Correlación estadística entre el periodo libre de heladas y la

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA
Y CIENCIAS ATMOSFÉRICAS
“Correlación estadística entre el periodo libre
de heladas y la temperatura superficial media
del Golfo de México asociada con "La Niña"
en la zona central de Veracruz“
TESIS
QUE PARA EVALUAR LA EXPERIENCIA EDUCATIVA
EXPERIENCIA RECEPCIONAL (MEIF), DEL P. E. DE LA
LICENCIATURA EN CIENCIAS ATMOSFÉRICAS
PRESENTA
BRENDA YUTZINY MENDOZA AGUILAR
DIRECTOR
M. EN C. ANA DELIA CONTRERAS HERNÁNDEZ
DIRECTOR
DR. OSCAR ÁLVAREZ GASCA
Xalapa-Enríquez, Ver.
Diciembre, 2013
ÍNDICE
Resumen...................................................................................................................1
Capítulo 1
1.1 Introducción........................................................................................................2
1.2 Antecedentes......................................................................................................5
1.3 Hipótesis.............................................................................................................8
1.4 Objetivos.............................................................................................................9
1.5 Generalidades...................................................................................................10
1.5.1 Definición de helada............................................................................10
1.5.2 Tipos de heladas.................................................................................10
1.5.3 Clasificación de heladas......................................................................12
1.5.4 Elementos meteorológicos importantes..............................................13
1.5.5 Periodo libre de heladas......................................................................15
1.5.6 El Fenómeno “La Niña”......................................................................16
1.5.7 Coeficiente de correlación lineal de Pearson......................................23
Capítulo 2
2.1 Zona de estudio................................................................................................27
2.2 Climatología de la zona de estudio..................................................................28
2.3 Características del Golfo de México.................................................................30
Capítulo 3
3.1 Datos.................................................................................................................34
3.2 Método..............................................................................................................36
Capítulo 4
4.1 Resultados........................................................................................................39
4.1.1 Correlación ΔNHA vs. ΔTSM..............................................................41
4.1.2 Correlación ΔPLH vs. ΔTSM...............................................................48
Capítulo 5
5.1 Conclusiones....................................................................................................54
Apéndice I...............................................................................................................56
Referencias.............................................................................................................59
Páginas Web consultadas......................................................................................63
RESUMEN
En este trabajo se presenta la evaluación estadística de la correlación entre las
anomalías de Temperatura de la Superficie del Mar (ΔTSM) en dos regiones del
Golfo de México y las anomalías del Periodo Libre de Heladas (ΔPLH) y el
Número de Heladas al Año (ΔNHA) registradas en la zona montañosa central de
Veracruz durante los trece eventos de “La Niña” ocurridos entre 1950 y 2008. Para
realizar este análisis se utilizaron datos de temperatura mínima de diez estaciones
climatológicas, así como datos de reanálisis de ΔTSM mensual de la base de
datos Reynolds (2002) y Dasilva (1994).
Las regiones del Golfo de México parten de Contreras (2003). En dicho trabajo no
se encontró una correlación evidente entre el periodo libre de heladas y la TSM en
el Golfo de México, probablemente debido a que su zona de estudio fue una
región muy grande (i.e. todo el Golfo de México). Con la finalidad de establecer
una mejor correlación, en este trabajo se eligieron dos regiones, S1 y S2, más
pequeñas y cercanas a la costa.
El análisis muestra que la correlación entre ΔNHA y ΔTSM, tienden a ser
negativas sobre ambas zonas, S1 y S2. No se encontró que la intensidad del
evento de La Niña afecte los valores de las correlaciones. En el caso de las
correlaciones entre las ΔTSM y las ΔPLH, las estaciones no muestran una
dependencia importante entre ambas; todos los casos para ambas zonas
presentan valores inferiores a 0.2, con un ligero predominio de correlaciones
positivas para ambas zonas.
En general, las correlaciones sobre la zona S1 presenta un comportamiento más
estable (con cambios más suaves) que en la zona S2. Respecto a la redefinición
espacial de las regiones de estudio en el Golfo de México, no se encontró una
diferencia significante en comparación con el lo obtenido por Contreras (2003).
1
CAPÍTULO 1
1.1 INTRODUCCIÓN
Por su ubicación geográfica, la República Mexicana es afectada por sistemas
meteorológicos de latitudes medias durante el invierno y por sistemas tropicales
en el verano. Algunos de estos sistemas, como los huracanes, impactan de
manera impetuosa, pero otros como las heladas, dejan sentir lentamente su
presencia destructiva y causan graves daños económicos (Magaña, 2004).
Según la Organización Meteorológica Mundial (1972), el estudio de heladas es un
problema que corresponde a la agrometeorología, dado que ésta se encarga de
estudiar la influencia de los factores climáticos sobre la fenología1 de los cultivos,
así como los impactos que puedan producir sobre éstos (Torres, 1995).
Tanto las condiciones intempestivas como las condiciones extremas en el clima
siempre han preocupado a la población, principalmente a la parte de ésta que
depende directamente de actividades del campo (Magaña, 2004).
El daño por helada es una de las mayores causas de pérdidas de cultivos, además
de que las bajas temperaturas son el factor más limitante en la distribución natural
de las plantas, de modo que las heladas tempranas pueden ser especialmente
significativas, si el desarrollo de los cultivos es retardado por condiciones
climáticas (Hernández, 1992).
El daño causado a las plantas es debido a que entre las células de los vegetales
existe agua. En el protoplasma, el agua posee solutos por lo que se congela a
temperaturas aproximadas a 0 ºC. Cuando se presenta esta condición térmica, se
1
Estudio de los fenómenos periódicos de los seres vivos y sus relaciones con las condiciones ambientales
como luz, temperatura, humedad con la emergencia de los cultivos, la brotación de los frutales, la floración,
la fructificación, la madurez, etc. (Torres, 1995)
2
forman cristales de hielo entre las células. El protoplasma de las células expuestas
a bajas temperaturas está sujeto a varios tipos de daños, entre los que están la
gradual deshidratación del protoplasma, lo que reduce volumen de la célula y
aumenta la concentración de sales en el líquido de la misma para evitar la
congelación de los líquidos protoplasmáticos; sin embargo, la célula puede no
sufrir daños y volver a su condición y forma original, pero al derretirse el hielo
ocasiona la difusión del agua, con lo que el protoplasma se rehidrata rápidamente
y puede ocasionar la ruptura del ectoplasma y la membrana celular. Por otra parte,
la concentración de sales en el protoplasma puedo llegar a ser suficientemente
alta como para ocasionar efectos tóxicos (Torres, 1995).
La definición del término de helada no necesariamente depende de la presencia
de hielo, sino más bien del descenso de la temperatura a 0 ºC (o menos). Estas
heladas deben ser consideradas cuando se analizan estadísticas meteorológicas,
haya o no habido escarcha. Para este estudio se consideraron temperaturas
iguales o inferiores a los 0 ºC. Esta helada se conoce como helada meteorológica.
Hay indicios de que pueden presentarse heladas a temperaturas por arriba de 0
ºC, entre 2 y 7 ºC, pero eso depende del tipo de planta, concretamente de su
vulnerabilidad, ya que algunas plantas contienen más agua que otras (Torres,
1995).
La información que se utilizó para éste estudio es obtenida de abrigos
meteorológicos de estaciones que están muy próximas a los campos de cultivo,
pero no se encuentran dentro de él, ya que no se cuenta con un sistema de
detección de temperatura agrícola con instrumentación adecuada y en
funcionamiento sobre la zona de análisis de este trabajo.
No sólo es importante conocer el comportamiento de las heladas sobre ciertas
regiones, sino también poder predecirlas (McIntosh et al., 2005), estableciendo
relaciones con otras variables. Asimismo, es útil conocer el tipo y la época del año
3
apta para los principales cultivos, con el propósito de poder minimizar los daños en
la calidad vegetal y también en cuanto a las pérdidas económicas.
En el pasado diversas investigaciones, (Contreras, 2003 y McIntosh et. al., 2005),
han mostrado la conexión de las heladas en continente con la temperatura
superficial media de los océanos adyacentes. Para la región de Veracruz, el
océano adyacente corresponde al Golfo de México (GM).
Debido a la complejidad del sistema climático, no se ha encontrado una
dependencia directa entre las heladas y la temperatura del mar. Por esto, en el
presente trabajo se propone un análisis elemental del grado de sensibilidad
estadística entre las anomalías del número de heladas al año (ΔNHA) sobre la
mesoescala en la zona montañosa central del estado de Veracruz y las anomalías
de la temperatura de la superficie del mar (ΔTSM) en las regiones S1 y S2 en el
Golfo de México. Este análisis intenta determinar si existe un impacto significativo
en los coeficientes de correlación de las ΔNHA contra las de la ΔTSM y las
anomalías del Periodo Libre de Heladas (ΔPLH) contra las de ΔTSM.
De forma más precisa, el periodo libre de heladas es el número de días que
transcurren desde la última helada de un periodo estacional hasta la primera
helada del periodo siguiente. Por la variabilidad climática no siempre se conserva
el mismo número de días entre la última helada del primero y la primera del
siguiente. Hay años en que se reduce y años en el que se amplia, también puede
mantenerse (ΔPLH=0). Cuando esto último sucede, lo que puede variar es el
número de heladas al año (ΔNHA>0).
En relación a la zona de estudio, ésta se localiza en el estado de Veracruz, el cual
posee una superficie de 72,410.05 km2, que albergan una población de 6,903,651
habitantes distribuidos en 212 municipios y 21,974 localidades (INEGI, 2000). Esta
población ejerce un uso de los recursos naturales del territorio y por tanto
4
transforma continuamente la vegetación. El 22.14% de la superficie del estado
(16,031.58 km2) corresponde a uso de suelo principalmente agrícola.
Según la SAGARPA, actualmente Veracruz es un estado de aporte medio en el
sector agropecuario del país. Su producción es variada, ligada principalmente al
temporal, su producción se consigue al sembrar en ciclos cortos (especialmente el
de primavera-verano). Ocupa un lugar destacado por el número que genera de
productos básicos, entre ellos arroz, chile verde, haba y papa; de frutales, naranja,
plátano y mango; y de productos industrializables como caña de azúcar y tabaco.
1.2 ANTECEDENTES
Numerosas investigaciones se han centrado en el estudio de las heladas, su
frecuencia y los efectos sobre los cultivos. Desde principios del siglo XIX en EUA,
se intentaba pronosticar las temperaturas mínimas, principalmente en la región de
los Grandes Lagos, Texas y Florida, debido a que son zonas agrícolas afectadas
fuertemente por el frío.
Thom y Shaw (1958), con métodos puramente estadísticos, determinaron
mediante la obtención de probabilidades de PLH, que éste llegaba a ser menor
para un intervalo de tiempo dado. Así mismo desarrollaron una expresión para
calcular la media del número de heladas y la duración del PLH.
Baron et. al., (1984), reconstruyeron el registro de 248 años de heladas para el
este de Massachusetts, y observaron que presenta variaciones notables de la
duración de la temporada de heladas. También mostraron la existencia de una
relación sistemática a largo plazo entre el la primavera y el otoño y la presencia de
fuertes heladas. Del mismo modo, en los últimos 100 años de registros
encontraron una disminución en su variabilidad interanual.
