Top. Meteor. Oceanog., 6(1):1-13,1999 Análisis de las Anomalías en el inicio y el término de la estación lluviosa en Centroamérica y su relación con los océanos Pacífico y Atlántico Tropical. ERIC J. ALFARO 1 Escuela de Física, Centro de Investigaciones Geofísicas y Laboratorio de Investigaciones Atmosféricas y Planetarias, Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica LUIS CID Departamento de Estadística, Universidad de Concepción, Concepción, Chile. (Recibido 23 de febrero, 1999; aceptado 15 de abril de 1999) ABSTRACT It is estimated the star, end and duration of the rainy season for 37 gauge stations located mainly on the Pacific Slope in Central America. The relation of these aspects with the sea surface temperature of the Tropical North and South Atlantic and Tropical Eastern Pacific was studied by means of a cross correlation and an anomalies analysis. The star of the rainy season was influenced mainly by the Tropical North Atlantic with early (late) starts related with warm (cold) conditions in this index. The Tropical Eastern Pacific was related mainly with the end of the rainy season with early (late) ends related with warm (cold) conditions in this oceanic zone. Finally, the Tropical North Atlantic was the main influence on the duration of the rainy season. It was observed a longer (shorter) period of rains related with warm (cold) conditions on this index. 1. Introducción La evaporación del agua desde el océano es un proceso estación lluviosa como aquel período en donde la continuo, por lo que los niveles bajos de la atmósfera precipitación excede a la evapotranspiración (Yao, 1981). La siempre contienen cantidades apreciables de vapor de agua, importancia de este proceso reside en que al no tener especialmente sobre aquellas zonas de temperatura suficiente precipitación que satisfaga las necesidades superficial del mar (TSM) alta como la región hídricas de una región determinada, se pierde cobertura centroamericana. En estos niveles, la temperatura del aire es vegetal y, en consecuencia, se incrementa la reflectividad de el único limitante en la cantidad de vapor de agua que puede la superficie (albedo) por la fuerte radiación solar incidente ser contenido en la atmósfera ya que, a cada temperatura en esta región. corresponde una presión máxima de vapor de agua, conocida El objetivo de este trabajo es cuantificar el inicio, término como presión de saturación. Cualquier exceso de vapor que y duración de la estación lluviosa en Centroamérica y ejerza una mayor presión que aquella de saturación, es establecer su relación con índices asociados a variaciones condensado y por lo general pasa a formar parte de algún interanuales en los Océanos Pacífico y Atlántico Tropical. sistema precipitante, si se establecen condiciones adecuadas Este análisis es importante pues muchos de los extremos de inestabilidad atmosférica. Según Amador (1984) y Gray climáticos y sus impactos resultantes sobre las poblaciones (1993), en la región de Centroamérica y el Caribe, la humanas en la región centroamericana se derivan de las evaporación potencial media fluctúa entre los 5-8 mm por variaciones interanuales e interdecadales del clima en el día durante todo el año. Lo anterior ayuda a la definición de Pacífico y el Atlántico Tropical, incluyendo sus interacciones con la troposfera suprayacente. Una manifesta- 1Corresponding autor address: Dr Eric J. Alfaro, Escuela de Física, Universidad de Costa Rica, E-mail: ejalfaro@cariari.ucr.ac.cr ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 2 Cuadro 1. Número local, nombre y ubicación geográfica de las estacio nes, con registro pluviométrico diario usadas en el análisis (ND = no hay dato, 417 = Panamá, 416 = Costa Rica, 414 = Honduras, 415 = Nicaragua, 413 = El Salvador, 412 = Guatemala, 411 = Belice). ción importante de estas interacciones se refleja en la liminares, los Datos y Metodología empleados se encuentran djuración e intensidad de las estaciones seca y lluviosa, lo en la sección 3 y la sección 4 contiene los los Resultados y cual se traduce en impactos significativos para sectores Discusión. Esta última comprende un análisis lineal de sociales claves, tales como la agricultura, la energía, los correlaciones entre los índices oceánicos y aspectos antes recursos hídricos, y la pesca (Fernández y Ramírez; 1991; descritos de la estación lluviosa (sec. 4.1) y un análisis, por Maul 1993; Waylen et al. 1996b). separado, de las anomalías provocadas por eventos cálidos y En la próxima sección se describen algunos trabajos pre-- fríos de un determinado índice oceánico (sec. 4.2). Por último, las conclusiones se encuentran en la sección 5. TOPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRAFICOS 3 2. Anomalías de los campos de precipitación, algunos Oct(0)3 y algunas correlaciones importantes en Jul(-1) y trabajos preliminares Ene(0). Las anomalías climáticas interanuales en Centroamérica IELL TELL IELL están asociadas con movimientos meridionales anómalos de (0) (0) (0) la Zona de convergencia intertropical (ZCIT) y fluctuaciones DELL TELL (- asociadas al régimen de vientos alisios, las cuales afectan el 0,04 0,11 -0,17 (-1) 1) clima desde el sur de México hasta Panamá (Gray, 1993). DELL - Estas desviaciones climáticas se explican por la existencia de 0,72* TELL (0) 0,12 (0) 0,59* teleconexiones que se definen como correlaciones DELL significativas entre anomalías climáticas que ocurren 0,17 0,15 TELL(+1) - (+1) 0,005 separadas por una gran distancia (Philander, 1990). Según Díaz y Kiladis (1993), la