¿Seco, normal o lluvioso? Las inestables lluvias de Chile central

Por René Garreaud, Juan Pablo Boisier, Roberto Rondanelli y José Barraza

La acumulación anual de lluvia y nieve en Chile central es como una montaña rusa: pasamos de condiciones muy secas a años en extremo lluviosos. Dentro del periodo invernal, un día estamos en sequía extrema y, al siguiente, amanecemos en el rango “normal”. ¿Son estos cambios fruto exclusivo del caos de la atmósfera? ¿Existen factores físicos que modulan este régimen de precipitaciones? ¿Hay una incidencia del cambio climático? ¿Qué son ENSO, la IPO, SAM y la mancha cálida? A continuación, investigadores del Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia (CR2) de Chile, centro académico interdisciplinario que estudia el impacto del cambio climático sobre los ecosistemas y a la sociedad chilena (www.cr2.cl), nos explican qué son estos nombres extraños que se asocian a estos procesos complejos que se viven en Chile central, quedando claro el impacto que el cambio climático tiene hoy sobre la falta de precipitaciones.

Chile central, entre las regiones de Coquimbo y del Ñuble, se ubica inmediatamente al sur de una de las zonas más secas del planeta, el desierto de Atacama. Dependiendo de la latitud y altitud, este territorio recibe entre 50 y 2.000 milímetros (mm) de precipitaciones cada año, la mayor parte concentrada en el periodo invernal (de abril a septiembre), dando lugar a un clima mediterráneo y semiárido. Las precipitaciones en este territorio son, mayoritariamente, producto de la llegada de frentes fríos desde el Pacifico sur, usualmente entre cinco y quince cada año, con duraciones de uno o dos días. Estos frentes corresponden a delgadas bandas de fuerte contraste de temperatura en donde la circulación atmosférica produce ascenso de aire, condensación del vapor y precipitaciones (Figura 1).

Figura 1. Un sistema frontal aproximándose a Chile central. La flecha celeste representa el aire originado en latitudes medias, relativamente frío y seco, avanzando hacia el norte, mientras la flecha amarilla indica aire cálido y húmedo originado en latitudes subtropicales que avanza hacia el sur. La circulación ciclónica (a favor de los punteros del reloj) es producida por el centro de baja presión (letra B). Las zonas de encuentro del aire frío y cálido dan lugar al frente frío y cálido identificados en la figura. Las bajas presiones se encuentran insertos en el cinturón de los oestes (flecha verde gruesa), una banda donde los vientos son intensos soplando desde el Pacifico hacia Chile. Los frentes que logran llegar a Chile central (en el recuadro blanco) son mayormente del tipo frío, pero su avance hacia el norte se ve limitado por la existencia del Anticiclón del Pacifico, un centro de altas presiones (identificado por la letra A) muy estable y persistente.

 

Los sistemas frontales ocurren asociados a centros de baja presión que transitan, generalmente, en latitudes medias (al sur de los 40°S, la latitud de Valdivia) en el cinturón de los oestes. El avance hacia el norte de los sistemas frontales está limitado por el Anticiclón del Pacífico, un centro de alta presión y estabilidad atmosférica ubicado frente a las costas del norte y centro del país (Figura 1). Así, cualquier cambio en la intensidad o posición del cinturón de vientos del oeste y del Anticiclón del Pacífico altera la precipitación en Chile central, produciendo un régimen muy inestable. Por ejemplo, en verano, el anticiclón se extiende casi hasta la región de Los Lagos, produciendo un verano seco y cálido; por el contrario, en los meses de invierno, el Anticiclón del Pacífico y el cinturón se ubican más al norte, permitiendo el arribo ocasional de sistemas frontales, con su aporte de lluvias.  

Más allá de las estaciones

Aparte del ciclo anual del cinturón de los oestes y el Anticiclón del Pacífico, existen otros cambios en la circulación de la atmósfera que afectan el régimen de lluvias en Chile central. Están los que originan variaciones entre un año y otro (interanuales), dentro de un mismo invierno (intraestacionales), en la escala de décadas (interdecadales) y en el largo plazo (por ejemplo, las tendencias ocasionadas por el cambio climático). 

Las grandes variaciones de un año a otro (interanuales) se muestran en la Figura 2 mediante el registro de la estación Quinta Normal, en Santiago. Un ejemplo notable se aprecia entre el año 1997 y 1998. El primero fue uno de los años más lluviosos del registro, con 750 mm, mientras que, el segundo, es una sequía extrema con solo 80 mm en la capital. Estas variaciones conllevan grandes impactos en el medio ambiente, como el vigor del bosque esclerófilo que cubre parte de Chile central y el volumen de los glaciares en la alta cordillera. Estos cambios interanuales también afectan directamente a la población humana a través de la disponibilidad de agua potable y muchas de sus actividades, como la agricultura, la minería y la generación eléctrica.

Aparte del ciclo anual del cinturón de los oestes y el Anticiclón del Pacífico, existen otros cambios en la circulación de la atmósfera que afectan el régimen de lluvias en Chile central. © ActionVance.