5
Easterling (2002), mostró que el calentamiento observado en los Estados Unidos
ha dado lugar a una disminución en el número de días de heladas, adelantando la
fecha de la última helada de primavera, y atrasando a la primera
helada del
periodo otoñal, así como la existencia de una prolongación del periodo libre de
heladas durante el período 1948-1999.
Cabe señalar que no solamente en EUA se han realizado estudios del
comportamiento de las heladas y del periodo libre de estas, ya que este tipo de
estudios son de gran interés alrededor del mundo.
Por ejemplo, mediante imágenes de satélite, Tait y Xiaogu (2003) elaboraron
mapas detallados de la fecha de la primera y última helada, la duración del
período libre de heladas, y el número de días de heladas durante la primavera de
Otago, Nueva Zelanda. Los mapas muestran que se producen heladas antes del
otoño y después de la primavera dependiendo de la distancia que se tenga a la
costa o de los principales ríos y lagos. Las heladas se presentan frecuentemente
en la parte superior de las altas montañas, donde la temperatura del aire es más
baja y es más común en la parte inferior de las cuencas internas, en comparación
con los lados de las colinas de los alrededores debido a la circulación de aire frío y
la acumulación de agua.
En 2007, Müller y Berri analizaron las heladas persistentes asociadas a la
circulación atmosférica a gran escala en la región centro-este de Argentina
conocida como la “Pampa húmeda”. Se encontró que estas heladas son causadas
por una anomalía anticiclónica que entra en América del Sur, lo que genera
anomalías en los vientos del sur y de advección de aire frío que se fortalece con la
distribución meridional de una anomalía ciclónica en el Sur Océano Atlántico. En el
caso de los eventos más persistentes, la anomalía de viento crece durante los
días anteriores y se convierte en cuasi-estacionaria.
6
En México, han sido varios los estudios que se han realizado acerca de las
heladas, por ejemplo, Morales y Magaña (1999) estudiaron las heladas
inesperadas2 en el altiplano mexicano basándose en los récords de temperaturas
mínimas y ocurrencia de heladas, estos autores encontraron el periodo libre de
heladas inesperadas de junio a agosto y que este puede ser más o menos largo
dependiendo de si se presenta evento de “El Niño” o “La Niña”.
Pereyra-Díaz y colaboradores (1990) analizaron la configuración espacial de las
heladas, así como la magnitud del PLH en la zona montañosa central del estado
de Veracruz, y concluyeron que las heladas en esta región se presentan en los
lugares con mayor altitud y que debido a que es un zona con humedad relativa no
muy baja, puede afirmarse que las heladas se presentan generalmente por
radiación, existiendo en menos cantidad las heladas originadas por los frentes
fríos.
Contreras (2003) realizó una evaluación estadística del impacto de los
hidrometeoros sobre el rendimiento del cultivo del maíz de temporal en el estado
de Veracruz y bajo las fases de El Niño Oscilación del Sur (ENOS), así como la
posible conexión de entre la TSM en el Golfo de México y el rendimiento del maíz.
En este trabajo las anomalías de TSM del GM son importantes porque se
pretendía correlacionar con la variabilidad de los hidrometeoros.
Sobre el Golfo de México, los reanálisis (Kalnay et. al., 1996) indican que las
anomalías de la TSM media anual tienen una extensión variable. La localización y
extensión de las anomalías son fluctuantes (Houghton y Tourre, 1992).
Contreras (2003), en el periodo 1961-1991, dividió tales anomalías en cinco
categorías en las que se agrupa toda la climatología de las anomalías de la TSM
en el Golfo de México: anomalías positiva en todo el GM, anomalías negativas en
2
Heladas que ocurren fuera del periodo anual en que se esperan heladas, por ejemplo el durante el verano.
7
todo el GM, anomalías positivas en la región norte (Lat. > 26º N) y negativa al sur
(Lat. <26º N), anomalía positiva al este (Lon. > 258º E) y negativa al oeste (Lon. <
258º E) y finalmente una anomalía indistinta.
El análisis de Contreras (2003) es muy general, ya que toma como dominio todo el
GM, por lo que si se quiere hacer un análisis más detallado se debe trabajar con
una región más pequeña para así, poder descubrir qué factores de anomalías
próximos a las costas de Veracruz están influyendo más.
Contreras (2003) recalca la existencia de un patrón indistinto de la TSM y esto es
una componente que introduce incertidumbre a los pronósticos de heladas.
La radiación saliente de onda larga es la variable que ha demostrado vincularse
mas con las heladas, se ha dicho en otros artículos (Allan, 2009), pero no se ha
analizado esta variable y su impacto en la zona de estudio.
Según Miranda y colaboradores (2010), para el territorio veracruzano, se da una
disminución de precipitación anual bajo condiciones de El Niño, principalmente en
el norte y centro del estado. Mientras tanto, condiciones de La Niña traen consigo
precipitaciones normales e incluso por encima de ella en todo el territorio
veracruzano, más aún en el sur del estado, en aparente contradicción con los
resultados de Magaña et. al., (2003); dicha contradicción se debe, probablemente,
al uso de datos anuales en vez de estacionales.
1.3 HIPÓTESIS
La temperatura de la superficie del mar sobre las regiones definidas como S1 y S2
situadas en el Golfo de México frente a las costas centrales del estado de
Veracruz (Figura 1), presentan una alta correlación con el periodo libre de heladas
y con las anomalías del número de heladas al año sobre la zona montañosa
central del estado de Veracruz.
8
Figura 1. Regiones de estudio S1 y S2 sobre el Golfo de México.
1.4 OBJETIVOS
Analizar el comportamiento del grado de sensibilidad estadística entre las
anomalías de las heladas meteorológicas y las anomalías de la temperatura de la
superficie del mar.
En particular, se busca determinar si una redefinición espacial de la zona de
estudio en el Golfo de México (en base a la región de estudio del estudio de
Contreras del 2003) lograría impactar significativamente en los coeficientes de
correlación del número de heladas contra anomalías de temperatura superficial del
océano
y
anomalías del periodo libre de heladas contra las anomalías de
temperatura superficial del océano.
Esto se sustenta en que la selección de una región más específica del Golfo de
México (Hamilton et al., 1999), arrojaría una mayor concordancia con el dominio
espacial medio por debajo de la ruta de los frentes fríos (DiMego et. al., 1976).
9
1.5 GENERALIDADES
Para comprender el presente análisis es necesario conocer algunos conceptos
básicos de meteorología sobre heladas y de algunos fenómenos climáticos, así
como algunos conceptos de estadística descriptiva, por lo que a continuación se
describen brevemente.
1.5.1 DEFINICION DE HELADAS
Existen varias definiciones de una helada, se puede decir que una helada ocurre
cuando la temperatura del aire cercano a la superficie del terreno disminuye a 0 °C
o menos, durante un tiempo mayor a cuatro horas (Fuentes, 2000). Otra definición
de helada nos dice que es un fenómeno climático que consiste en un descenso de
la temperatura ambiente a niveles inferiores al punto de congelación del agua y
hace que el agua o el vapor que está en el aire se congele depositándose en
forma de hielo en las superficies.
La severidad de una helada depende de la disminución de la temperatura del aire
y de la resistencia de la vegetación.
1.5.2 TIPOS DE HELADAS
Convencionalmente, y dependiendo de la fecha en que se presentan las heladas,
éstas pueden ser de tres tipos (Torres, 1995):
Invernales: En general producen daño moderado a las plantas.
Otoñales: afectan a algunos cultivos, principalmente a los que se encuentran
“tiernos” en ese tiempo.
Primaverales: son las más dañinas pues afectan a las plantas durante su periodo
más activo.
10
Atendiendo a la apariencia de los cultivos expuestos a las bajas temperaturas del
aire se tienen dos tipos de heladas: la blanca y la negra. El contenido de humedad
en las masas de aire determina estos tipos de heladas. La helada blanca se
origina cuando estas masas de aire son húmedas; en cambio, cuando tienen poco
contenido de vapor de agua, se forma la helada negra.
Si durante el enfriamiento que tiene lugar en las partes bajas de la atmósfera, el
suelo y las plantas, existe suficiente humedad en el aire, puede formarse el rocío,
que es la condensación del vapor de agua en forma de pequeñas gotitas. Al
continuar el descenso de la temperatura estas gotitas se congelan, formando
pequeños cristales de hielo, que dan un color blanco a las superficies.
Al disminuir la temperatura del aire, la humedad relativa aumenta, hasta que, a
una determinada temperatura a la que se llama punto de rocío, el aire alcanza su
saturación de vapor de agua y se condensa en forma de rocío. La temperatura a la
que alcanza el punto de rocío depende de la cantidad de humedad del aire.
Cuando se alcanza el punto de rocío a 0 ºC o menos, el vapor de agua se
condensa directamente en gotas de agua; es a lo que se le llama escarcha. En
ambos casos se dice que se ha producido una helada blanca, ya que tanto los
vegetales como el suelo presentan el color blanco que les da el hielo.
Una helada negra se desarrolla cuando el aire está excesivamente seco y la
temperatura del punto de rocío bajo de 0 ºC no se alcanza, sin embargo, los
cultivos si son dañados y al día siguiente o poco tiempo después, la plantas
presentan manchas necróticas en sus partes afectadas.
En este tipo de heladas, no se congela el vapor del aire, pero se puede congelar la
savia de las plantas o del agua de sus tejidos; al congelarse el agua se origina un
incremento de su volumen, que deriva en el rompimiento y quemaduras del follaje.
Estas heladas causan daños más severos que las blancas (García-Cueto, 1986)
11
1.5.3 CLASIFICACIÓN DE HELADAS
Según las condiciones meteorológicas que las originan, las heladas se clasifican
en:
a) Heladas por advección
Esta clase de heladas se produce como consecuencia del desplazamiento
horizontal de aire frío. Cuando grandes masas de aire frío de origen continental
llegan a una región hasta de 100 km2, ubicada en las partes bajas de las
montañas, en las cañadas o en valles. Se presentan indistintamente en el día o
noche. Ellas van acompañadas de vientos moderados a fuertes
(velocidades
mayores de 15 km/h) y durante ellas no existe inversión térmica. Los cultivos se
enfrían por contacto y los daños que sufren dependen de su naturaleza y etapa en
que se encuentre su desarrollo. Los daños en los cultivos se deben al continuo
movimiento de aire frío sobre ellos, por lo que es muy difícil protegerlos contra
esta clase de helada Esta helada se puede formar también cuando no hay viento,
el cielo está despejado, existe una baja concentración de vapor de agua en el aire
y aparecen fuertes inversiones térmicas cercanas a la superficie.
b) Heladas por radiación
Se producen como consecuencia de la radiación del calor contenido en la
superficie terrestre durante la noche. Como se mencionó, durante el día el suelo
se calienta, pero al anochecer pierde calor por radiación, con mayor cantidad en
las noches largas de invierno; por ello, las heladas más severas ocurren en esta
estación del año.
Los lugares más propensos a la formación de heladas por radiación son tanto los
valles como las cuencas y hondonadas próximas a las montañas. Ello se debe a la
acumulación del aire frío que desciende durante la noche. Se originan con cielo
despejado, cuando el aire cercano a la superficie del suelo tiene una humedad
relativa baja y disminuye aún más por la llegada de un viento con aire seco
(Fuentes, 2000).
