Introducción

El estudio del clima es un tema de suma importancia para la comunidad científica debido a que las variaciones del mismo, en sus diferentes escalas temporales y espaciales, afectan de manera directa e indirecta a los seres vivos. En los últimos años ha tomado gran relevancia pues el ser humano necesita adaptarse a la variabilidad del sistema climático y asumir los extremos climáticos que se puedan presentar.

A partir de los últimos informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), se puede afirmar que una de las áreas fundamentales de atención de los científicos a nivel mundial radica en el análisis de los extremos del clima y de la fenomenología atmosférica asociada a ellos (IPCC, 2018IPCC. (2018). Contribuión de los Grupos de Trabajo I. II y III al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Informe en Síntesis. Ginebra. Suiza.
). Las variables con mayor profundidad en su análisis son la temperatura (Griffiths, Salinger, & Leleu, 2003Griffiths, G., Salinger, M., & Leleu, I. (2003). Trends in extreme daily rainfall across the South Pacific and relationship to the South Pacific Convergence Zone. International Journal of Climatology, 23 (8), 145-149.
) y la precipitación (Klein & Können, 2003Klein, A., & Können, G. (2003). Trends in Indices of Daily Temperature and Precipitation Extremes in Europe. 1946-1999. International Journal of Climate, 16 (22), 3665-3680.
).

Los eventos climáticos extremos relacionados específicamente con la precipitación adquieren gran relevancia dado el impacto que tienen sobre la sociedad y la economía. Un ejemplo reciente que evidencia grandes pérdidas económicas, está relacionado con la temporada ciclónica del año 2017 en la región del Atlántico. Dicha temporada fue una de las más devastadoras que se haya registrado y las pérdidas asociadas únicamente al paso del huracán Harvey se cifraron en más de 125 000 millones de dólares (OMM, 2020OMM. (2020). Declaración sobre el estado del clima mundial en 2019. Organización Meteorológica Mundial. Ginebra. Suiza.
). Por eso es necesario adaptarse a la variabilidad de episodios anómalos, y sobre la base de estos conocimientos, ejecutar acciones que garanticen el bienestar de la población.

A los eventos climáticos extremos se les relaciona, además, con la ocurrencia de valores extremos en una variable determinada. Tal es el caso de la precipitación donde, diferentes autores han enfocado sus investigaciones en los valores extremos de esta. Para ello se han utilizado diversas metodologías tales como: el método de Índice de Avenida, los métodos de Markov-Chain-Monte Carlo (MCMC) y el procedimiento conocido como Análisis Regional de Frecuencias, el cual se basa en los L-momentos; y otros autores han recurrido al método Bayesiano (Hernández, Guenni, & Sansó, 2011Hernández, A., Guenni, L., & Sansó, B. (2011). Características de la precipitación extrema en algunas localidades de Venezuela. Interciencia, 36 (3), 185-191.
), el cual proporciona una base de toma de decisiones coherentes en situaciones de incertidumbre. Además, brinda un método totalmente general, debido a que su aplicación no requiere un tipo particular de distribución y no precisa deducir las distribuciones en el muestreo (Díaz & Batanero, 2006Díaz, C., & Batanero, C. (2006). ¿Cómo puede el Método Bayesiano contribuir a la investigación en Psicología y Educación? . Paradigma, 35-54.
).

Por otra parte, desde hace años, se vienen realizando diversos estudios e investigaciones en los que se analiza la tendencia de las principales variables climatológicas (precipitación y temperatura) a partir de datos observados, con el fin de conocer cómo han venido cambiando tanto el comportamiento de estas variables como los eventos extremos relacionados a las mismas. La gran mayoría de estos estudios se han llevado a cabo a través del análisis de los indicadores de extremos climáticos diseñados y propuestos por (ETCCDI, 2016ETCCDI . (2016). Climate and Ocean- Variability. Predictability. and Change. (Expert Team on Climate Change Detection and Indeces). Recuperado el 5 de Junio de 2020, de http://www.clivar.org/clivarpanels/etccdi/indices-data/indices-data
) para la detección de tendencias climáticas y cambios en los eventos extremos (Armenta, 2016Armenta, G. (2016). Análisis de tendencia climáticas y eventos climáticos extremos para Ecuador. Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático del Ecuador, Quito, Euador.
).

A nivel mundial, las tendencias de los indicadores de extremos de precipitación mostraron un aumento generalizado, explicado mediante el análisis de precipitaciones máximas de 1 día, precipitaciones máximas de 5 días, días muy húmedos y días extremadamente húmedos, que mostraron aumentos estadísticamente significativos. El mayor cambio evidenciado fue el obtenido para la precipitación total anual, la cual registró un incremento significativo en gran parte de las estaciones analizadas a nivel global (Marín, 2017Marín, J. (2017). Dínamica de los eventos hidroclimáticos extremos en la cuenca del río Chinchiná por efecto de la variabilidad climática. Tesis de Maestría. 141. Manizales. Colombia: Universisdad Nacional de Colombia.
).