naturaleza de las teleconexiones Cuadro 2. Valores de la Función de Correlación Cruzada (FCC) de IELL y TELL vs. DELL, e IELL vs. TELL para los años (-1), (0) y entre Centroamérica y regiones oceánicas remotas, es muy (+1). Los asteriscos denotan las dos correlaciones mayores. diferente a aquellas encontradas en latitudes medias. Los mecanismos de teleconexión en la troposfera de latitudes Aceituno (1988), también observó la existencia de una bajas incluyen cambios tanto en la intensidad de los vientos tendencia hacia condiciones secas en El Caribe y alisios, como en los patrones de convergencia troposférica Centroamérica durante las fases calientes del ENOS, alrededor de las fuentes de calor superficial o en regiones encontrando una correlación positiva entre la precipitación con alta temperatura superficial del mar (TSM) y en los en San José y el IOS para los meses de May(0) a Dic(0), y patrones de divergencia de las altas presiones subtropicales concluye que la deficiencia de lluvias sobre el noroeste de donde ocurre subsidencia. También esta región es Sur América en las fases negativas del IOS, parece estar geostróficamente débil y el viento tiende a fluir a través de relacionada con altas presiones en el área del Gran Caribe, las isobaras desde áreas frías de subsidencia hasta áreas pero no cerca de Centroamérica, donde en general la calientes. varianza explicada por la Oscilación del Sur (OS) es muy La región Centroamericana tiene una fuerte asociación pequeña. climática, a través de teleconexiones, con el Pacífico Rogers (1988), encontró que los registros de Tropical Este (El Niño-Oscilación del Sur o ENOS, precipitación mensuales en Centroamérica eran principalmente) y el Atlántico Tropical Norte (e.g. Enfield y significativamente mayores para los meses de Jul(0) a Dic(0) Mayer, 1997; Enfield, 1996; Hastenrath, 1978; Waylen et al., durante los años de La Niña y mayores, aunque no 1996a). estadísticamente significativos, durante los meses de Ene(0) Uno de los primeros estudios de las anomalías de la a Jun(0). Concluye también, que llueve más durante La Niña, precipitación en Centroamérica en relación con las pero no se puede concluir que llueve menos durante El Niño. variaciones interanuales del campo de TSM en el Pacífico Ropelewski y Halpert (1989), determinaron la existencia Ecuatorial, se debe a Hastenrath (1976). Hastenrath, a través de una tendencia hacia valores de precipitación sobre lo de un índice con 48 estaciones de Centroamérica y El Caribe, normal entre los meses de Ago(0) a Nov(0) para los años de determinó que la mayoría de los años secos en La Niña en la región centroamericana, aunque esto no es Centroamérica y El Caribe coincidían con años de El Niño2 y muy claro debido a que esta región se caracteriza por la mayoría de los años húmedos con años de La Niña. regímenes de precipitación de pequeña escala, reflejando las También, Hastenrath (1978), encontró que ciertas sequías en relaciones complejas entre orografía y variaciones Centroamérica, se debían a un corrimiento hacia el ecuador estacionales en los patrones de circulación. de la alta presión del Atlántico Norte, el que a su vez Kiladis y Díaz (1989), encontraron una tendencia hacia coincidía con la aparición de una banda de aguas frías condiciones húmedas en el Caribe durante los meses de Jun(- anómalas en ese sector, simultáneamente con una banda de 1) a Ago(-1), en las estaciones de San José y Panamá durante aguas cálidas anómalas en el Pacífico Tropical Este. las fases calientes del ENOS, y concluyen que esto podría Posteriormente, Ropelewski y Halpert (1987) encontraron deberse a la ocurrencia de un evento previo de La Niña. A que la región centroamericana muestra la coherencia más pesar de que la relación encontrada por ellos no es muy baja entre las anomalías negativas del Índice de Oscilación fuerte, hay cierta tendencia hacia condiciones secas durante del Sur (IOS) y la precipitación. Ellos encontraron una leve el año (0). Sin embargo, en concordancia con una fase disminución de la precipitación durante el período de Jul(0) a caliente del ENOS, Díaz y Kiladis (1993) no encuentran evidencia de que la región centroamericana se pueda clasificar como seca o húmeda durante el año (0). 2 Partiendo del índice Niño3, en este estudio se usaron los términos de El Niño y La Niña para describir las fases cálidas y frías del ENOS respectivamente, las cuales están correlacionadas con anomalías negativas y 3 Se adopta de notación de (-1), (0), (+1), para describir los años antes, positivas del Índice de Oscilación del Sur. durante y después de un evento ENOS. ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 4 Cuadro 3. Valores de la Función de Correlación Cruzada (FCC) para el trimestre de máxima correlación, los valores entre paréntesis se estimaron para las estaciones ubicadas al Sur de 11º N. Los asteriscos señalan aquellas correlaciones significativas al 90% o más. atmósfera y la precipitación en el área de Costa Rica lo que Waylen et al. (1994), hallaron, para la estación de San hace su descripción complicada, dependiendo fuertemente de José, que entre los meses de Ago(0) a Dic(0) llueve menos la vertiente en que se encuentre la estación. en los años de El Niño y más entre los meses de Abr(0) a Estudiando las variaciones interanuales del clima en el Ago(0) para los años de La Niña. En los otros períodos del Atlántico Tropical, Hastenrath (1984), encontró que el año la relación no es muy clara. Caribe y Centroamérica, presentan precipitación abundante Más recientemente, Ropelewski