12
c) Heladas por evaporación
Se producen cuando la superficie terrestre y las plantas están recubiertas de
agua de lluvia o de rocío y la temperatura sobrepasa muy poco a 0ºC. Si en estas
circunstancias se evapora el agua, la temperatura puede bajar por debajo de 0ºC.
Este tipo de heladas son frecuentes en primavera, después de amanecer; cuando
el calor del sol evapora el rocío que recubre las plantas. En este caso es frecuente
que se hielen las flores y los frutos recién formados en la parte de los árboles
orientados al saliente (Fuentes, 2000).
1.5.4 ELEMENTOS METEOROLOGICOS PARA SU FORMACIÓN
El estado de la atmósfera se manifiesta a través de elementos del tiempo, como
son la temperatura, la precipitación, la humedad, la dirección y velocidad del
viento, la presión atmosférica, la nubosidad, la radiación solar y la visibilidad.
Éstos varían de un lugar a otro y a lo largo del tiempo.
Los principales elementos del tiempo que influyen en la formación de las heladas
son el viento, la temperatura, la nubosidad, la humedad atmosférica y la radiación
solar (Matías et. al., 2008):
El viento es fundamental para que se desarrolle una helada, pues cuando hay
corrientes de aire se mezcla el aire frío, que se encuentra cercano al suelo, con el
más caliente que está en niveles superiores, lo que hace más difícil el desarrollo
de una helada. Por tanto, una de las condiciones que favorece la ocurrencia de
heladas es la ausencia de viento.
La temperatura del aire disminuye conforme aumenta su distancia a la superficie
del suelo. Sin embargo, existe una inversión térmica cuando la temperatura es
mayor
conforme
aumenta la elevación. Diversas condiciones meteorológicas
producen las inversiones térmicas; cuando se presenta una inversión térmica, las
13
capas de aire son arrastradas por otras descendentes y más frías. Este fenómeno
se manifiesta en los valles, principalmente en invierno y está asociado con los
cielos despejados y temperaturas bajas cercana a la superficie de la Tierra.
Cuando el cielo está cubierto por nubes, éstas disminuyen la pérdida de calor del
suelo por radiación hacia la atmósfera y devuelven parte de ese calor a la Tierra.
Para que ello ocurra, la temperatura del aire en movimiento debe ser mayor a la
del punto de rocío (la temperatura a la cual el aire no admite más humedad).
Cuando sigue descendiendo la temperatura puede llegar a los 0°C y el vapor de
agua que contiene produce una capa delgada de hielo en la superficie de la tierra,
que se conoce como escarcha blanca.
Cuando disminuye la temperatura a los 0° C o menos, y el viento es escaso, el
vapor de agua contenido en el aire, se condensa; si la humedad es abundante,
ésta produce niebla y cuando tiene poco contenido de humedad, se forma la
helada. Por ello una gran humedad atmosférica reduce la probabilidad de
ocurrencia de heladas. Cuando se presenta una helada, en los cuerpos de agua
de una zona y en objetos sobre el terreno se pueden formar capas de hielo.
Una cantidad de radiación solar es absorbida por la superficie de la Tierra y otra
es devuelta desde su superficie a la atmósfera (radiación reflejada). Durante el
día, el suelo retiene el calor y durante la noche lo pierde; estos procesos
dependen de la nubosidad y del viento que existan sobre ciertas regiones del
planeta (Figura 2). Cuando los días son más cortos y las noches más largas,
aumenta la ocurrencia de heladas; aunque exista una menor acumulación de calor
en el suelo, habrá un mayor tiempo para que se transmita hacia el aire. Las
heladas se pueden agrupar desde los puntos de vista de origen climatológico,
época de ocurrencia o aspecto visual. Algunas de las categorías se relacionan
entre sí.
14
Figura 2. Enfriamiento que favorece la formación de heladas.
3
1.5.5 PERIODO LIBRE DE HELADAS
El periodo libre de heladas se define como el periodo de días que transcurren
desde la última helada de un periodo hasta la primera helada del periodo siguiente
(Torres, 1995). Para su análisis es necesario tener un periodo de registro mayor a
25 años, para determinar las fechas de la helada tardía o la última helada de cada
año.
Éste puede determinarse siguiendo los siguientes puntos:
1. Determinar las fecha promedio de la última helada, se numeran las días del
año de 1 a 365 o 366, si es bisiesto, calculando el promedio de la última
helada sólo con los años donde se hayan presentado éstas.
2. Determinar la fecha de inicio de las heladas.
3. Establecer la fecha extrema de la primera helada.
4. Determinar el periodo libre de heladas. Para esto se requiere que los años
que no presenten ocurrencias de heladas sean años libres del fenómeno, si
transcurrieron unos años sin la presencia del fenómeno deberán aparecer
períodos con más de 365 días o 366 si son bisiestos.
3
www.meted.ucar.edu (Consultada agosto 2012)
15
Cabe mencionar que no siempre el comportamiento real del periodo libre de
heladas puede calcularse siguiendo los pasos antes mencionados, debido a que
no es posible definir una fecha de la última y primer helada, ya que están
distribuidas a lo largo de todo el año. Este tipo de casos son catalogados como
casos indistintos, pues no nos ofrecen evidencia suficiente para hacer una
clasificación. Más adelante se detallan este tipo de casos.
1.5.6 EL FENOMENO “LA NIÑA”
La agricultura en el estado de Veracruz depende en gran medida de condiciones
climáticas óptimas, que como se mencionó anteriormente, pueden ser perturbadas
por fenómenos como El Niño Oscilación del Sur (ENSO). Afectaciones a la
agricultura de la región debido a ENSO no sólo se asocian al exceso o déficit de
lluvia sino también a la presencia de eventos tales como heladas y granizadas
durante fases críticas del desarrollo de los cultivos. Tales asociaciones entre
ENSO, heladas y granizadas con impacto en el cultivo del maíz han sido
identificadas por Contreras (2003).
La Niña es un fenómeno climático que forma parte de un ciclo natural global
el clima conocido como ENSO. Este ciclo global tiene dos extremos: una fase
cálida conocida como El Niño y una fase fría, precisamente conocida como La
Niña. Estos ciclos tienen un período medio de duración de aproximadamente
cuatro años, aunque en el registro histórico los períodos han variado entre 2 y 7
años.
El paso de un extremo al otro se ve influido por una estrecha relación entre la
temperatura de la superficie del mar y los vientos. Cuando existe un régimen
de vientos alisios fuertes desde el Este, las temperaturas ecuatoriales se enfrían y
comienza la fase fría o La Niña. Cuando la intensidad de los alisios disminuye, las
temperaturas superficiales del mar aumentan y comienza la fase cálida, El Niño.
Cualquiera de ambas condiciones se expande y persisten sobre las regiones
16
tropicales por varios meses y causan cambios notables en las temperaturas
globales, y especialmente en los regímenes de lluvias a nivel global.
La Oscilación del Sur es la componente atmosférica de ENSO, e implica el subir y
bajar de la presión en la superficie a través del Pacífico ecuatorial. Aunque no
queda claro si El Niño provoca la Oscilación del Sur o viceversa, o sí sabemos que
la observación de una anomalía en uno de estos fenómenos auspicia la llegada
del otro (McPhaden, 2002).
4
Figura 3. Mapa de la posición de Darwin y Tahití .
La Oscilación del Sur se refiere a una oscilación en la presión atmosférica entre el
Sureste
y
el
Suroeste
de
aguas
del Pacífico
(entre
Tahití
y
Darwin
respectivamente) (Figura 3). Cuando las aguas del este del Pacífico incrementan
su temperatura, la presión atmosférica sube en el oeste del Pacífico y cae en el
este. Esta caída de presión es acompañada por un debilitamiento de
los vientos del Este5.
Para la parte centro y sureste del país, El Niño es conocido como el periodo seco
y La Niña como el frío. La Niña se caracteriza por anomalías negativas de la
temperatura del mar, mientras que El Niño por temperaturas oceánicas
4
http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?tab=5&page=2.1.2
(Consultada noviembre 2013).
5
http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?tab=5&page=2.1.0
(Consultada noviembre 2013).
17
inusualmente por encima de lo normal sobre la zona ecuatorial del océano
Pacífico6 (Figura 4).
Figura 4. TSM media de un periodo y anomalías de TSM para un episodio La Niña intenso.
7
Los episodios de La Niña, al igual que el fenómeno de El Niño son producto, entre
otros factores, de cambios a gran escala en los vientos atmosféricos sobre el
océano Pacífico (Figura 5), incluyendo un incremento en la intensidad de
los vientos alisios del Este (Este-Oeste) en la atmósfera baja sobre la parte
oriental del océano Pacífico en Sudamérica, y de los vientos del oeste en la
atmósfera superior. Estas condiciones reflejan cambios significativos en la
circulación ecuatorial de Walker8.
6
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml (Consultada
julio 2012).
7
http://www.meted.ucar.edu (Consultada agosto 2012).
8
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.shtml (Consultada julio
2012).
18
9
Figura 5.Condiciones del viento y termoclina durante evento de La Niña.
Durante
un
episodio
de
La
Niña,
es
típico
observar
condiciones
más secas respecto a lo normal sobre la parte centro-ecuatorial del océano
Pacífico, debido a un debilitamiento de la corriente en chorro entre los meses de
diciembre y febrero, y por el fortalecimiento de los sistemas monzónicos en
Australia , el Sudeste de Asia, América del Sur, Centroamérica y África.
En las primeras fases de los episodios de La Niña, la termoclina se localiza a poca
profundidad respecto a lo habitual, principalmente en los sectores centrales del
océano Pacífico y frente a las costas de América del Sur (Ecuador, Perú y Chile).
Durante la fase madura la termoclina gradualmente se profundiza en la parte
occidental del Pacífico y en el sector central en las últimas fases de los episodios.
En la parte central de México, durante el invierno de años normales, el clima es
modulado parcialmente por los frentes fríos y lluvias invernales. Durante años de
El Niño, la circulación media invernal es alterada, provocando cambios en la
9
http://www.meted.ucar.edu (Consultada agosto 2012).
19
posición de la corriente en chorro de latitudes medias y subtropicales, las cuales
se desplazan hacia el sur alrededor de 500 Km (Magaña y Quintanar, 1997).
Según Magaña (2004), dado que los sistemas de latitudes medias utilizan esta
corriente en chorro para adquirir energía, el paso de frentes fríos se hace más
frecuente y con ello se tienen más lluvias invernales en el norte y centro del país, e
incluso la península de Yucatán, mientras que en Veracruz y Chiapas y Guerrero,
las condiciones tienden a ser de casi normales a una disminución ligera de la
precipitación (Figura 6 a).
Figura 6. Patrón compuesto de anomalías de precipitación (mm/día) y temperatura de la superficie (°C)
respectivamente, durante inviernos a) y c) El Niño (1965-66,1972-73,1982-83,1986-87,1991-92,1997-98) y
b) y d) La Niña (1964-65, 1970-71,1973-74, 1988-89, 1998-99), (Fuente: Magaña, 2004).