En la región de América Latina y el Caribe se alega que las condiciones atmosféricas y oceánicas que producen lluvia extrema son complejas y están relacionadas con la variabilidad de baja frecuencia (Martínez, Sánchez, & Ojeda, 2007Martínez, M., Sánchez, J., & Ojeda, W. (2007). Determinación de períodos de sequía y lluvia intensa en diferentes regiones de México ante escenarios de Cambio Climático. México.
). También en esta región, mediante los estudios realizados acerca de dicha temática, se ha comprobado que los valores extremos para zonas de lluvias muy altas o muy bajas tienden a ser más parecidas entre sí. De igual manera, en zonas que presentan un clima de sabana hay una marcada estacionalidad en los valores extremos de las lluvias (Hernández, Guenni, & Sansó, 2011Hernández, A., Guenni, L., & Sansó, B. (2011). Características de la precipitación extrema en algunas localidades de Venezuela. Interciencia, 36 (3), 185-191.
).

En Cuba, las grandes precipitaciones y la precipitación en general, está muy vinculada al desarrollo y evolución de depresiones y ciclones tropicales, cuya actividad en los últimos años ha disminuido en las áreas aledañas al país, siendo ello un factor de considerable influencia en la magnitud que pudieran alcanzar las láminas de lluvia máximas y en la frecuencia de las tormentas que producen estos registros. Por otra parte, la influencia y la frecuencia de importantes sistemas extratropicales activos principalmente en la región occidental del país, son también elementos que influyen en la variabilidad, la frecuencia y la magnitud de los valores máximos de lluvia.

Para la región occidental del país, los eventos de grandes precipitaciones, tienden a crecer, sin embargo, no se muestra una tendencia apreciable según los análisis realizados a los indicadores de extremos climáticos derivados de la precipitación (Burgos & González, 2012Burgos, Y., & González, I. (2012). Análisis de indicadores de extremos climáticos en la Isla de Cuba. Revista de Climatología, 12, 81-91.
). Por otra parte, en la Isla de la Juventud las precipitaciones han mostrado una gran variabilidad y tendencias no significativas; donde la precipitación total aumenta debido a la ocurrencia de eventos de varios días consecutivos con precipitación y a eventos extremos que aportan acumulados que superan el 95 percentil de la norma (González, Barcia, & Hernández, 2017González, I., Barcia, S., & Hernández, D. (2017). Comportamiento de indicadores de extremos climáticos en la Isla de Juventud. Revista Cubana de Meteorología, 23 (2), 217-225.
).

Existen una serie de elementos mencionados con anterioridad, que alertan sobre la importancia de evaluar los valores extremos de precipitación en Cuba, debido a que cada vez se hacen más evidentes los cambios tan bruscos en períodos de tiempo muy cortos. Por lo tanto, nuestro objetivo general es la caracterización de la precipitación a partir de los indicadores de extremos climáticos en la estación meteorológica de Casablanca (1980-2018). Como aporte teórico, se destaca, el conocimiento climático como base fundamental para la toma de decisiones en la adaptación a la variabilidad del clima, una estrategia fundamental para Cuba frente al cambio climático. Además, como aporte científico, esta investigación tributó al proyecto III Comunicación Nacional de Cuba sobre el Cambio Climático a la Comunicación Marco de las Naciones Unidas.

Marco Teórico

En meteorología, la precipitación es el proceso de caída de las gotas de agua que descienden de una nube; atendiendo al tamaño y carácter de la gota de agua, bien sea en forma de gota de agua o cristal de hielo, puede tomar la forma de lluvia, llovizna, granizo o nieve. La cantidad de precipitación es el volumen de agua lluvia que pasa a través de una superficie en un tiempo determinado (Centella, Rubiera, & Pérez, 1996Centella, A., Rubiera, J., & Pérez, R. (1996). Elementos de Meteorología y Climatología. Suplemento especial.
).

Durante los años comprendidos entre octubre de 2012 y septiembre de 2015, hubo tres regiones donde las precipitaciones caídas estuvieron por debajo del percentil 10 y las anomalías cálidas en la temperatura superficial del mar desempeñaron un papel importante en el forzamiento de los cambios de circulación que contribuyeron a las precipitaciones extremas (OMM, 2016OMM. (2016). Estado del Clima mundial en 2011-2015. Organización Meteorológica Mundial. Ginebra. Suiza.
).

