internet Publication, 1-12.
22
SOTO MONTES DE OCA, G. y HERRERA PANTOJA, M. (2009). Estudio sobre el
impacto del cambio climático en el servicio de abasto de agua en la Zona
Metropolitana de la Ciudad de México. Documento disponible en:
http://www.cvcccmatmosfera.unam.mx/cvcccm/proyectos/Agua_Soto_abast_cc_RepFinal.pdf
23