Durante años La Niña, las anomalías de precipitación de invierno presenta un
patrón opuesto al observado durante años de El Niño, con disminución de
precipitación en el norte y centro del país, así como en la península de Yucatán,
20
mientras que se presenta un ligero incremento de la misma sobre Veracruz,
Chiapas y Guerrero (Figura 6 b).
La presencia anómalamente continua de frentes fríos durante inviernos de El Niño,
provocan que las temperaturas en gran parte del país estén por debajo de lo
normal (Figura 6 c), llegando a producirse nevadas en la sierras e incluso, en la
parte central de México. Las nevadas de 1997 en Jalisco, Guanajuato y el Distrito
Federal se consideran eventos extraordinarios, resultado de El Niño. Durante años
La Niña las anomalías de temperatura de superficie (Figura 6 d) parecen opuestas
a las observadas durante años de El Niño (Magaña, 2004).
En los años El Niño la actividad de nortes tiende a aumentar, en comparación con
años La Niña. Sin embargo, al parecer tal aumento no necesariamente se refleja
en un aumento de las precipitaciones en la región, más bien incrementa la entrada
de aire frío al país, resultando en inviernos más fríos (Magaña, 2004).
En México, durante el verano El Niño provoca que las lluvias en la mayor parte del
país disminuyan (Figura 7 a), llegando con frecuencia a producir sequías
(Magaña, 2004).
Durante veranos de La Niña, las lluvias en la mayor parte de México son cercanas
a lo normal, pudiendo incluso ser anómalamente intensas (Figura 7 b). Varios son
los factores que resultan en mayores lluvias, pero quizá el más importante sea la
actividad de ondas del este y los huracanes en el Caribe y Golfo de México
(Magaña, 2004). Véase por ejemplo el cambio en la anomalía de las lluvias en los
estados de Veracruz y Tamaulipas. Como en el caso de invierno sin embargo, las
anomalías en precipitación durante El Niño no son exactamente opuestas a las
observadas durante La Niña, como sucede en Sinaloa y partes de Sonora.
21
Figura 7. Patrón compuesto de anomalías de precipitación (mm/día) y temperatura de la superficie (°C)
respectivamente, durante veranos de a) y c) El Niño (1965, 1972, 1982, 1986, 1991, 1997) y b) y d) La Niña
(1964, 1970, 1973, 1975, 1988, 1998), (Fuente: Magaña, 2004).
La disminución en la densidad de nubes sobre México permite el aumento en la
cantidad de radiación que llega a superficie con lo que se registran temperaturas
por encima de lo normal en gran parte del territorio durante veranos El Niño
(Figura 7 c). El contraste entre anomalías de temperatura de superficie durante
veranos El Niño y La Niña (Figura 7 d) tiene que ver en cierta medida con la
cubierta nubosa en unos y otros periodos. Una disminución en la cantidad de
humedad sobre el altiplano, puede resultar en mayor enfriamiento radiativo y
heladas inesperadas sobre el centro de México (Magaña y Morales, 1998).
En años de La Niña, las lluvias parecen estar alrededor o por encima de lo normal
en gran parte de México, pero especialmente en el noreste del país (Figura 7 b).
La respuesta de las lluvias a La Niña parecen casi opuestas a las observadas
durante El Niño, aunque como se ha mencionado, los patrones de anomalías no
22
son exactamente inversos (por ejemplo, en la región del monzón mexicano). Debe
recordarse que además de El Niño, existen factores que influyen en las lluvias de
verano en México como la temperatura de la superficie del mar tanto en el Pacífico
Mexicano (Magaña et. al., 1999), como en el Caribe (Enfield y Mayer, 1996); la
circulación media, y la humedad en el suelo (Sud et. al., 1996).
La disminución de las lluvias en México durante años El Niño, principalmente en la
región del noreste, está asociada con el decremento en el número de huracanes
en el Caribe y Golfo de México (DeMaria y Kaplan, 1994). Esta relación entre El
Niño y los huracanes del Atlántico es significativa.
Mosiño y Morales (1988) encontraron que el número de huracanes en el Atlántico
disminuye durante años El Niño, lo que provoca un déficit de lluvias en la parte
central de México. Tal relación entre El Niño y el número de huracanes en el
Atlántico fue originalmente propuesta por Gray (1984). Al parecer, El Niño no
afecta el número de huracanes en el Pacífico nororiental.
No es posible saber en qué lugar del Atlántico se formaran más huracanes en
años La Niña, si tenderán a seguir trayectorias más cercanas o alejadas de las
costas mexicanas o si serán fuertes o débiles, aún y cuando todo esto se intenta
pronosticar (Gray et. al. 1984). Evidentemente, un mayor número de huracanes en
el Atlántico aumenta las posibilidades de que estos toquen territorio mexicano
aumentando las lluvias de verano.
1.5.7 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN LINEAL DE PEARSON10
Usualmente el término coeficiente de correlación suele usarse para referirse al
"coeficiente de correlación lineal producto-momento de Pearson" entre dos
variables X y Y.
10
Wilks (2005)
23
Una forma de ver el coeficiente de correlación de Pearson es como la razón de la
covarianza de la muestra de dos variables al producto de dos desviaciones
estándar donde las variables primas denotan anomalías o resta de los valores
medios. Note que la varianza es un caso especial de covarianza (numerador en la
ecuación 1.1), con X=Y.
(1.1)
El coeficiente de correlación producto-momento de Pearson no es sólido ni
resistente. No es sólido porque las fuertes pero no-lineales relaciones entre las
dos variables X y Y pueden no ser reconocidas. No es resistente ya que puede ser
extremadamente sensible a uno o pocos pares de parejas de puntos periféricos,
sin embargo se usa a menudo porque su forma se adapta bien a la manipulación
matemática y porque es estrechamente asociado con el análisis de regresión.
El corazón del coeficiente de correlación de Pearson es la covarianza entre X y Y
en el numerador de la ecuación (1.1). El denominador es en efecto sólo una
constante de escala y es siempre positiva. Por lo tanto, la correlación de Pearson
es esencialmente una covarianza no-dimensionalizada.
Considere la nube hipotética de puntos de datos (x, y) en la Figura 8, que muestra
una correlación positiva. Las dos líneas perpendiculares que pasan a través de las
dos
medias
de
la
muestra
definen
cuatro
cuadrantes,
etiquetadas
convencionalmente con números romanos. Para los puntos en el cuadrante I,
tanto el valores x e y son más grandes que sus respectivos medios (x0 > 0 y y0 >
0), de modo que ambos factores se multiplican serán positivos.
24
Figura 8. Hipotética nube de puntos en dos dimensiones, ilustra el mecanismo de correlación del
coeficiente de Pearson. Las dos medias de las muestran diveden el plano en cuatro cuadrantes,
numerados de I - IV.
Por lo tanto los puntos en el cuadrante I contribuyen términos positivos a la suma
en el numerador de la ecuación (1.1). Del mismo modo, para los puntos en el
cuadrante III, tanto x como y son más pequeños que sus respectivas medias (x0 <
0 y y0 < 0) y otra vez el producto de sus anomalías serán positivos. Por lo tanto los
puntos en el cuadrante III también contribuirán con términos positivos a la suma en
el numerador. Para los puntos en los cuadrantes II y IV, una de las dos variables X
y Y está por encima de su media. Por lo tanto el producto en el numerador de la
ecuación (1.1) será negativo para los puntos en los cuadrantes II y IV, y estos
puntos contribuirán términos negativos a la suma (Wilks, 2005).
En la Figura 8 la mayoría de los puntos se encuentran en cualquiera de los
cuadrantes I y III, y por lo tanto la mayor parte de los términos en el numerador de
la ecuación (1.1) son positivos. Sólo los dos puntos en los cuadrantes II y IV
contribuyen términos negativos, y estos son pequeños en valor absoluto desde
valores x y y están relativamente cerca de sus respectivas medias. El resultado es
una suma positiva en el numerador y por lo tanto una covarianza positiva. Las dos
desviaciones estándar en el denominador de la ecuación (1.1) deben ser siempre
positivas, lo que da un coeficiente de correlación positiva global para los puntos en
la Figura 8. Si la mayoría de los puntos habían sido en los cuadrantes II y IV, la
25
nube de puntos haría pendiente hacia abajo en lugar de hacia arriba y el
coeficiente de correlación sería negativo. Si la nube de puntos era más o menos
uniformemente distribuida entre los cuatro cuadrantes, el coeficiente de
correlación sería cercano a cero, ya que los efectos positivos y negativos de los
términos de la suma en el numerador ecuación (1.1) tenderían a cancelarse.
Otra forma de ver el coeficiente de correlación de Pearson se produce al mover las
constantes de escala en el denominador (la desviación estándar), dentro de la
suma del numerador. Esta operación demuestra que la correlación de Pearson es
(casi) el producto medio de las variables después de la conversión a anomalías
estandarizadas.
Existen algunos fenómenos, fuertemente cargados de componentes aleatorios, no
suelen ser posible establecer relaciones funcionales exactas. Dado un cierto valor
en la variable x no encontraremos uno y solo un único valor en la variable y. Se
trata de una correlación positiva pero no perfecta.
26
CAPÍTULO 2
2.1 ZONA DE ESTUDIO
La zona de estudio para este trabajo es la zona montañosa central del estado de
Veracruz, ubicada entre los 19º 23´ y 19º 48’ N y los 97º 19´ y 97º 59’ W, en donde
están distribuidas de manera no uniforme diez estaciones climatológicas con las
cuales se realizó el análisis (Figura 9).
Figura 9. Mapa de la zona de estudio (cuadro) y ubicación de las estaciones analizadas (triángulos), así
como una ciudad de referencia (círculo). Los contornos representan la topografía (en metros).
Así mismo, se estudian dos regiones sobre el Golfo de México, S1 y S2, que
abarcan a partir de la costa, desde las franjas de latitud de 22º a 24º N hasta la
longitud de 96º O y de 20º a 22º N hasta la longitud de 95º O respectivamente, las
cuales se pueden ver en la Figura 10.
27
La selección se las regiones S1 y S2, parten de Contreras (2003), quien como ya
se mencionó anteriormente, reporta ciertos patrones típicos de anomalías de la
TSM del GM. En la correlación ahí calculada, no se llega a un resultado claro,
probablemente debido a que su zona de estudio fue una región muy grande (Golfo
de México). De tal modo, con la finalidad de establecer una mejor correlación se
procedió a reducir tal dominio a las regiones S1 y S2. Asumiendo que las regiones
próxima a las costas de Veracruz serían buenas candidatas para someterla a
análisis.
Ambas regiones se ubican en la zona principal de liberación de anillos cálidos de
la Corriente de Lazo, la cual asciende de Sur a Norte dentro del GM, por lo que
ambas regiones se ubican ligeramente al Norte de la zona de análisis continental.
Figura 10. Regiones de estudio S1 y S2 en el Golfo de México.
2.2 CLIMATOLOGÍA DE LA ZONA DE ESTUDIO
Las condiciones climáticas para el estado de Veracruz van desde el cálido
húmedo en el sur hasta el cálido semiseco en el norte y en el centro del estado,
28
pasando por las condiciones templadas y frías de la montaña. Debido a la
ubicación y complejidad orográfica -ya que incluye la Sierra Madre Oriental que se
une con el Eje volcánico transversal en el centro de Veracruz- presente en la
región de estudio, la zona cuenta con climas tropical y semiárido (Ruiz, et. al.,
2010).