y Halpert (1996) asociada con anomalías negativas en la presión de la parte encontraron que Centroamérica y El Caribe presentan una ecuatorial del anticiclón del Atlántico Norte, un leve disminución de la precipitación (alrededor del 5% ó desplazamiento hacia el polo de los vientos alisios, aguas aproximadamente 30 mm menos en los acumulados de anómalamente cálidas en el Atlántico Tropical Norte (ATN, precipitación para todas las clases de percentiles) durante los básicamente entre 10-20º N y desde África hasta las episodios cálidos en el Pacífico Ecuatorial Este (IOS bajo). Américas) y un incremento en la convergencia y la Sin embargo, la mezcla de estaciones insulares en el Caribe, nubosidad sobre el Caribe y el Atlántico adyacente de baja el número pequeño de estaciones en Centroamérica, las latitud. Hastenrath et al. (1987), encontraron evidencia de deficiencias en los datos y las complejidades geográficas de condiciones opuestas para los años secos. la región, ayudan a la falta de consistencia de los resultados Análisis pasados de los campos de TSM del Atlántico anteriores entre la ocurrencia de eventos fríos y cálidos (IOS Tropical han sugerido un comportamiento dipolar oscilatorio alto y bajo respectivamente). A pesar de la existencia en la entre la parte tropical sur y la norte (Philander, 1990). región de patrones definidos durante los eventos fríos y Enfield y Mayer (1997) y Houghton y Tourre (1992), cálidos, éstos presentan comportamientos opuestos entre si, probaron que estos modos de oscilación son independientes por lo que podría considerarse a Centroamérica como una para las escalas estacionales e interanuales y Metha y zona de transición (ver figuras 18 y 21 en Ropelewski y Delworth (1995), sugirieron que el comportamiento dipolar Halpert (1989; 1987) respectivamente). está limitado a escalas de tiempo interdecadales, como lo Waylen et al. (1996a), usando datos anuales, muestra la relación de la TSM con la lluvia sobre el NE de determinaron que en Centroamérica las estaciones del Brasil y el NW de África (ej. Lough, 1986; Moura y Shukla, Pacífico, especialmente aquellas en el suroeste, muestran 1981). Estas configuraciones en los campos de TSM, correlaciones positivas de la precipitación durante los años (- dipolares o no, tienen el efecto de perturbar los 1) y (0), y correlaciones negativas en los años (+1) y (+2) desplazamientos de la ZCIT y la posición del anticiclón del con el IOS. Por el contrario, Waylen et al. (1996b), hallaron Atlántico Norte. Estos dos sistemas perturban a su vez los que los patrones de precipitación mensual sugieren una campos de lluvias en la región centroamericana. En un ciclo cadena compleja de interacciones entre los océanos, la estacional regular, la ZCIT comienza su traslación hacia el TOPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRAFICOS 5 C uadro 4. Frecuencia condicional de casos para el IELL, el Cuadro 6. Frecuencia condicional de casos para la s uperíndice indica retrasos y el subíndice adelantos. DELL, el superíndice indica estaciones lluviosas más largas y el subíndice más cortas. norte en abril o mayo, cuando la temperatura de la superficie del mar comienza a descender en el Atlántico Tropical Sur (ATS), pero cuando se presenta un episodio frío y seco en el ATN, la ZCIT no inicia su viaje hacia el norte sino hasta junio, lo que podría retardar la entrada de la estación lluviosa en algunas regiones de Centroamérica (Philander, 1990). Enfield (1996), encontró que la serie de Niño3 precede los eventos del ATN por 4-5 meses con 0.5 de correlación y al ATS por 4 meses con 0.3 de correlación (25 y 9 % de la varianza respectivamente). Aunque en general los resultados con la precipitación en El Caribe y Centroamérica no son muy claros, se nota algún exceso de lluvia en la costa Caribe de Centroamérica durante eventos cálidos del Niño3, pero el tamaño de la grilla usada, en relación con la compleja orografía de la zona, enmascara las sequías de la costa Pacífica. Durante los eventos cálidos del ATN hay un patrón robusto hacia un aumento de la precipitación en el Caribe centroamericano y no hay un patrón definido con las correlaciones del ATS. Este incremento de la precipitación es asociado a un incremento en la intensidad del flujo alisio, lo que a su vez es propuesto por Chacón y Fernández (1985), Fernández y Ramírez (1991), Ramírez (1983) y Waylen et al. (1996b) como causante de sequías en la vertiente Pacífica. Cuadro 5. Frecuencia condicional de casos para el TELL, el Esta asociación entre el Pacífico Ecuatorial y el Atlántico superíndice indica retrasos y el subíndice adelantos. Tropical, ya había sido estudiada por Hastenrath (1978) y Hastenrath et al. (1987), al relacionar la aparición ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 6 de aguas cálidas en el Pacífico Ecuatorial Este con la posición del anticiclón del Atlántico Norte y las sequías en Centroamérica. También fue señalada por Gray (1984a), al estudiar la relación entre la frecuencia de huracanes en el Atlántico Tropical y ENOS. Gray propuso que el patrón de convección de los cumulonimbus en el Pacífico Ecuatorial Este, está asociado con presiones superficiales mayores (Gray, 1984b) y con anomalías de viento oeste a 200 hPa en el Caribe y el Atlántico Tropical Oeste circundante, lo que inhibe la formación de huracanes durante el verano-otoño. En cuanto a la precipitación, Gray (1984a), encontró que ésta se ve muy poco alterada por los eventos ENOS. En resumen, estos trabajos concluyen que: a) La pluviometría en Centroamérica