Oscilaciones Interanuales

El Niño-Oscilación del Sur (ENSO, por sus siglas en inglés) es el fenómeno climático global con mayor influencia en estos cambios interanuales de la precipitación en Chile central. ENSO se manifiesta como una sucesión de años en que la temperatura superficial del mar (TSM) a lo largo del Pacífico ecuatorial es mayor (eventos de “El Niño”) o menor (eventos de “La Niña”) respecto al promedio histórico. Los eventos de El Niño o La Niña ocurren, usualmente, entre tres y siete años, y los cambios de la temperatura superficial del mar están estrechamente ligados a la presión y circulación atmosférica sobre la cuenca del Pacífico. En los años de El Niño hay un debilitamiento del Anticiclón del Pacífico, lo que permite el avance del cinturón de vientos del oeste y las tormentas del Pacífico sur hacia el norte de su trayectoria habitual. Lo anterior, sumado a un mayor flujo de humedad desde el Pacifico hacia la costa chilena, resulta en un incremento de la precipitación en Chile central durante esos inviernos. Por el contrario, en los años de La Niña el Anticiclón del Pacífico se fortalece, impidiendo el paso del cinturón de vientos y tormentas, lo que resulta en precipitaciones, generalmente, menores al promedio sobre la zona central. 

Al revisar los datos históricos, la relación El Niño/invierno lluvioso y La Niña/invierno seco es clara. Eso ocurrió precisamente con “El Niño del Siglo” en 1997 (muy lluvioso) y La Niña de 1998 (hipersequía). Sin embargo, hay notables excepciones a la regla general, como el año 2015, cuando un intenso evento de El Niño (El Niño Godzilla) no fue capaz de romper la sequía que ya nos acompañaba por cinco años en ese entonces.

Figura 2. Nuestro (inestable) régimen de precipitaciones. La línea celeste indica la precipitación anual en Santiago (estación Quinta Normal de la Dirección Meteorológica de Chile) que muestra las fuertes variaciones entre un año y otro, producto, en buena parte, del fenómeno ENSO. La curva naranja es un promedio móvil de 10 años que permite apreciar periodos de cerca de una década con condiciones más lluviosas o secas que el promedio de largo plazo.

Oscilaciones intraestacionales

En un mismo invierno pueden existir condiciones muy distintas entre un mes y otro, lo que se denomina variación intraestacional. Por ejemplo, el año 2020 fue bastante lluvioso en junio –lo que nos alejó de una condición seca extrema como la del año 2019-, pero fue muy seco en agosto, manteniendo la acumulación anual por debajo del promedio. El origen de esta variabilidad intraestacional no es completamente claro, pero la Oscilación de Madden y Julian (MJO, por sus siglas en inglés) parece ser clave. Este fenómeno consiste en el desplazamiento por la banda ecuatorial de una zona con tormentas muy activas junto a otra donde están suprimidas. De forma similar a ENSO, esta oscilación tropical altera la circulación atmosférica en latitudes medias, aumentando o disminuyendo la probabilidad de que los sistemas frontales logren llegar a Chile central.

Oscilaciones interdecadales

Ampliando el horizonte temporal, es posible apreciar las variaciones interdecadales, donde las precipitaciones anuales tienden a estar por debajo o por encima del promedio histórico. Así, entre 1950 y mediados de 1970 predominaron condiciones secas, seguidas por condiciones más lluviosas en las décadas de 1980 y 1990, y una nueva condición seca más marcada desde comienzos del presente siglo (Figura 2). Esta alternancia de la precipitación en Chile central coincide bien con las fases de la Oscilación Interdecadal del Pacifico (IPO, por sus siglas en inglés), un fenómeno global que muestra un patrón espacial similar a ENSO, pero cuya persistencia es mucho mayor. En su fase positiva, IPO propicia mayores lluvias en Chile central, y lo contrario ocurre en su fase negativa, que presenta características del tipo “La Niña”. 

La llegada de la Megasequía

La disminución de las precipitaciones en Chile central desde principio del siglo XXI ha sido muy marcada. Todos los años, desde 2010 en adelante, han tenido lluvias por debajo del promedio histórico (definido como la media entre 1980 y 2010), incluyendo el año 2019, que tuvo un déficit superior al 75 % en buena parte de la zona centro-sur. Esta es la primera vez que se observa una condición seca tan persistente en el registro histórico y, quizás, en los últimos mil años, lo que ha llevado a los climatólogos a hablar de Megasequía para referirse a este periodo (Figura 2). Los efectos de la Megasequía han sido amplios y profundos. El persistente déficit de precipitaciones ha producido una notable reducción de los recursos hídricos superficiales (ríos, lagos y glaciares) y subterráneos. La sequía hidrológica ha aumentado la presión, y en algunos casos los conflictos, en relación con el uso del agua por parte de los múltiples usuarios y el medio ambiente. La condición más seca también ha impactado negativamente la vegetación natural y ha favorecido temporadas de incendio cada vez más severas y prolongadas.