En primer lugar, la zona de estudio se encuentra situada en latitudes tropicales,
por lo cual está bajo el régimen de los alisios. Desde el punto de vista orográfico, y
debido a que la zona de estudio es escarpada, induce a embalses,
encañonamientos, elevamientos forzados del aire, desviaciones y demás
variaciones que modifican sustancialmente los efectos de las tormentas y las
masas de aire que afectan la región y a su vez impiden condiciones climáticas
homogéneas. El mar provee humedad a barlovento de la Sierra Madre Oriental; a
estas regiones llegan dos tipos de masas de aire: el aire tropical en el verano y las
masas polares en los meses centrados en invierno.
Aunque llueve en invierno, las lluvias más intensas ocurren en verano, y de forma
general se puede decir que la temporada de lluvias comienza en junio, terminando
en octubre (Magaña, 1999). El mes más lluvioso es septiembre, mes posterior a la
sequía intraestival o canícula que, al igual que en otras partes del país, en el
estado ocurre en agosto (Ruiz, et. al., 2010).
Contreras (2003) encontró que las tormentas de verano dominan por su cuantía
sobre otras condiciones y formas de hidrometeoro, con 4 dia·mes-1 durante un
periodo de siete meses.
Las lluvias de verano están asociadas a una gran variedad de estructuras
meteorológicas entre las que destacan: las ondas del este y los huracanes en el
Golfo de México. En todos los casos los máximos de precipitación corresponden a
sistemas montañosos.
29
En términos de dinámica atmosférica, en el período de invierno se presentan
ciclones de gran escala en latitudes medias que afectan el norte del país y que en
ocasiones se propagan hacia el Sur, sobre el Golfo de México y el Sureste,
provocando sobre la región bajas de temperatura, lluvias, heladas y hasta nevadas
(Magaña, 1999). Las heladas se presentan por lo general en la zona montañosa
central de Veracruz y normalmente comienzan en el otoño.
Según la climatología del Atlas del Patrimonio Natural, Histórico y Cultural de
Veracruz (Ruiz, et. al., 2010), la temperatura media anual observada de 19762005 en la zona de estudio, disminuye conforme más cerca se esté a las cimas.
Esta disminución hacia la sierra, claramente se debe al efecto orográfico, pues se
ubica en climas tropicales modificados por la orografía.
En invierno se alcanzan los mínimos de temperatura, incluso con presencia de
nevadas, siendo enero el mes más frío para la región, mientras que el más
caluroso es mayo (Magaña, 1999).
Las zonas más extremosas se ubican al occidente de la Sierra Madre y
eventualmente en las cimas de las montañas, hasta donde no logra llegar la
humedad proveniente del Golfo de México (Ruiz, et. al., 2010).
2.3 CARACTERISTICAS DEL GOLFO DE MÉXICO
El Golfo de México (GM) es una cuenca semicerrada. Su litoral abarca desde
Tamaulipas hasta Quintana Roo. Tiene en conjunto, una extensión de línea de
costa externa cercana a los 2 770 Km. Sin embargo, si se considera la extensión
de las márgenes internas de lagunas, estuarios, desembocaduras y barreras
costeras, a la cifra anterior deben sumarse 4 900 Km. más, alcanzando 7 670 Km.
La superficie del GM, (incluyendo el cuerpo de agua y los humedales costeros de
México y Estados Unidos) es de aproximadamente 1 942 500 km 2 (Day et. al,.
30
2004). Por lo anterior, el GM es considerado como el noveno cuerpo de agua más
grande del mundo. Su profundidad promedio es cercana a los 1 615 m, con un
volumen de agua aproximado de 2 434 000 km 3. Su cuenca de drenaje total es
cercana a los 5 180 000 km2, descargando más del 60% del agua dulce de
México, a través de más de 40% de su geografía continental.
La estacionalidad climática meteorológica en las costas del GM se caracteriza por
tres periodos constantes que se traslapan de manera relativa: un periodo de secas
de febrero a mayo; uno de lluvias de junio a octubre, con presencia de
depresiones tropicales, y uno de frentes fríos o “nortes” de octubre a febrero (Bello
et. al., 2009).
La Temperatura de la Superficie del Mar (TSM) promedio del Golfo de México es
de aproximadamente 27 ºC. Según Monreal y Salas (1997), el mínimo de TSM se
presenta generalmente durante los meses de febrero y el máximo en agosto
(Figura 11).
Figura 11. Climatología de de TSM del Golfo de México (1981-2010) para los meses de a) Febrero y b)
Septiembre (Fuente de datos: Reynolds 2002).
31
La circulación del Golfo de México está relacionada con la influencia de las aguas
cálidas y salinas que entran a través del Estrecho de Yucatán y salen por el de
Florida. Parte del agua que penetra al Golfo por el Canal de Yucatán se devuelve
por contra-corrientes. La circulación superficial del mismo está influenciada por la
actividad atmosférica, frentes fríos proveniente del Noroeste de EUA durante el
otoño-invierno y por vientos del sur y sureste durante el verano. También es
afectado por remolinos de mesoescala, que llegan de el este del Golfo, cuando
éstos interactúan con la pendiente (Zavala et. al., 2005)
A su paso por la cuenca del GM, una parte de la corriente forman anillos que se
desplazan al interior, los cuales tienen una circulación anticiclónica e influyen en
las aguas adyacentes generando movimientos en sentido opuesto, constituyendo
remolinos o giros ciclónicos. El resto de las aguas continúan su viaje hacia el
Estrecho de Florida formando un meandro. Este comportamiento configura una
franja ligeramente plegada hacia el este a manera de un cordón o lazo, de
ahí proviene su nombre: Corriente de Lazo. Esta corriente es un flujo de agua con
alta salinidad (36.7 UPS) y temperaturas superficiales durante el verano de 28 a
29 °C que se reducen en invierno a 25 y 26 °C (Monreal-Gómez y Salas de León,
1985). La Corriente de Lazo es la característica dominante de la circulación en el
este del GM. Esta sale por el estrecho de Florida para convertirse en la corriente
de Florida y posteriormente en la Corriente del Golfo. La corriente de lazo
episódicamente libera remolinos cálidos o anillos que generalmente se desplazan
hacia el Oeste de 2 a 5 Km. por día, con algunas corrientes intensas de hasta 1.7
a 2 m/s (Forristall et. al., 1992). También existen pequeños remolinos (de ambos
signos), así como la interacción entre la Corriente de Lazo, anillos y la topografía
(Hamilton et. al., 2002).
Los grandes remolinos en el GM son generados por el crecimiento del
mencionado meandro al punto que la corriente se encierra en si misma,
separándose de la corriente de Lazo que mantiene su continuidad. Los grandes
32
remolinos en el Mar Caribe están asociados a los flujos de entrada a través de las
islas que lo limitan al sureste11.
Los meses de invierno y verano son los más extremosos en el patrón de
circulación superficial. Durante el invierno se presentan las temperaturas más
bajas del ciclo anual, que resultan de los frentes polares y vientos fríos, por lo cual
la influencia cálida de la corriente de Lazo puede ser fácilmente observada
mediante las isotermas superficiales (Welsh y Inoue, 2000)
Cabe señalar que sobre la región más próxima al litoral este del país, se cuenta
con pocas boyas oceanográficas sobre la superficie total del Golfo de México
(Figura 12), por lo cual no existen suficientes datos observados de la TSM. Esta
información dispersa puede completarse de diferentes formas, como la estimación
de TSM a través de satélite, o
mediante los datos de reanálisis, entre otros
(Kalnay et al. 1996).
Figura 12. Boyas oceanográficas en tiempo real activas de la NOAA.
12
11
http://oceanografia.cicese.mx/GolfoMex/ocefisg.html (Consultada en septiembre 2012).
12
http://www.semarnat.gob.mx (Consultada enero 2013)
33
CAPÍTULO 3
3.1 DATOS
Para el presente análisis se trabajó con los datos de diez estaciones
climatológicas ubicadas en la zona montañosa central del estado de Veracruz las
cuales se muestran en la Tabla 1 y Figura 9. Se analizaron periodos variables para
cada estación, tomando los periodos más largos de años de registro.
Tabla 1.Estaciones climatológicas analizadas en el estudio.
Se utilizaron los datos de temperatura mínima de periodos 1950, 1954-1956,
1964-1965, 1970-1974, 1974-1976, 1988-1989, 1995-1996, 1998-2000, 20012002, 2007-2008 provenientes de las estaciones administradas por el Servicio
Meteorológico Nacional (SMN) y la Comisión Nacional del Agua (CNA)
Los datos de anomalías mensuales de TSM provienen de dos diferentes bases de
reanálisis, Dasilva SMD94 con una resolución de 1º X 1º y datos mensuales para
el periodo 1945-1993 (Da-Silva, 1994) y la segunda, Global Reyn_SmithOIv2 con
una resolución de 1º X 1º y datos mensuales para el periodo 1994-2008
(Reynolds, 2002). En ambos casos, de cobertura global.
Los periodos analizados corresponden a eventos elegidos de La Niña (Tabla 2) y
como ya se dijo, en este trabajo se intenta encontrar si existe una relación entre
las ΔTSM y las ΔPLH durante eventos de La Niña.
34
Tabla 2. Meses de inicio y fin del periodo de los eventos analizados.
Cabe señalar el hecho de que no todas las estaciones tienen el mismo número de
años de registro, por lo que el número de periodos con los que se trabajó varió
según la estación (Tabla 3). Estas fechas se extrajeron de la NOAA, quien
determina los meses de inicio de eventos de La Niña y El Niño por medio de
índices como el Índice Multivariado del ENSO (MEI, por sus siglas en inglés), el
Índice de Oscilación del Sur (SOI, por sus siglas en inglés), NIÑO3.4, etc.
Tabla 3. Eventos por estación climatológica.
35
Para este estudio se utilizó el SOI13, el cual es un importante indicador de la
evolución y la intensidad de El Niño o La Niña y se calcula utilizando las
diferencias de presión entre Tahití y Darwin.
Hay diferentes métodos para calcular el SOI. El método usado por la Australian
Bureau of Meteorology es el Troup SOI diferencia del nivel medio de presión
entre Tahití y Darwin.
Calculada mediante:
Donde,
Pdiff
=
(promedio de presión media a nivel del mar en Tahití para un mes) -
(promedio de presión media a nivel del mar en Darwin para un mes)
Pdiffav
= promedio anual (varios años) de Pdiff para el mes en cuestión.
SD(Pdiff) = desviación estándar (varios años) de Pdiff para el mes en cuestión.
Los valores positivos sostenidos del SOI superiores a +8 son típicos de un
episodio de La Niña, mientras que los valores negativos sostenidos de SOI por
debajo -8 menudo indican episodios de El Niño.
3.2 MÉTODO
El método de este trabajo considera las siguientes etapas:
Extracción de datos de temperatura mínima de CLICOM.
a) Manipulación de datos de estaciones climatológicas y de reanálisis con
Excel.
13
http://www.bom.gov.au/climate/glossary/soi.shtml
36
b) Cálculo de correlaciones de anomalías con Statistica.
Tanto los datos de temperatura mínima como los de ΔTSM se prepararon en el
formato de columnas: año, mes, día y valor.