presenta una baja correlación con ENOS, especialmente durante el primer semestre del año(0). b) Durante el segundo semestre del año(0) de los eventos cálidos del ENOS, la evidencia sugiere que Centroamérica muestra tendencia hacia condiciones secas en la vertiente Pacífica y húmedas sobre la vertiente Caribe. Hay también un comportamiento más débil y opuesto durante las fases frías. c) El ENOS está correlacionado positivamente con los posteriores eventos en el ATN, durante el invierno- primavera boreal, y en forma más débil y negativa con el ATS. d) Las fluctuaciones anómalas en el ATN y el ENOS afectan los patrones de precipitación en Centroamérica en forma indirecta, al afectar las relaciones dinámicas entre los elementos de los sistemas de la ZCIT y del anticiclón del Atlántico Norte, pues repercute en su posición relativa a la región. 3. Datos y Metodología Los índices del ATN (6-22º N, 15-80º W), ATS (22º S - 2º N, 15º E - 35º W), Niño3 (6º S - 6º N, 90-150º W), Niño1&2 (10 - 0º S, 80-90º W), IOS (presión estandarizada de Tahití menos la de Darwin) y los datos de precipitación (ver Cuadro 1), fueron los mismos que se usaron en Alfaro (1998); Alfaro et al. (1998) y Enfield y Alfaro (1998). A pesar de que los índices Niño1&2 e IOS representan el mismo fenómeno (ENOS) que el Niño3, se incluyeron en el análisis para estudiar un posible desfase temporal entre sus máximos o variaciones en la intensidad de los mismos. El período utilizado de estos índices y de los registros de precipitación, comprendió de enero de 1950 a diciembre de 1994. Los índices fueron obtenidos del AOML, NOAA, EUA y los datos de precipitación del Centro de Investigaciones Geofísicas de la Universidad de Costa Rica y del Instituto Meteorológico Nacional de Costa Rica. El criterio de selección de las estaciones de precipitación se describe con detalle en Alfaro (1998) y Alfaro et al. Figura 1. Fecha promedio del IELL para las estaciones usadas (1998). Básicamente se buscaron estaciones que en el análisis en función de la latitud (la línea recta representa presentaran una marcada estación seca durante el año (menos una tendencia del tipo IELL = 0.49 lat + 20.58, α = 0.01, con 1 ≤ IELL ≤ 73, IELL en pentadas, r = 0.57). TOPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRAFICOS 7 Figu ra 2. Función de Correlación Cruzada (FCC) para el promedio de los meses de Dic(-1)-Feb(0) del índice ATN vs. IELL(0), en función de la latitud de las estaciones. Los niveles de confianza son para 1.7σ, 2σ y 2.6σ. de 5 mm de acumulado de precipitación diario) y que su estación lluviosa se ubicara entre los meses de abril a noviembre. La distribución de estaciones por países fue: 22de Panamá, 5 de Honduras, 4 de Nicaragua, 3 de El Salvador, 2 de Costa Rica y 1 de Guatemala (ver Cuadro 1). Para calcular el inicio de la estación lluviosa, año por año, se usó una modificación del método propuesto por Amador (1984) y empleado anteriormente por Alfaro (1998); Alfaro et al. (1998) y Enfield y Alfaro (1998). Primero, el conjunto de datos de acumulados diarios fue reducido a pentadas (precipitación acumulada durante 5 días) para filtrar variaciones de escala sinóptica aproximadamente. El primer día del año que se usó para producir las pentadas fue el 1º de enero. No se tomó en cuenta el día 29 de febrero de los años bisiestos, por lo que se obtuvo siempre 73 pentadas por año. El criterio para el cálculo del inicio de la estación lluviosa o IELL (típicamente entre abril-mayo) fue el siguiente: Se considera que la estación lluviosa se ha iniciado cuando una pentada presenta un valor de 25 mm o más (5 mm/día) de lluvia, al menos una de las dos pentadas siguientes (en orden creciente) también presenta(n) un valor de 25 mm o más de lluvia y que las pentadas anterior y posterior a esta última, tengan más de 0.5 mm de lluvia acumulada. Esto último, porque la resolución del instrumento es de 0.1 mm, esta medida se reporta usualmente como traza de precipitación. Lo anterior se puede escribir como t = IELL sí a) x(t) ≥ 25 mmËx(t+1) ≥ 25 mmË x(t+2) > 0.5 mm, o, Figu ra 3. a) Función de Correlación Cruzada (FCC) para el promedio de b) x(t) ≥ 25 mmË x(t +2) ≥ 25 mmË x(t + 1) > 0.5 mmË los meses de Ene(0)-Mar(0) del índice Niño1&2 vs. TELL(0), en función de la latitud de las estaciones. Los niveles de confianza son para 1.7σ, x(t + 3) > 0.5 mm, 2σ y 2.6σ. b) Idem Fig. 3a pero para Niño3 vs. TELL(0). Los meses del donde x(t) es la precipitación acumulada en la pentada t, índice Niño3 con los cuales se realizó la FCC fueron Ene(0)-Mar(0). c) con 1≤ t ≤ 73. Idem Fig. 3a pero para IOS vs. TELL(0). Los meses del índice IOS con los cuales se realizó la FCC fueron Nov(-1)-Ene(0). ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 8 c) x(73-t) ≥ 25 mm Ë x(71-t) ≥ 25 mm Ë x(70-t) > 0.5 mm, d) x(73-t) ≥ 25 mm Ë x(71-t) ≥ 25 mm Ë x(69-t) > 0.5 mm, e) x(73-t) ≥ 25 mm Ë x(70-t) ≥ 25 mm Ë x(72-t) > 0.5 mm Ë x(71-t) > 0.5 mm Ë x(69-t) > 0.5 mm, f) x(73-t) ≥ 25 mm Ë x(70-t) ≥ 25 mm Ë x(72-t) > 0.5 mm Ë x(71-t) > 0.5 mm Ë x(68-t) > 0.5 mm. Si se cumplió con alguno de los criterios anteriores, entonces se escoge preliminarmente 74-t como la pentada de término de la lluviosa o TELL. Nuevamente, debido a que la designación de los días que conforman una pentada son F igura 4. Función de Correlación Cruzada (FCC) para el arbitrarios, se revisa el promedio de la suma de la pentada pr omedio de los meses de Feb(0)-Abr(0) del índice ATN vs. posterior al TELL preliminar, más las pentadas que tengan DELL(0) en función de la latitud de las estaciones. Los