Los efectos de la Megasequía han sido amplios y profundos. El persistente déficit de precipitaciones ha producido una notable reducción de los recursos hídricos superficiales (ríos, lagos y glaciares) y subterráneos. La sequía hidrológica ha aumentado la presión, y en algunos casos los conflictos, en relación con el uso del agua por parte de los múltiples usuarios y el medio ambiente.

¿Por qué se ha generado esta extrema condición? Primero, hay que señalar que ENSO ha estado mayormente neutral durante esta década, por lo que no podemos culpar a “La Niña” por la actual falta de lluvias. Por su lado, la IPO ha presentado una tendencia hacia su fase negativa desde fines de la década de 1970, por lo que se le atribuye una parte de la baja de precipitaciones en Chile, pero no permite explicar completamente la magnitud y longevidad de esta Megasequía. 

Investigaciones recientes han revelado un nuevo factor que modula las precipitaciones de Chile: la mancha cálida. Esta mancha corresponde a un amplio sector del océano Pacífico suroccidental (al este de Nueva Zelanda) que ha experimentado un continuo calentamiento de sus aguas superficiales desde comienzo de siglo hasta la actualidad. Este aumento de la temperatura superficial del mar ha reforzado al Anticiclón del Pacífico, ocasionando que las tormentas se desvíen hacia la periferia de la Antártica e impidiendo que lleguen a Chile central, y causando sequías. 

La mancha cálida y sus consecuencias en la circulación atmosférica ya han ocurrido en el pasado, por lo que es parte de la variabilidad natural del sistema terrestre, al igual que ENSO, IPO y MJO. Sin embargo, la intensidad del presente evento está muy por encima de su rango histórico natural, sugiriendo que el cambio climático de origen antropogénico también ha contribuido a incrementar los efectos de este fenómeno.

Cerca de un 25% del déficit hídrico durante la Megasequía se estima que es debido al efecto del cambio climático. © Clay Banks.

Los impactos del cambio climático

El incremento de la temperatura del aire sobre gran parte del planeta durante los últimos cien años es el aspecto más conocido del cambio climático, el cual ocurre como consecuencia de múltiples actividades humanas. El uso de combustibles fósiles (como el carbón y petróleo) ha provocado un aumento de la concentración de gases de efecto invernadero (GEI) desde fines del siglo XIX, incrementando la absorción de radiación terrestre en la atmósfera y provocando su calentamiento. El aumento de temperatura es más marcado en la tropósfera tropical y ha causado en esa zona un incremento del vapor de agua y la precipitación. Adicionalmente, desde mediados del siglo pasado, la emisión de clorofluorocarbonos (CFC) por otras actividades humanas han resultado en una disminución del ozono en la estratósfera, especialmente sobre el continente Antártico. La pérdida de ozono ha significado un aumento de la radiación ultravioleta llegando hasta la superficie, pero, además, un enfriamiento de la estratosfera polar. Estas tendencias opuestas de la temperatura del aire en la parte alta de la troposfera han resultado en un cinturón de los oestes más intenso y apretado contra la periferia Antárctica, lo que va de la mano con un aumento de la presión en latitudes medias y subtropicales y una caída de la presión sobre la Antártica. 

La configuración es denominada la fase positiva del modo anular del sur (SAM, por sus siglas en inglés) y es conducente a un déficit de precipitaciones en Chile. En verano, la tendencia positiva de SAM es responsable de una sustancial disminución de las precipitaciones sobre gran parte del sur del país; mientras que, en invierno, pese a que esta tendencia ha sido menos marcada, es suficiente como para obstaculizar el avance de sistemas frontales hacia esta región. De hecho, cerca de un 25% del déficit hídrico durante la Megasequía se estima que es debido al efecto del cambio climático. 

Una buena noticia fue la creación del Protocolo de Montreal para mitigar las emisiones de CFC, de forma que la capa de ozono ha ido recuperándose en las últimas décadas. En contraste, las emisiones de GEI continúan aumentando pese a las promesas de mitigación. Con esto, la tendencia hacia menores precipitaciones en el centro-sur de Chile debería mantenerse en las próximas décadas, pudiendo provocar un déficit de entre un 15 y 40 % hacia finales de siglo.

En síntesis, la zona central de Chile se ubica en el borde del desierto, y varios fenómenos de escala global nos llevan a una condición de sequía producto de la intensificación del anticiclón del Pacifico. Superpuesto a esta fuerte variabilidad en escalas de tiempo, desde los meses a las décadas, el cambio climático antropogénico está produciendo un gradual secamiento en gran parte del territorio nacional. Como no sabemos cuánto más gases de efecto invernadero emitiremos a la atmósfera, la disminución de las lluvias proyectada para el resto del siglo XXI presenta un amplio rango de incertidumbre, incluyendo un escenario en que la condición “normal” del futuro sea similar a la de la actual Megasequía, frente a lo cual se deberían implementar prontamente medidas de adaptación.

La zona central de Chile se ubica en el borde del desierto, y varios fenómenos de escala global nos llevan a una condición de sequía producto de la intensificación del anticiclón del Pacifico. © Jairo Bochi. 

 

Imagen de Portada: © Sebastian Silva.

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