En la nueva presentación, a la temperatura mínima se le procedió a aplicar filtros
lógicos para obtener únicamente los datos inferiores a 0 ºC, con el fin de identificar
las heladas que se presentaron en todos los eventos analizados.
Para facilitar la tarea de localización de la helada inicial y final del año se procedió
a graficar los datos anuales y finalmente se contó el número correspondiente al
PLH.
Cabe mencionar que se encontraron casos en los que no fue posible delimitar el
PLH, por lo que fueron declarados como casos indistintos y fueron aquellos en los
que los periodos entre helada y helada eran inferiores a 60 días. Éstos no se
consideraron en este análisis, ya que no es clara la existencia de PLH.
En la Figura 13 se muestra un caso en el que es difícil discernir si esta helada
corresponde a la temporada de heladas de 1994, o esta relacionada con un
proceso sub-sinóptico. Éste caso se consideró indistinto, por lo que fue excluido
del análisis.
Figura 13. Comportamiento de las heladas de 1994 en la estación de Zalayeta, Ver. Se muestra el caso
indistinto más común dentro del análisis. Heladas distribuidas a lo largo de todo el año en el que no se
observa claramente el establecimiento del PLH.
37
Por otro lado, los datos de anomalía de la TSM mensuales fueron descargados del
sitio web The International Research Institute for Climate and Society 14 (IRI), con
los cuales se hicieron promedios de los meses correspondientes a los periodos
con fenómeno de “La Niña”.
Finalmente se calcularon las correlaciones, entre las ΔNHA y las ΔTSM; así como
de la correlación entre las ΔPLH y ΔTSM.
Es importante mencionar que debido a que el presente trabajo se basa en el
análisis de correlaciones entre anomalías, y aunque existan varias maneras para
tratarlas, la que se considera más adecuada, por la facilidad de exploración (y
debido a que éstas no presentan una distribución homogénea sino irregular sobre
el GM) es el uso de correlaciones estadísticas.
El criterio que se consideró a nivel de una primera exploración, es el de contar el
número de casos más sobresalientes de correlaciones positivas y de correlaciones
negativas, para así poder redefinir la zona sobre el Golfo de México que
impactaría significativamente en los coeficientes de correlación de las ΔNHA vs.
ΔTSM y ΔPLH vs. ΔTSM.
14
http://iridl.ldeo.columbia.edu/
38
CAPÍTULO 4
4.1 RESULTADOS
A fin de conocer el comportamiento de SOI durante los periodos analizados, en las
figuras 14 y 15 se muestran los gráficos del SOI y la TSM para el periodo 19502008 de las zonas S1 y S2 respectivamente. En estas se comprueba que en todos
estos periodos, el SOI siempre es superior a +8, mientras que el comportamiento
de la TSM varía dependiendo de la época del año que se analice, por lo que oscila
entre 22 ºC y 31 ºC.
Sobre la zona de estudio la mayoría de las heladas se presentan generalmente
durante el otoño y el invierno, esto se apoya en los resultados de la Tabla 4 que
contiene la distribución anual de ocho de las diez estaciones de estudio, debido a
en la estación de Las Minas y Huatusco no se reportaron heladas durante los
eventos analizados, por lo cual se descartaron del análisis.
Tabla 4. Distribución media mensual 1970-2008 del número de heladas en las ocho estaciones de estudio.
Retomando el número de heladas al año, se encontró que conforme más próximas
están las estaciones al Cofre de Perote, el número de éstas incrementa, de este
modo se clasifican en dos grupos:
a) Estaciones con menos de 20 heladas meteorológicas al año: Atzalan, Altotonga,
Huatusco, Jalacingo, Las Minas y La Tembladera.
b) Estaciones con más de 20 heladas meteorológicas al año: Las Vigas, Perote,
Los Pescados y Zalayeta.
39
Figura 14. ΔTSM y SOI de la S1 del periodo 1950-2008. Los rectángulos marcan los periodos analizados (Datos de SOI 1950-2008 obtenidos de la NOAA).
Figura 15. ΔTSM y SOI de la S2 del periodo 1950-2008. Los rectángulos marcan los periodos analizados (Datos de SOI 1950-2008 obtenidos de la NOAA).
40
Con el fin de analizar de manera más detallada el comportamiento de las heladas
y su relación con las anomalías de TSM, las correlaciones se plantearon a dos
maneras diferentes, las cuales se explican enseguida.
4.1.1 CORRELACIÓN ΔNHA VS. ΔTSM
Tras calcular la correlación de las ΔNHA vs. ΔTSM sobre las zonas S1 y S2, se
encontró que la variación de los valores de la correlaciones entre ambas es muy
pequeño, las dos presentan un comportamiento bastante similar con variaciones
mínimas, la cual, en la mayoría de los casos, presenta diferencia de 0 a 0.3, sin
descartar la existencia de algunos casos que sobrepasan tal rango.
Durante la décadas de los 50’s se presentaron tres eventos de La Niña (Tabla 5).
Para la estación de Atzalan, la correlación de la ΔNHA vs. ΔTSM correspondientes
al evento 1 (1959-1951), presentaron una correlación negativa en ambas zonas
del Golfo, lo cual nos permite decir que si las ΔTSM son positivas, las ΔNHA
tenderán a decrecer, mientras que si ΔTSM son negativas, las ΔNHA tenderán a
incrementar, no en una forma directa, pero si en cierta proporción.
Tabla 5. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los periodos analizados durante la década de
los 50’s. Los números en azul señalan los valores más altos de las correlaciones.
Considerando el mismo periodo, la estación de Las Vigas presentan también
valores negativos en ambas zonas, pero los valores son inferiores a -0.5, lo cual
los hace relativamente menos significativos.
41
En todos los eventos analizados, la región S2 en el GM registró valores de TSM
mayores a los de la región S1, en este caso, de hasta 1 ºC, mientras que en las
estaciones se registraron heladas por encima de la media.
Durante el tercer evento analizado, Las Vigas presenta un valor cercano a 0.6 de
correlación de la ΔNHA vs. ΔTSM, lo cual indica que si ΔTSM es positiva, el
número de heladas incrementará, mientras que si ΔTSM es negativa, la cantidad
de heladas al año tenderá a decrecer.
Cabe señalar que los eventos que mostraron valores más altos de correlación se
presentaron, según la NOAA1, durante eventos débiles de La Niña. En el segundo
evento, donde no se presentaron valores significativos de la correlaciones, se
presentó durante un evento fuerte de La Niña.
En ésta ocasión, la región S2 en el GM, presentó valores mas altos de TSM de
hasta 2.5 ºC que la región S1, en tanto ambas estaciones (Atzalan y Las Vigas)
presentaron heladas por arriba de la media.
Tabla 6. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los periodos analizados durante la década de
los 60’s.
Durante la década de los 60’s, el único evento que se presentó fue con La Niña
débil y de pronta transición a evento El Niño. Los valores de correlación no se
consideraron significativos. Aunque se observa que en la mayoría de las
estaciones, las correlaciones fueron negativas, tanto en S1 como en S2 (Tabla 6).
1
http//www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.html
42
Considerando el comportamiento de la TSM, encontramos que ésta fue, en la
región del Golfo S2, hasta 1 ºC mayor que la registrada en la región S1, mientras
que en las tres estaciones analizadas se registraron un número de heladas por
debajo de la media.
En la década de los 70’s (Tabla 7), en el evento 5, Perote mostró la correlación
negativa más significativa, cual fue cercana a -0.6 para ambas regiones del Golfo
(S1 y S2), lo cual indica que para esta estación, conforme las la TSM presenta
valores por debajo de la media, el número de heladas anuales incrementará, y
viceversa.
Durante éste periodo, el número de estaciones analizadas incrementó a siete, de
las cuales seis presentaron valores negativos de correlación para las regiones en
el Golfo S1 y S2, mientras que la estación de Zalayeta, aunque valores cercanos
a cero, fueron positivos para ambas regiones del Golfo.
Tabla 7. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los eventos analizados durante la década de los
70’s. Los números en azul señalan los valores más altos de correlación.
En el evento 6, los valores de la correlación para las regiones S1 y S2 muestran
valores negativos significativos. Atzalan presenta valores próximos a -0.7, y
Altotonga a -0.6 para cada una respectivamente. Las Vigas presenta la correlación
más significativa durante este periodo, alcanzando -0.712, de este modo, cuando
la TSM está por debajo de la media, el numero de heladas en Atzalan aumentará.
43
Para el último evento de esta década, el evento 7, no presenta un comportamiento
tan generalizado como en periodos anteriores, ya que, aunque con valores de
correlación poco significativos, la variación de signo se hace más notoria. La
Tembladera presenta valores positivos, mientras que el resto de las estaciones
muestran valores negativos.
Cabe mencionar que los tres eventos analizados en esta década, sufrieron de
cambios de intensidad de La Niña, y que para los eventos 5 y 6, que son los que
presentan mayor significancia en las correlaciones, fueron eventos de moderado a
débil y de fuerte a débil respectivamente, mientras que en el séptimo (con poca
significancia en la correlación) fue un evento de débil a fuerte.
Durante ésta década, la TSM de la región S2 no rebasa 1 ºC la de la región S1,
mientras que en continente y en los tres eventos, las estaciones más próximas a la
montaña (Las Vigas, Perote, Tembladeras y Zalayeta) registran una disminución
anual de heladas, mientras que las estaciones más alejadas de la misma
(Altotonga, Atzalan y Jalacingo) presentan un incremento de éstas.
Tabla 8. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los periodos analizados durante la década de
los 80’s. Los números en azul señalan los valores más altos de las correlaciones.
En los 80’s (Tabla 8), los valores de correlación para las regiones S1 y S2
presentaron valores poco significativos y con signos variantes, pero a diferencia
del evento 9, donde ambas regiones S1 y S2 comparten el mismo signo para una
44
misma estación, en el evento 8, los signos de la correlación cambian de una
región sobre al Golfo a otra (S1 y S2).
La intensidad del evento de La Niña para los eventos 8 y 9, presenta la transición
de débil a neutro y fuerte a neutro para cada caso.
Como ya se había mencionado en párrafos anteriores, durante los últimos 20 años
los valores de correlación de ΔNHA vs. ΔTSM de las regiones S1 y S2, no solo
presentan mayor frecuencia de correlaciones altas, sino que presenta los valores
más altos de todos los años analizados.
Durante ésta década, la TSM de la región S2 para los eventos analizados, fue
nuevamente superior a la de la región S1, en tanto que las estaciones más
cercanas a la montaña presentan un aumento en el número de heladas anual,
mientras las estaciones al norte de la misma presentó disminución de heladas.
Dentro de la década de los 90’s se trabajó con dos eventos (Tabla 9). El evento
10 presenta el de mayor número de correlaciones altas del estudio, así como de la
correlación más cercana a la unidad, -0.950 y correspondiente a la correlación
entre ΔNHA de Pescados VS ΔTSM de la S2. De este modo, cuando la TSM está
por debajo de la media, el número de heladas anuales aumentó en una proporción
casi constante y viceversa.
Es importante mencionar que ésta estación (Los Pescados) también presenta una
alta correlación en la S1 de -0.830.