niveles un acumulado mayor a 25 mm en alguno de los criterios a)-f) de confianza son para 1.7σ, 2σ y 2.6σ. y si su promedio es mayor a 5 mm día-1 , se redefine la Si se cumplió con alguno de los criterios anteriores, pentada posterior como el TELL, siempre y cuando la entonces se escoge preliminarmente t como la pentada de pentada posterior al TELL preliminar sea mayor a 0.5 mm. inicio de la estación lluviosa o IELL. Una vez determinado el Al igual que en el caso del IELL, este proceso se realiza IELL por medio de los criterios a) ó b), y debido a que reiterativamente hasta tener un promedio menor a 5 mm día -1 laselección de los días que conforman las pentadas es ó que la pentada posterior sea menor a 0.5 mm. arbitraria, o sea, depende del criterio con que se empezaron a De los cálculos anteriores, se obtuvieron dos series de agrupar, se revisó las pentadas anteriores a t de modo de que tiempo anuales por estación, una del IELL y la otra del si el promedio de la suma de x(t-1), x(t) y x(t+1) era mayor TELL. Después de obtener las series del IELL y del TELL se que 5 mm día-1 y x(t-1) > 0.5 mm, para el caso a), ó si el revisó si éstas presentaban tendencia significativa (a = 0.05) promedio de la suma de x(t-1), x(t) y x(t+2) era mayor que 5 en caso de una respuesta afirmativa, la serie fue diferenciada. mm día-1 y x(t-1) > 0.5 mm, para el caso b), se redefine t-1 = Una vez obtenidas las series de tiempo del IELL y del IELL. Este proceso de revisión de las pentadas anteriores fue TELL sin tendencias se procedió a obtener la diferencia repetitivo hasta que el promedio fuera menor a 5 mm día-1 o DELL = TELL-IELL, la que puede considerarse como un que la pentada anterior tuviera un acumulado menor a 0.5 valor estimado de la duración de la estación lluviosa para ese mm. año. Para el cálculo del término de la estación lluviosa, o A continuación se produjeron 12 series de tiempo por TELL (típicamente entre noviembre-diciembre), el proceso cada índice (ATN, ATS, Niño3, Niño1&2 e IOS); esto es, de revisión fue casi idéntico al anterior pero las pentadas una por cada mes del año, para obtener la función de fueron revisadas en orden decreciente; es decir, de la 73 correlación cruzada (FCC) de los distintos meses de los hacia la 1. Para el final de la estación lluviosa debe tomarse índices con los valores de IELL, TELL y DELL, para los en cuenta que el suelo está saturado, por lo que la ausencia rezagos anuales de -2, -1, 0, +1 y +2. Posteriormente, se de lluvias durante una pentada, puede no-significar que reordenaron los valores de la FCC por estación, por índice, exista una deficiencia hídrica en la región. Los criterios para desde Ene(-2) hasta Dic(+2). El error muestral se calculó de la determinación del TELL fueron los siguientes: acuerdo a la metodología sugerida por Sciremammano (1979). Sea x(t) la precipitación en la pentada t, consideraremos Por último, como una forma de verificación, debido a que que 74 - t = TELL sí: el patrón de correlaciones supone linealidad, o sea, que existen correlaciones inversas de la precipitación con los a) x(73-t) ≥ 25 mmË x(72-t) ≥ 25 mmËx(71-t)> 0.5 eventos cálidos y fríos de un índice, se examinaron los mm, valores promedio de IELL, TELL y DELL asociados a los terciles superior (condiciones cálidas) e inferior (condiciones b) x(73-t) ≥ 25 mm Ë x(72-t) ≥ 25 mmËx(70-t) > 0.5 frías) de los meses de máxima correlación con los índices mm, ATN, ATS y Niño3. Estos promedios de los terciles superior e inferior se compararon por medio de una prueba t-student TOPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRAFICOS 9 Figura 5. Porcentaje en el que un predictor, tomado en forma individual, coincidió con: a) y c) adelantos de IELL y TELL, b) y d) retrasos de IELL y TELL, y e) y f) duraciones más cortas y más largas d e la DELL. ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 10 con el promedio de la serie, luego de hacer la prueba F de Norte, sobre Centroamérica, favoreciendo así el comparación de sus varianzas, para verificar establecimiento sobre la región de la ZCIT, con lo cual se homocedasticidad. tendrían condiciones propicias para el inicio temprano de la estación lluviosa sobre la región. Condiciones adversas se 4. Resultados y Discusión esperarían para los eventos fríos del ATN, en las cuales el Sólo se corrigió la tendencia a dos series del IELL, una anticiclón se refuerza (Hastenrath et al., 1987; Knaff, 1997). positiva y otra negativa, por lo que no se puede destacar Los otros índices no mostraron un comportamiento definido ninguna tendencia regional. Por otro lado, 20 de 22 que fuera significativo sobre la región. estaciones (91%) al sur de 10º N mostraron una tendencia La Fig. 3 es análoga a la 1 pero correspondiente Niño3, negativa en sus series del TELL, por lo que se podría inferir Niño1&2 e IOS vs. TELL. Ella muestra patrones de cierta tendencia local hacia salidas tempranas de la estación correlación promedio más fuertes que el IELL. En la Fig. 3a lluviosa al sur de la región. Estas series fueron corregidas se aprecia un patrón de correlaciones negativas con el índice antes de producir las series de DELL, por lo que estas Niño1&2 para el período entre Ene(0) y Mar(0), con -0.38 de últimas no incluyen tendencias significativas. Sin embargo al correlación promedio (ver Cuadro 3), significativo al 99% y graficar el promedio por estación de los valores de IELL, con Mar(0) como el mes de mayor intensidad, ello indicaría TELL y DELL vs. latitud se nota una tendencia positiva que un evento cálido (frío) en