El comienzo del año 2018 se caracterizó por un comportamiento anómalo de la lluvia, asociado a un episodio débil de La Niña, que ocasionó diversas crecidas. En cambio, las precipitaciones durante este año quedaron por debajo del percentil 10 (fue inferior a lo normal), en diversas regiones del mundo como en Australia y África, llegando a presenciarse un déficit de esta variable en Europa (Central y Septentrional) y en Argentina (OMM, 2019OMM. (2019). Declaración sobre l estado del Clima munial en 2018. Organización Meteorológica Mundial. Ginebra. Suiza.
).

Los eventos extremos se producen en muy diferentes escalas espaciales y temporales. Se denominan eventos meteorológicos extremos a aquellos que ocurren en pequeñas escalas temporales (entre menos de un día y de 6 a 10 días), por ejemplo, los tornados o las tormentas eléctricas. En cambio‚ los eventos climáticos extremos se desarrollan más allá de la escala sinóptica, ejemplo de lo cual son los veranos secos y calurosos o los inviernos lluviosos y tormentosos. Espacialmente pueden ser divididos en concentrados (tornados) o difusos (sequía). Otra clasificación es aquella que los califica de simples o complejos: los eventos simples se caracterizan mediante una variable individual‚ como la temperatura; mientras que los complejos pueden involucrar una combinación crítica de variables asociadas con un estado del tiempo particular o con un fenómeno climático‚ tales como los ciclones (lluvia y viento) o la sequía (escasas precipitaciones y altas temperaturas).

También puede definirse como extremo climático a la ocurrencia de valores de variables meteorológicas que sobrepasan un determinado nivel, al que corresponde una pequeña probabilidad. El fenómeno extremo está integrado en el clima con una baja probabilidad de ocurrencia. El punto de partida para la evaluación de los riesgos climáticos de una determinada zona geográfica implica un conocimiento de los extremos climáticos en términos de frecuencia, para que posteriormente se fijen aquellos valores umbrales que han actuado como factor desencadenante del fenómeno extremo. El carácter adverso de un suceso meteorológico extremo viene condicionado no sólo por el valor de la magnitud que permite evaluarlo (racha de viento, intensidad de la precipitación, temperaturas máximas, déficit de lluvia, etc.), sino también por el impacto que produce en el entorno (Almarza, 2004Almarza, C. (2004). Olas de calor en España. Ambienta: La revista del Ministerio de Medio Ambiente(35), 58-59.
).

Uno de los rasgos climáticos más importantes que caracterizan un lugar es, sin duda, su régimen pluviométrico. Para conocer la periodicidad con que ciertas cantidades de lluvia pueden registrarse en una determinada región, suele recurrirse al análisis estadístico de las series de datos pluviométricos disponibles en las estaciones meteorológicas ubicadas en las distintas zonas y realizar ajustes mediante funciones de distribución apropiadas. Este análisis debe realizarse con prudencia, dada la variabilidad asociada a la propia naturaleza de los fenómenos meteorológicos que originan la lluvia, como también por la recurrencia temporal de los casos extremos registrados en los observatorios. Precisamente, los eventos extremos, con intensidades de precipitaciones muy altas y baja frecuencia, son los estudios más interesantes, (Ávila & Martín, 2013Ávila, K., & Martín. J. (2013). Análisis estadístico de los eventos extremos de precipitación en la zona centro y sur de Chile continental. Cuadernos Geográficos (52), 69-83.
).

El incremento en los episodios de lluvia intensa y extrema es superior en comparación con los cambios observados en la media a nivel mundial, lo que es consistente con análisis realizados por diferentes autores (Schönwiese & Trömel, 2003Schönwiese, C., & Trömel, S. (2003). Secular change of extreme monthly precipitation in Europe. Theorical and Applied Climatology, 75, 245-250.
). Además, las probabilidades de que exista un aumento en los episodios de lluvia intensa y extrema son muy altas, al igual que la frecuencia y la intensidad con la que ocurran estos eventos (IPCC, 2018IPCC. (2018). Contribuión de los Grupos de Trabajo I. II y III al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático. Informe en Síntesis. Ginebra. Suiza.
). Otros estudios se han dirigido hacia el cálculo de la frecuencia e intensidad de las precipitaciones, así como encontrar puntos de cambio en dicha variable a través del cálculo de los indicadores de extremos climáticos.

El trabajo con indicadores ayuda a transmitir la realidad del cambio climático que se está experimentando. Consiste en desarrollar indicadores, es decir, números y escalas destinados a realizar el seguimiento o nivel de algún aspecto del clima. El uso de indicadores presenta una serie de ventajas ya que estos están cuantificados, son objetivos, se basan en datos ofrecidos por prácticamente todos los países y demuestran cambios a lo largo del tiempo. La gran cantidad de indicadores existentes generados por los meteorólogos y climatólogos resultan útiles para muchos fines; sin embargo, a menudo usan diferentes fuentes y referencias que no siempre son comparables, y muchos también son bastante complejos. Por consiguiente, no todos ellos son igual de adecuados para ayudar al público no especializado a comprender como está cambiando el clima (OMM, 2017OMM. (2017). Declaración sobre el del clima mundial en 2016. Organización Meteorológica Mundial. Ginebra. Suiza.
).