Durante el evento 11, solo las correlaciones de ΔNHA de Las Vigas y Pescados se
mantienen con un valor significativo, y en ambos casos son negativas, por lo tanto
a mayor temperatura de la superficie del mar sobre las regiones S1 y S2, el
número de heladas anuales disminuirá, y viceversa.
45
Tabla 9. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los periodos analizados durante la década de
los 90’s. Los números en rojo señalan los valores más altos de las correlaciones.
En general durante esta década, son cuatro las estaciones que presentan los
valores más altos de correlación ΔNHA vs. ΔTSM de las regiones en el Golfo S1 y
S2, estas son: Atzalan, Jalacingo, Las Vigas y Pescados. Todas éstas presentaron
correlaciones negativas.
Respecto a las intensidades de los eventos de La Niña durante los periodos de
ésta década, en ambas se dio un cambio de fase, en el periodo 10, en el cual
hubo una gran cantidad de correlaciones significativas, cambió de débil a neutro,
mientras que en el evento 11 de moderado a fuerte.
En esta década, nuevamente la TSM de la región del Golfo S2 es superior a la de
la región S1, pero en esta ocasión la diferencia es inferior a 0.8 ºC. Mientras tanto,
las estaciones más alejadas a las montañas presentaron un decremento en el
número de heladas, y las estaciones cercanas a la misma no presentaron un
patrón de comportamiento claro.
Finalmente, durante la década del 2000 (Tabla 10) se analizaron dos eventos
sobre ocho estaciones. En el evento 12, Atzalan y Altotonga presentan las
correlaciones de ΔNHA vs. ΔTSM para la región S1 más altas, con valores
46
cercanos a 0.9. Por lo que se espera que a mayor TSM, mayor sea el número de
heladas al año sobre tales estaciones.
Tabla 10. Correlaciones entre ΔNHA vs. ΔTSM S1 y S2 para los periodos analizados durante la década del
2000. Los números en azul señalan los valores más altos de correlación.
Para el último periodo analizado, el correspondiente a 2007-2008, sólo Las Vigas
presenta una correlación positiva significativa sobre la región S1, ésta está
ligeramente por arriba de 0.5. Mientras que en las demás estaciones, las
correlaciones, en su mayoría positivas, presentan valores inferiores a 0.5.
Cabe mencionar, que durante esta última década para los eventos 12 y 13, se
presentaron eventos de La Niña de intensidad variable. Para el primer caso, el
evento fue de débil a neutro y éste presentó valores altos de correlación, tanto
para S1 como para S2, mientras que en el periodo 13, el evento fue de moderado
a neutro y hubo solamente un valor de correlación mayor de 0.5.
En esta década, la TSM de la región del Golfo S2 fue superior a la de la región S1,
con diferencias entre una otra inferiores a 0.8 ºC. En tanto que la mayoría de las
estaciones muestran una disminución del número de heladas, a excepción de
Perote Zalayeta, quienes presentan incremento de éstas.
47
Analizando los signos de las correlaciones entre ΔNHA y ΔTSM respecto a los
periodos estudiados en regiones del GM S1 y S2 (Tabla 11), encontramos que en
la mayoría de éstos predominan los valores negativos (~60%).
Tabla 11. Signos dominantes de las correlaciones entre ΔNHA y ΔTSM durante los periodos analizados
para las regiones S1 y S2.
Cabe mencionar que más del 70% de los valores del coeficiente de correlación
superior a 0.5 (más significativos), son negativos, lo cual indica que la ΔTSM y
ΔNHA presentan un comportamiento inverso, si TSM está por arriba de su media,
el número de días con heladas estará por debajo de la suya y viceversa.
En cuanto a los signos de las correlaciones para las regiones en el Golfo S1 y S2,
no se nota el claro dominio de uno, por lo que no se puede calificar, mediante
éstos, a una como más sensible que la otra.
4.1.2 CORRELACIÓN ΔPLH VS. ΔTSM
En las siguientes tablas únicamente se muestran los signos de las correlaciones
entre ΔPLH y ΔTSM. Los valores de éstas son menores a 0.2, por lo que no se
encontró una relación directa entre ellas.
48
Durante la década de los 50’s (Tabla 12), en el evento 1 las anomalías de ΔPLH
vs. ΔTSM de las zonas S1 y S2 para Atzalan y Altotonga fueron positivas,
mientras que durante el evento 2 ambas fueron negativas.
Tabla 12. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 1950.
Es importante señalar que la TSM es mayor en la región del Golfo S2, durante
todos los eventos analizados.
El periodo libre de heladas, para ambas estaciones, no sufrió cambio alguno en su
duración. Esto probablemente se debe a que durante los 50’s no había gran
modificación en el medio ambiente de la región.
Tabla 13. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 1960.
Durante la década de los 60’s (Tabla 13), se presenta una correlación positiva en
las estaciones de Altotonga y Jalacingo, mientras que sobre Atzalan y Las Vigas
es negativa.
49
Nuevamente, analizando la duración del PLH durante los eventos de esta década,
se encontró que todas las estaciones sufren una disminución en la longitud de
éste.
Tabla 14. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 1970.
En la tabla 14 se muestra el comportamiento de las correlaciones para la década
de los 70’s. Es importante destacar que durante los tres eventos se presenta un
patrón de comportamiento similar en estaciones próximas; en el evento 5 Las
Vigas y Perote presentan correlaciones positivas, en el evento 6, Jalacingo y
Altotonga presentan valores negativos y en el evento 7, tanto Altotonga y
Jalacingo, como La Tembladera y Zalayeta presentan correlaciones negativas,
mientras que Las Vigas y Perote las presentan positivas.
A excepción de Zalayeta, en todos los eventos de la década, la longitud del PLH
decrementa. No se descarta que esto pueda deberse al cambio en los alrededores
de la estación climatológica, pues durante esta década se comienza la
urbanización de varios poblados del estado y con ello darse una modificación en la
medición de temperatura mínima.
En la década de los 80’s (Tabla 15), nuevamente encontramos comportamiento
similar entre estaciones cercanas. En el evento 8, es claro el dominio de
correlaciones negativas, y aunque los valores de correlación son muy pequeños,
50
esto indica que si la TSM es menor que la media, las heladas se concentraran
más hacia el principio y fin del año.
Durante el evento 9, estaciones más próximas a la montaña (Perote, Pescados,
Tembladeras y Zalayeta) presentan correlaciones positivas, lo que indica que si la
TSM es mayor que la media, el PLH incrementará, por lo que las heladas se
concentraran más hacia el principio y fin del año.
Tabla 15. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 1980.
En esta década, para las estaciones más próximas a la montaña, el PLH fue más
grande, esto sugiere que las heladas se presentaron en un periodo de tiempo
inferior. En el caso de las estaciones más alejadas de la montaña, las el PLH se
redujo, lo cual sugiere la presencia de heladas tempranas y heladas tardías.
En la década de los 90’s (Tabla 16), durante el décimo evento todas las
estaciones presentaron correlaciones positivas, indicando una distribución más
concentrada de heladas cuando las TSM está por arriba de la media; mientras que
en el evento 11 no se nota un patrón claro en su comportamiento.
51
Tabla 16. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 1990.
Finalmente, en la década del 2000 (Tabla 17), durante el periodo 13 las estaciones
más alejadas de la montaña (Altotonga, Jalacingo y Atzalan) presentan
correlaciones positivas, a diferencia de las estaciones más próximas a ésta (Las
Vigas, Perote y Pescados), que presentan correlaciones negativas.
Tabla 17. Correlaciones entre ΔPLH y las anomalías de ΔTSM de las zonas S1 y S2 para la década de 2000.
El comportamiento anterior es similar al encontrado en los datos observados. Para
las estaciones cercanas a la montaña presentan heladas mas concentradas al
inicio y fin del año, mientras que en las estaciones más lejanas a ésta, las heladas
se extienden más hacia el principio del otoño y principio de la primavera.
52
Analizando el dominio de signos de las correlaciones entre ΔPLH y ΔTSM
respecto a los periodos estudiados para zonas sobre el Golfo, S1 y S2 (Tabla 18),
encontramos que a diferencia de las correlaciones entre ΔNHA y ΔTSM, éstas
presentan un ligero predominio de los valores positivos para ambas zonas (~55%).
Tabla 18. Signos dominantes de las correlaciones entre ΔPLH y ΔTSM durante los periodos analizados
comparando las regiones S1 y S2.
Nuevamente se menciona que no se presenta una diferencia importante entre la
sensibilidad de las correlaciones respecto a la zona del océano que se analice, en
ambas (S1 y S2) se presenta un comportamiento muy parecido.
Según Magaña (2004), sobre la zona de estudio, tanto en continente como en las
regiones del GM, las anomalías de temperatura del aire durante eventos de La
Niña, ya sea en invierno o verano, son positivas. Tal vez este sea uno de los
factores implicados en que el decremento del PLH sea una constante en mayoría
de las estaciones analizadas.
53
CAPÍTULO 5
5.1 CONCLUSIONES
Se encontró que las zonas S1 y S2 muestran diferencias mínimas en los valores
del coeficiente de correlación, pero en general, la zona S1 presenta un
comportamiento ligeramente más estable (con cambios más suaves) que la zona
S2 (ver Apéndice I).
De manera puntual, se encontró que durante las primeras tres décadas
analizadas, las ΔNHA se mostraron más sensibles a los cambios de ΔTSM sobre
la región S1, mientras que durante las tres últimas, las ΔNHA presentaron una
relación ligeramente más sensible a las anomalías mostradas en la región S2.
Según la intensidad de los eventos de La Niña en cada periodo analizado, las
correlaciones entre ΔNHA y las ΔTSM en S1 y S2, no presentaron un patrón de
comportamiento que las relacione. En otras palabras, no se encontró que la
intensidad del evento de La Niña afecte los valores de las correlaciones.
Analizando los signos de las correlaciones entre ΔNHA y ΔTSM, se encontró que
dominan de los valores negativos sobre ambas zonas S1 y S2.
En el caso de las correlaciones entre las ΔTSM y las ΔPLH, las estaciones no
muestran una dependencia importante entre ambas anomalías; todos los casos
para ambas zonas presentan valores inferiores a 0.2. Pero el coeficiente de
correlación presentó un ligero predominio de los valores positivos para ambas
zonas en el GM.
Respecto a la redefinición espacial de la región de estudio en el Golfo de México
para hallar un impacto significativo en los coeficientes de correlación de ∆NHA con
∆TSM
y
∆PLH con ∆TSM, no se encontró una diferencia importante en tal
54
coeficiente, tal vez debido a que las porciones del Golfo con la que se trabajo eran
muy próximas la una a la otra.
55
APÉNDICE I
1. Atzalan
Figura 1. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Atzalan y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
2. Las Vigas
Figura 2. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Las Vigas de Ramírez y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
3. Altotonga
Figura 3. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Altotonga y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
56
4. Jalacingo
Figura 4. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Jalacingo y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
5. Perote
Figura 5. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Perote y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
6. Pescados
Figura 6. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Los Pescados y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
57
7. La Tembladera
Figura 7. Gráfico de correlación de las ΔNHA de La Tembladera y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
8. Zalayeta
Figura 8. Gráfico de correlación de las ΔNHA de Zalayeta y las ΔTSM para la zona S1 y S2.