esta zona oceánica coincide para el IELL y negativas para el TELL y la DELL, por lo con una salida temprana (tardía) de la estación lluviosa. Es que en general las estaciones al norte de la región describen importante destacar que, a pesar de que los índices Niño3 e estaciones lluviosas más cortas (Fig. 1). IOS mostraron la misma influencia sobre la región (ver Fig. Las estaciones más sensibles a las variaciones de TSM en 3b y c y Cuadro 3), el mes de máxima correlación de este las zonas estudiadas fueron las ubicadas en el sur de la último fue Dic(-1), con un patrón de correlaciones positivas región (Panamá y sur de Costa Rica, ver Fig. 2-4), por lo que sobre de la región. Esto nos dice que una fase baja (alta) del nuestro análisis de resultados se concentrará en las IOS coincide con una salida temprana (tardía) de la estación estaciones al sur de 11º N. lluviosa. El comportamiento del TELL con estos índices podría deberse, según Philander (1989), a que estos eventos 4.1 Análisis de Correlaciones cálidos en el Pacífico Ecuatorial Este, favorecen la migración El valor absoluto del error muestral, corregido por sus temprana de la ZCIT hacia el sur. Esta migración temprana, grados de libertad, fue de σ = 0.146 (47 grados de libertad está asociada a condiciones secas sobre la región efectivos). Debido a que ésta es una medida conservadora centroamericana, especialmente sobre la vertiente Pacífica, (Sciremammano, 1979), se muestran los resultados para pues favorece el restablecimiento del dominio del flujo alisio valores de correlaciones |ρ| ≥ 1.7σ = 0.25, |ρ| ≥ 2σ = 0.29 y del Noreste (Waylen et al., 1996b). Durante los eventos fríos, ρ se esperarían condiciones húmedas sobre la región, asociadas | | ≥ 2.6σ = 0.38 con 90, 95 y 99% de nivel de significancia a una migración tardía de la ZCIT hacia el sur. Los índices respectivamente (ver leyendas de las figuras 2, 3 y 4). del ATN y ATS no mostraron un comportamiento El Cuadro 2 muestra los valores de la FCC para el IELL significativo sobre la región. y el TELL vs. la DELL y el IELL vs. el TELL, como era de El patrón más importante de correlaciones con la esperar, la DELL al ser calculada como TELL-IELL, duración de la estación lluviosa (DELL, Fig. 4) lo mostró el muestra correlaciones altas para rezago 0, pero en general se índice ATN, donde se notan fuertes correlaciones positivas notó relaciones no significativas entre las estaciones durante Feb(0)-Abr(0), con 0.36 de correlación promedio lluviosas de un año a otro. (significativa al 95%) y Mar(0) como mes de máxima La Fig. 2 muestra la FCC entre el índice ATN vs. IELL, correlación, lo que nos dice que un evento cálido (frío) en para los tres meses del año que presentaron la mayor esta región, está asociado con una mayor (menor) duración correlación promedio y que preceden a un evento de IELL, de la estación lluviosa. Por último, los otros índices no típicamente entre abril-mayo. De acuerdo al Cuadro 3, el mostraron un comportamiento significativo sobre la región patrón más fuerte para el IELL lo presentó el índice ATN con la DELL, sin embargo cabe destacar un patrón coherente para los meses de Dic(-1) a Feb(0), -0.30 de correlación con los índices del Pacífico Tropical Este, que indican que promedio, significativo al 95% y Ene(0) como mes de un evento cálido (frío) se correlaciona con una menor máxima correlación. Este fuerte patrón se interpreta como (mayor) duración de la estación lluviosa (Cuadro 3). que un evento cálido (frío) está correlacionado con un inicio temprano (tardío) de la estación lluviosa. El mecanismo 4.2 Anomalías físico por el cual esto sucede podría deberse a lo siguiente: Como se vio en la sección anterior, las anomalías de la Los eventos cálidos del ATN están asociados con bajas estación lluviosa en la región pueden deberse a una presiones (relativas al campo medio) en la región del combinación de la influencia de áreas oceánicas del Pacífico Atlántico Tropical Norte (Hastenrath et al., 1987; Knaff, y del Atlántico Tropical. El rango de las anomalías 1997). Según, Chacón y Fernández (1985), esto disminuye el encontrado fluctuó entre 2 y 5 pentadas, pero debido a que la flujo alisio del Noreste, asociado al anticiclón del Atlántico región presenta muchos microclimas (Waylen et al., 1996b), TOPICOS METEOROLÓGICOS Y OCEANOGRAFICOS 11 se consideró sólo las estaciones que fueron influenciadas de la posición de la ZCIT, manteniéndola al Norte, y igual manera por una condición de los índices oceánicos. Los debilitando el flujo alisio. Otros esquemas marginalmente Cuadros 4, 5 y 6 muestran el número de estaciones que significativos son NATS/CATN y FATS/CATN con 10 presentaron un promedio estadísticamente significativo casos cada uno. Mientras que el esquema más fuerte para asociado a condiciones cálidas (tercil superior), normales estaciones lluviosas más cortas fue FATN/CNiño3 con 13 (tercil del medio) y frías (tercil inferior) de un índice casos. Al igual que en el Cuadro 4, esto influiría básicamente condicionado a anomalías cálidas/frías en otro índice. Estos sobre el término de la estación lluviosa, lo que estaría terciles fueron definidos de acuerdo al promedio de los tres relacionado con un reforzamiento del flujo alisio y un meses de máxima correlación encontrados en la sección corrimiento de la ZCIT hacia el sur, en esta forma los anterior. El superíndice (subíndice) nos indica el número de eventos cálidos del Niño3 contribuyen negativamente a la estaciones con un promedio estadísticamente superior DELL. Otros esquemas significativos