En este sentido, el Grupo de Expertos en Detección e indicadores de Cambio Climático (ETCCDI), ha formulado un conjunto de 27 indicadores para detectar las modificaciones en el comportamiento de los extremos del clima. Este conjunto de indicadores tiene como propósito la estimación de los cambios en los extremos a partir de una metodología común, con el fin de proveer una base comparativa global. Estos estudios requieren la existencia de series lo suficientemente largas de datos diarios en formato digital. Las tendencias históricas se obtienen tras realizar un cuidadoso análisis de calidad de (Zhang & Yang, 2004Zhang, X., & Yang, F. (2004). RClimDex (1.0). Manual de usuario. Ontario, Canadá.
) datos y homogenización de las series temporales de las bases de datos en la región de estudio, utilizando los programas RClimdex y RHtest, respectivamente (http://www.clivar.org/organization/etccdi/etccdi.php). Existen 11 indicadores de extremos climáticos relacionados con la precipitación.

En las últimas décadas en Europa, específicamente en Polonia, la ocurrencia de precipitación extrema ha traído consigo daños considerables a la economía y la sociedad. A partir de un examen de los valores extremos de precipitación se demostró que la mayoría de los índices mostraron tendencias crecientes. Al comparar el período más frío (1961-1990) y el más cálido (1991-2015), se observó durante los últimos 25 años, la mayoría de los índices estadísticos fueron más altos. Sin embargo, los resultados de este examen solo fueron significativos en algunos casos (Pinskwar, Graczyk, & Kundzewicz, 2017Pinskwar, I., Graczyk, D., & Kundzewicz, Z. (2017). The heat goes on-changes in ndeces of hot extremes in Poland. Theoretical and Applied Climatology, 129, 459-471.
).

Al analizar la evolución de varios índices de extremos climáticos a lo largo del siglo XXI en España, las variaciones de la precipitación son menos claras con respecto a las obtenidas para la temperatura, con una ligera tendencia al aumento en la duración del período seco y una tendencia a la disminución del número de días con lluvia. A diferencia de lo obtenido para los índices extremos ligados a la temperatura, la incertidumbre de los índices extremos ligados a la precipitación atribuible a los escenarios de emisiones es menor que la inducida por los modelos globales y adquiere algo más de importancia la debida a las técnicas de regionalización (Petisco de Lara, Ramos, & Martín, 2012Petisco de Lara, S., Ramos, P., & Martín, J. (2012). Extremos de temperatura y precipitación para el siglo XXI en España. Área de Evaluación y Modelización del Clima, 198-205.
).

En Cuba el aumento que se ha observado en la frecuencia e intensidad del evento El Niño/Oscilación del Sur (ENOS) durante el período poco lluvioso, en los últimos años, contribuye a incrementar las precipitaciones, principalmente en forma de episodios extremos, durante esta época del año (Burgos & González, 2012Burgos, Y., & González, I. (2012). Análisis de indicadores de extremos climáticos en la Isla de Cuba. Revista de Climatología, 12, 81-91.
).

Por otra parte, se confirma que los valores más notables de la lluvia total máxima en 24 horas se asocian a huracanes, entre los que se destaca el huracán de 1926, además de que en las series anual y del período lluvioso la causa predominante son las tormentas locales severas, mientras que en el período poco lluvioso son los sistemas frontales (Roura, 2014Roura, P. (2014). Análisis de modelos probabilístios para caracterizar la lluvia total máxima en 24 horas . Tesis de Maestría. INSMET. La Habana. Cuba.
). A través del análisis de los indicadores derivados de la precipitación se mostró una gran variabilidad y resultados no significativos estadísticamente en la Isla de la Juventud. No obstante, la precipitación total aumentó asociada a eventos de varios días consecutivos con precipitación y a eventos extremos que aportaron acumulados superiores al 95 percentil de la norma (González, Barcia, & Hernández, 2017González, I., Barcia, S., & Hernández, D. (2017). Comportamiento de indicadores de extremos climáticos en la Isla de Juventud. Revista Cubana de Meteorología, 23 (2), 217-225.
).

Todo lo expuesto anteriormente ratifica el desafío de comprender y gestionar el riesgo de extremos climáticos, ya que para avanzar en la adaptación al cambio climático se requiere de una mejor caracterización y una mejor comprensión predictiva de los valores extremos de las variables meteorológicas como la precipitación.

Materiales y Métodos

Resultados y Discusión

Conclusiones

Bibliografía