58
REFERENCIAS
Allan, Richard P., 2009: Examination of Relationships between Clear-Sky
Longwave Radiation and Aspects of the Atmospheric Hydrological Cycle in Climate
Models, Reanalyses, and Observations. J. Climate, 22, 3127–3145.
Baron, William R., Geoffrey A. Gordon, Harold W. Borns, David C. Smith, 1984:
Frost-Free Record Reconstruction for Eastern Massachusetts, 1733–1980. J.
Climate Appl. Meteor., 23, 317–319.
Bello, J. Leonardo Ortiz L., Eduardo Ramírez C., Reyna Aquino J., Selene Castillo
D. 2009. Diagnóstico actual de la zona costera del Golfo de México. En: Buenfil, J.
Adaptación a los impactos del cambio climático en los humedales costeros del
Golfo de México. Volumen I. pp. 376.
Contreras, A. D., 2003: Aplicación de la onduleta de Paul en los hidrometeoros de
impacto en el cultivo de maíz para el estado de Veracruz bajo las fases del ENSO.
Tesis. Posgrado en Ciencias de la Tierra. UNAM. 124pp.
Da-Silva, A., A. Young, S. Levitus. Atlas of Surface Marine Data 1994, Volume 1:
Algorithms and Procedures, number 6, 1994
Dash, Prasanjit, Alexander Ignatov, Yury Kihai, John Sapper, 2010: The SST
Quality Monitor (SQUAM). J. Atmos. Oceanic Technol., 27, 1899–1917.
De Maria M. y J. Kaplan, 1994. Sea surface temperature and the maximun
intensity of Atlantic tropical cyclones. J.Climate, 7, 1325-1334.
DiMego, Geoffrey J., Lance F. Bosart, G. William Endersen, 1976: An Examination
of the Frequency and Mean Conditions Surrounding Frontal Incursions into the
Gulf of Mexico and Caribbean Sea. Mon. Wea. Rev., 104, 709–718.
Easterling, David R., 2002: Recent Changes in Frost Days and the Frost-Free
Season in the United States. Bull. Amer. Meteor. Soc., 83, 1327–1332.
59
Enfield, D. Y D.A. Mayer, 1996: Relationships of the western hemisphere rainfall to
tropical Atlantic and Pacific SST variability. Preprints, Eight Conference on Air Sea
Interaction and Conference on Global Ocean-Atmosphere-Land System (GOALS).
Atlanta, GA., Amer.Met.Soc., 390-394.
Forristall, G. Z., K. J. Schaudt, and C. K. Cooper, 1992: Evolution and kinematics
of a loop current eddy in the Gulf of Mexico during 1985, J. Geophys. Res., 97,
2173– 2184.
García-Cueto, Onofre R., Arturo Valdez Manzanilla, 1986: Cálculo de probabilidad
de heladas en el Valle de Mexicalli, B.C. Universidad autónoma de Baja CaliforniaInstituto de Ingenieria. Baja California, México. 116pp.
Gray, W.M., 1984: Atlantic seasonal hurricane frequency. Part I: El Niño and 30 mb
quasi-biennial oscillation influences., Mon.Wea.Rev., 112, 1649-1668.
Fuentes-Yagüe, José L., 2000: Iniciación a la Meteorología y la Climatología.
Ediciones Mundi-Prensa. España. 222 pp.
Hamilton, Peter, G. S. Fargion, D. C. Biggs, 1999: Loop Current Eddy Paths in the
Western Gulf of Mexico. J. Phys. Oceanogr., 29, 1180–1207.
Hamilton, P., T. J. Berger, and W. Johnson, 2002: On the structure and motions of
cyclones in the northern Gulf of Mexico, J. Geophys. Res., 107(C12), 3208,
doi:10.1029/1999JC000270.
Hernández, A. 1992: Estimación de horas Frío y Período Libre de Heladas para el
Estado de Veracruz, Textos Universitarios de la Universidad Veracruzana,
Universidad Veracruzana, México, pp.1-23.
Huang, J. C. K., 1978: Numerical Simulation Studies of Oceanic Anomalies in the
North Pacific Basin. I: The Ocean Model and the Long-Term Mean State. J. Phys.
Oceanogr., 8, 755–778.
Houghton, R. W. y Tourre, Y. M. 1992: “Characteristics of low-frecuency sea
surface temperature fluctuations in the tropical Atlantic”, J. Clim., 5, 765-771.
60
INEGI, 2000. Censo General de Población y Vivienda. México.
Kalnay, E y co-autores 1996: The NCEP/NCAR 40 year reanalysis Project, Bull.
Amer. Meteor. Soc. 77, 437-471.
McPhaden,
M.
J.,
2002:
El Niño
and
La Niña:
Causes
and
global
consequences. Encyclopedia of Global Environmental Change, Anonymous John
Wiley and Sons, LTD, 353-370.
Magaña Rueda Víctor (Editor)(2004). Los Impactos de El Niño en México. Centro
de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México,
Secretaria de Gobernación. México, 229 pp.
Magaña, V., J. L. Vazquez, J. L. Pérez y J. V. Pérez, 2003. “Impact of El Niño on
precipitation in Mexico”, Geofísica Internacional, 42: 313-330.
Magaña V, and A. Quintanar, 1997: On the use of a general circulation model to
study regional climate. 2nd. UNAM-CRAY Supercomputing Conference on Earth
Sciences. Mexico City. June 1997. Ed. Cambridge University Press. 39-48.
Magaña, V., Morales, T., J. L. Pérez y Orozco, S. 1998. El Niño y La Niña en el
estado de Tlaxcala. Fundación Produce, A.C., SEMARNAP y CONACYT. Tríptico.
Matías, G., A. Fuentes y F. García. 2008: Heladas. Centro Nacional de Previsionn
de Desastres (CENAPRED), México. 39 pp.
McIntosh, Peter C., Andrew J. Ash, Mark Stafford Smith, 2005: From Oceans to
Farms: The Value of a Novel Statistical Climate Forecast for Agricultural
Management. J. Climate, 18, 4287–4302.
Miranda, A. S., R. H. Flores; V. Benítez y M. González, 2007. “El Niño, La Niña y el
calentamiento global en Veracruz (resultados preliminares)”, en 2º Foro de Medio
Ambiente Atmosférico en el estado de Veracruz, Xalapa, Veracruz.
61
Monreal M.A., Salas, D.A., 1997: Circulación y Estructura termohalina del Golfo de
México. Contribuciones a la oceanografía física en México. Monografía Número 3,
Unión Geofísica Mexicana, 183-199.
Monreal-Gómez, M. A. y D. Salas de León, 1985. Barotropic and baroclinic modes
in the Gulf of México. pp 81-91. En: R. Van Grieken y R. Wollast (Eds.). Progress
in Belgian Oceanografic Research, The university of Antwerp, Bélgica.
Morales T. y V. Magaña., 1999. Unexpected Frosts in Central Mexico During
Summer. 11th Conference on Applied Climatology. 10-15 January, 1999, Dallas,
Texas. Preprints. American Meteolological Society. 262 - 263.
Mosiño, P. y T. Morales,1988: Los ciclones tropicales, El Niño y las lluvias en
Tacubaya. Geofis. Int., 27, 1, 61-82.
Müller, Gabriela V., Guillermo J. Berri, 2007: Atmospheric Circulation Associated
with Persistent Generalized Frosts in Central-Southern South America. Mon. Wea.
Rev., 135, 1268–1289.
Organización
Meteorologica
Mundial,
Informe
Anual
de
la
Organización
Meteorológica Mundial 1972, Ginebra : OMM, 167 pp.
Pereyra-Díaz, Domitilo, Irma Zitácuaro Contreras, Beatriz Palma Grayeb, 1990:
Heladas en el Cofre de Perote: Técnicas de Protección. Xalapa, Veracruz. 20 pp.
Reynolds, R.W., N.A. Rayner, T.M. Smith, D.C. Stokes, and W. Wang, 2002: An
Improved In Situ and Satellite SST Analysis for Climate. J. Climate, 15, 1609-1625.
Ruiz-Barradas, Alfredo, Saúl Miranda, Adalberto Tejeda Martínez, Rodrigo Flores
Zamudio. 2010: Climatología. Atlas del Patrimonio Natural, Histórico y Cultural de
Veracruz. México. 280 pp.
Smith, Thomas M., Robert E. Livezey, Samuel S. Shen, 1998: An Improved
Method for Analyzing Sparse and Irregularly Distributed SST Data on a Regular
Grid: The Tropical Pacific Ocean. J. Climate, 11, 1717–1729.
62
Stewart, Robert. 2007: Introduction To Physical Oceanography. Department of
Oceanography.Texas A & M University. 353 pp.
Sud,Y.C., G.K. Walker, J.-H. Kim, G.E. Liston, P.J. Sellers, y W.K.-M.Law, 1996.
Biogeophysical Consequences of a tropical deforestation scenario: A GCM
simulation study. J. Climate, 9, 3225-3247.
Tait, Andrew, Xiaogu Zheng, 2003: Mapping Frost Occurrence Using Satellite
Data. J. Appl. Meteor., 42, 193–203.
Thom H., R. Shaw. 1958: Climatological analysis of freeze data for Iowa. Ames,
Iowa. 251-257.
Torres, E. 1995: Agrometeorología. Editorial trillas, México.154 pp.
Welsh, S. E., and M. Inoue, 2000: Loop current rings and deep circulation in the
Gulf of Mexico, J. Geophys. Res., 105, 16,951– 16,959.
Willk, D. 2011: Statistical Methods in the Atmospheric sciences. 3ra Edición.
USA. 699 pp.
Zavala-Hidalgo, J. Artemio Gallegos-García, Benjamín Martínez-López . Steven L.
Morey. James J. O’Brien. 2005: Seasonal upwelling on the Western and Southern
Shelves of the Gulf of Mexico. Ocean Dynamics. 333-338.
PÁGINAS WEB CONSULTADAS
http://iridl.ldeo.columbia.edu/ (Consultada en junio 2012).
http://www.ciclohidrologico.com/evaporacion (Consultada en junio 2013).
http://ggweather.com/enso/oni.htm (Consultada en febrero 2013).
http://www.fondear.org/infonautic/mar/El_Mar/Oceanos_Evaporacion/Evaporacion
_ceanos.htm (Consultada en abril 2013).
63
http://foro.gustfront.com.ar/ viewtopic. php?f=5&t =872&start=290. (Consultada en
enero 2012).
http//www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.ht
ml (Consultada en febrero 2012).
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears.s
html (Consultada en julio 2012).
http://oceanografia.cicese.mx/GolfoMex/ocefisg.html (Consultada en septiembre
2012).
http://www.semarnat.gob.mx/temas/ordenamientoecologico/cimares/Documents/nu
eva%20cimares/grupo6/conabio_cimares_18Feb2011.pdf (Consultada en enero
2013)
www.meted.ucar.edu. (Consultada en agosto 2012).
http://personal.us.es/vararey/adatos2/correlacion.pdf
2012).
(Consultada en noviembre
http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?tab=5
&page=2.1.2 (Consultada noviembre 2013).
http://www.meted.ucar.edu/tropical/textbook_2nd_edition_es/navmenu.php?tab=5
&page=2.1.0 (Consultada noviembre 2013).
64