fueron CNiño3/FATN (inferior) al promedio de la serie. y CNiño3/CATS con 12 casos cada uno. De acuerdo al Cuadro 4, la combinación más frecuente de Se observa que el análisis condicional de las anomalías, adelantamiento del inicio de la estación lluviosa fue no presentó una respuesta lineal entre los eventos cálidos y CATN/CNiño34, con 20 casos. Esto podría responder a que fríos en la región, es decir, las condiciones opuestas de las condiciones cálidas en el ATN dominan sobre la posible alguna combinación de índices, no necesariamente provocó influencia del índice Niño3. Otras combinaciones que se efectos opuestos sobre alguno de los aspectos analizados de pueden destacar son NATS/CATN, CNiño3/CATN y la estación lluviosa. Sin embargo, respuestas similares a la CNiño3/CATS con 15, 14 y 14 casos respectivamente. Para linealidad se encontraron al hacer el análisis de anomalías, los retrasos del inicio de la estación lluviosa la combinación tomando en cuenta la influencia de un solo índice (Fig. 5). más frecuente, aunque no tan fuerte como en el caso de los adelantamientos, fue CNiño3/FATS, con 12 casos. A pesar 5. Conclusiones de la relación entre los índices descrita arriba, hay cerca de Al igual que en los trabajos de Alfaro (1998); Alfaro et un 75% de varianza del ATN no explicada por el Niño3 al. (1998) y Enfield y Alfaro (1998), el índice ATN es el de (Enfield y Mayer, 1997), por lo que en este caso la fase mayor influencia sobre el IELL y la DELL en cálida del Niño3 actuaría sobre la posición de la ZCIT, Centroamérica, mientras que la región del Pacífico Tropical reteniéndola al sur y el índice ATN reforzaría el flujo alisio. Este sólo influye claramente sobre el TELL, en tanto que el Otras combinaciones fueron FNiño3/CATS, NATS/FATN y índice ATS no mostró influencia significativa sobre estos NATN/CATS con 11, 11 y 10 casos respectivamente. aspectos en la región. Las fases cálidas del ATN se El Cuadro 5 es análogo al Cuadro 4 pero para el TELL. correlacionaron con duraciones mayores de la estación No se encontró un esquema fuerte para los adelantamientos lluviosa, pues a su vez, éstas están correlacionadas con de la salida de la estación lluviosa, ya que se notan sólo dos inicios tempranos de la misma. Influenciadas por su fuerte esquemas marginalmente significativos, pero consistentes, correlación con los términos tempranos del período de los cuales fueron FATN/CNiño3 y NATN/CATS con 7 casos lluvias, las fases cálidas del ENOS mostraron correlaciones cada uno. Estas combinaciones mantendrían el flujo alisio con duraciones menores de la estación lluviosa. Situaciones más fuerte o dentro de lo normal y ayudarían a una contrarias, en los patrones de correlaciones entre las migración temprana de la ZCIT hacia el sur. Para los retrasos variables físicas antes descritas, se describen para los eventos de la salida de la estación lluviosa el esquema más fuerte fue fríos de los índices en este tipo de análisis. FATS/FNiño3 con 20 casos. Esta combinación no ayudaría a Sin embargo, el análisis de las anomalías condicionales la ZCIT en su ciclo anual hacia el sur, lo que prolongaría su de los aspectos antes descritos de la estación lluviosa, estancia sobre la región. Otros esquemas fueron mostrado en los Cuadros 4-6, sugirió que la influencia de FATS/CATN y CATN/FNiño3 con 14 y 11 casos estas zonas oceánicas no es homogénea durante todo el año y respectivamente. que su respuesta a los distintos índices no es lineal cuando se Por último, los resultados para la DELL se presentan en toman en forma condicional, no así cuando se toman el Cuadro 6. Como era de esperar, este aspecto de la estación individualmente (ver Fig. 5). lluviosa es una combinación de los anteriores. El esquema A pesar de que el análisis del IELL, TELL y DELL es más fuerte para una mayor duración de la estación lluviosa sólo de diagnóstico, se sugiere para un trabajo posterior el fue CATN/CNiño3, con 18 casos, seguido por CATN/FATS, estudio de su uso potencial en pronóstico, ya que se encontró con 14 casos. Con respecto al primero, este influiría que los eventos de TSM preceden por varios meses a fuertemente sobre el inicio de la estación lluviosa, pues es la aquellos de la precipitación. misma combinación que la adelanta en el Cuadro 4. La Este trabajo complementa los resultados encontrados por segunda presenta un esquema dipolar que influye tanto sobre Alfaro et al. (1998) pues el tomar el promedio de los tres meses de máxima correlación hace que el criterio usado para calcular la FCC entre los índices y los valores del IELL, 4 Se anteponen a las siglas de los índices las letras C, N, F, para representar TELL y la DELL sea más robusto. Además, este análisis es las condiciones cálidas (tercil superior), normales (tercil intermedio) y frías más flexible que el de Enfield y Alfaro (1998) pues el (tercil inferior). ALFARO & CID: Análisis de las anomalías en el inicio y termino de la estación lluviosa .... 12 período de los tres meses de máxima FCC, es independiente Alfaro, E., 1998: Influencia de los Océanos Pacífico y Atlántico para cada índice. Tropical sobre los patrones de precipitación en Centroamérica. Tesis Doctoral, Universidad de Concepción, Concepción, Chile.111p. La aparente ambigüedad de las condiciones cálidas del Alfaro, E., L. Cid and D. Enfield, 1998: Relaciones entre la índice Niño3 resultante de su correlación con comienzos de precipitación en Centroamérica y los Océanos Pacífico y Atlántico Tropical. estaciones lluviosas más tempranas y por lo tanto de Investigaciones Marinas, 26, 59-69. estaciones lluviosas más largas es poco claro y requiere un Amador, J., 1984: Algunos aspectos de la climatología de la cuenca del Río Parrita. Informe Técnico Nº 1, Proyecto de manejo-CORENA, estudio posterior, sin embargo podría portularse que los Santiago de Puriscal, Costa Rica. eventos fuertes del ATN tienden a dominar sobre las Chacón, E., and W. Fernández, 1985: Temporal and spatial rainfall condiciones en la región Niño3, ya sean estas frías o cálidas. variability in the mountain region of the Reventazón River basin, Costa A pesar de que las anomalías positivas de la TSM Rica. J. Climate., 5, 175-188. Díaz, H. and G. Kiladis, 1993: Atmospheric teleconections durante un evento ENOS se mantienen típicamente durante associated with the extreme phase of the Southern Oscillation. El Niño. todo el año, su intensidad tiende a disminuir hacia el año(+1) Historical and Paleoclimatic Aspects of the Southern Oscillation. H. Díaz (Enfield, 1989; Rasmusson y Carpenter, 1982), lo que no and V. Markgraf, Ed., Cambrige University Press. 7-28. influiría sobre las condiciones del ATN (Enfield y Mayer, Enfield, D., 1996: Relationships of inter-American rainfall to tropical Atlantic and Pacific SST variability. Geophys. Res. Lett., 23(23), 1997), pero sí sobre la posición de la ZCIT (Philander, 1990; 3305-3308. 1989; Waylen et al.,1996b), provocando una emigración Enfield, D. and E. Alfaro, 1998: The dependence of caribbean temprana hacia el sur de la misma y por lo tanto un término rainfall on the interaction of the tropical Atlantic and Pacific Oceans. J. temprano de la estación lluviosa sobre Centroamérica, lo que Climate, en prensa . Enfield, D., and D. Mayer, 1997: Tropical Atlantic sea surface coincide con las condiciones secas notadas en la región por temperature variability and its relation to El Niño-Southern Oscillation. J. Ropelewski y Halpert (1987), durante los meses de Jul(0) a Geophys. Res., 102(C1), 929-945. Oct(0). En esta forma, los eventos cálidos del ENOS contribuirían en forma negativa con la estación lluviosa en Enfield, D., 1989: El Niño, past and present. Reviews of Geophysics. 27(1), 159-187. Centroamérica. Situaciones contrarias, en los patrones de Fernández, W., and P. Ramírez, 1991: El Niño, La Oscilación del correlaciones entre las variables físicas antes descritas, para Sur y sus efectos en Costa Rica: una revisión. Tecnol. Marcha. 11, 3-11. eventos fríos del ENOS, fueron encontradas por Hastenrath Gray, C., 1993: Regional meteorology and Huracanes. Climatic et al. (1987). Change in the Intra-Americas Sea. G. Maul, Ed., Eduard Arnold, 87-99. Gray, W., 1984a: Atlantic seasonal hurricane frecuency. Part I: El Por último, para un estudio posterior, es recomendable el Niño and 30 mb Quasi-Biennial Oscillation Influences. Mon. Weather Rev., uso de estaciones con un registro más largo, para poder 112, 1649-1668. categorizar mejor el análisis y lograr una mayor estabilidad Gray, W., 1984b: Atlantic seasonal hurricane frecuency. Part II: en el mismo. Forcasting its variability. Mon. Weather Rev., 112, 1669-1683. Hastenrath, S., 1976: Variations in low-latitude circulation and En resumen, se concluye que la precipitación en extreme climatic events in the Tropical Americas. J. Atmos. Sci., 33, 202- Centroamérica es afectada por las variaciones en los campos 215. de temperatura superficial del mar (TSM) de los Océanos Hastenrath, S., 1978: On modes of tropical circulation and climate Atlántico y Pacífico Tropical adyacentes y que las anomalías Anomalies. J. Atmos. Sci., 35, 2222-2231. Hastenrath, S., 1984: Interannual variability and annual cycle: resultantes de los campos de precipitación deben ser Mechanisms of Circulation and climate in the Tropical Atlantic Sector. analizadas tomando en cuenta las condiciones de los campos Mon. Weather Rev., 112, 1097-1107. de TSM en los dos océanos y no sólo en uno. Hastenrath, S., L. de Castro and P. Aceituno, 1987. The Southern Agradecimientos Oscillation in the Atlantic sector. Contrib. Atmos. Phys., 60, 447-463. Houghton, R., and Y. Tourre, 1992: Characteristics of low- Este trabajo se realizó gracias a los fondos del proyecto frecuency sea surface temperature fluctuations in the tropical Atlantic. J. VI-112-99-305, VI-805-94-204 y VI-805-98-506, Climate, 5, 765-771. Universidad de Costa Rica, P.I. 96.112.039-6, Universidad Kiladis, G., and H. Díaz, 1989: Global climatic anomalies de Concepción y FONDECYT-Chile 1980117. Los datos de associated with extremes in the southern oscillation. J. Climate, 2, 1069-1090. precipitación fueron obtenidos del banco de datos del Knaff, J., 1997: Implications of summertime sea level presure CIGEFI, UCR y del IMN de Costa Rica y los datos de TSM anomalies in the Tropical Atlantic region. J. Climate, 10, 789-804. fueron obtenidos por medio del proyecto Initial Research Lough, J., 1986: Tropical Atlantic sea surface temperatures and Within the Trade Convergence Climatic Complex financiado rainfall variations in sub Saharan Africa. Mon. Weather Rev., 114, 561-570. 3 Maul, G., 1993: Implications of future climate on ecosystems and por el IAI (TC -IAI). Agradecemos a los Drs. David Enfield socio-economic structure in the marine and coastal regions of the Intra- del AOML-NOAA y Jorge Amador del CIGEFI-UCR por Americas Sea. Climatic Change in the Intra-Americas Sea, G. Maul, Ed., sus valiosos consejos durante la elaboración de la Eduard Arnold, 3-28. metodología empleada y la discusión de los resultados. Metha, V. M., and T. 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