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GENERALIDADES SOBRE EL FENÓMENO ENOS (El Niño- Oscilación Sur)

1. Historia sobre el estudio del Fenómeno ENOS (El Niño- Oscilación Sur)

2. Entidades encargadas de estudiar el fenómeno ENOS

3. Comportamiento normal de las condiciones climáticas del Pacífico Tropical

4. ¿Que es el fenómeno ENOS (El Niño – Oscilación Sur)?

5. Componentes del fenómeno ENOS

6. Zonas de estudio

7. Variaciones climáticas y efectos del fenómeno ENOS en el Pacífico Tropical

8. Génesis, desarrollo y recurrencia del fenómeno ENOS

9. Teleconexiones

10. Registros de eventos ENOS

 

1. Historia sobre el estudio del Fenómeno ENOS (El Niño- Oscilación Sur)

1.1. Antes del Siglo XIX

Se sabe hoy en día que el fenómeno El Niño ha ocurrido desde hace más de 13000 años, ya que los científicos han encontrado pruebas geológicas de sus efectos en las costas suramericanas. Analizando los documentos escritos, la presencia del fenómeno es conocida aproximadamente desde hace 400 años. De esto dan fe diversos textos y manuscritos que datan de la época colonial peruana y que relatan la aparición de extrañas lluvias torrenciales en zonas desérticas del norte de Perú, acostumbradas a la escasez de la precipitación. Los Incas desde mucho tiempo atrás, sin saber el accionar físico-oceánico de El Niño, ya conocían las variaciones que generaba y adaptaban su sociedad y sus hábitos a la ocurrencia de las abundantes lluvias que traía cada tanto tiempo; ellos construían sus ciudades en las cimas de las colinas, el alimento lo almacenaban en las montañas y cuando realizaban construcciones en la costa lo hacían alejados de los ríos. Es por esto que muchas de sus edificaciones siguen en pie hoy en día (Curt Suplee, Nacional Geographic). Pero si bien los Incas conocían las variaciones adaptando su modus vivendi a la ocurrencia de las abundantes lluvias, no fue sino hasta finales del siglo XIX que la comunidad de estudiosos de la época empezó a identificar el fenómeno y a interesarse por las consecuencias que desencadenaba.

El fenómeno se ha venido estudiando siguiendo el comportamiento de algunos elementos meteorológicos desde finales del siglo XIX, en ambos extremos de la cuenca del Pacífico. En el año de 1892 la Sociedad Geográfica de Lima publica un artículo describiendo la presencia de una corriente cálida en las aguas del norte del país que se observa a principios de enero, acompañada de un régimen de abundantes precipitaciones. Esta corriente la denominaron los pescadores El Niño, debido a su presencia en los meses de navidad. En 1894 el geógrafo Víctor Eguigueren publica un trabajo denominado “Las lluvias en Piura”, primer documento que pretende describir la climatología del fenómeno a partir de documentos históricos, para confeccionar un índice de la intensidad del fenómeno ocurrido en el periodo 1791-1890.

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1.2. Primera mitad Siglo XX

A finales del siglo XIX y comienzos del XX los científicos ingleses del Observatorio Real de la India, comandados por el matemático ingles Sir Gilbert Walker, se pusieron en la tarea de investigar los factores que afectaban la variabilidad del monzón en esa zona, tratando de predecir los futuros inviernos, ya que en 1899 las lluvias monzónicas, de las cuales dependía la agricultura, fueron débiles y causaron una devastadora hambruna. Con los datos recopilados de regiones alrededor del Océano Índico y del Pacífico y las observaciones realizadas por los científicos ingleses, lograron descifrar un patrón global oscilante de presión atmosférica entre la parte central-oriental y occidental del Pacífico, que denominaron más tarde, en 1928, en un artículo presentado a la Royal Meteorological Society, como la Oscilación del Sur, sistema que cuando presenta altas presiones en una región, por lo general muestra bajas en la otra y viceversa. Walker descubre que este patrón atmosférico estaba estrechamente relacionado, ya que cuando la presión era muy baja en el oeste del Pacífico, los monzones eran muy fuertes sobre la India. Es decir, para esta época ya se conocían las dos grandes componentes del fenómeno (oceanográfica y atmosférica), pero no aún su interrelación. A partir de los años 30 y hasta finales de los 50, el estudio del fenómeno queda relegado a un segundo plano debido a factores geopolíticos, pero principalmente, por cuanto las señales climatológicas, asociadas a la Oscilación del Sur y El Niño, fueron mucho menos pronunciadas que las anteriormente registradas.

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1.3. 1950 a 1980

A mediados del siglo XX es cuando el estudio del fenómeno coge nuevamente fuerza por la intensificación de las mediciones realizadas en el Año Geofísico Internacional y la ocurrencia del El Niño 1957-1958. Estos dos hechos hacen que los científicos centren nuevamente sus miradas en el estudio del fenómeno y así logran dejar un completo registro de las anomalías que El Niño y la Oscilación del Sur generan en toda la cuenca del Pacífico, demostrando que el ENOS (El NIÑO, OSCILACION DEL SUR) es más un fenómeno global que un fenómeno local, que no solo afectaba a Perú y Ecuador sino a toda la cuenca. En 1959 la Scripps Institution of Oceanography (Instituto Scripps de Oceanografía) reunió a un grupo de científicos para discutir el fenómeno; sin embargo, no fue hasta finales de la década de los 60 cuando el meteorólogo noruego Jacob Bjerknes de la Universidad de California en Los Ángeles, logra formular la primera teoría moderna del ENSO, describiéndolo como una perturbación del sistema Océano-Atmósfera. Bjerknes descubrió un mecanismo que relacionaba las observaciones de Walker acerca de la Oscilación del Sur con El Niño. Él describió un patrón de circulación del aire para todo el Pacífico, al que denominó Circulación de Walter, en el cual el flujo del aire dependía de la diferencia existente entre las temperaturas de la superficie del mar en el Pacífico Occidental y en el Pacífico Oriental, que hacía que la presión del aire superficial en las dos regiones fuera distinta.

A la par de todo lo que acontecía con los fenómenos del Pacífico Tropical y los progresos en los campos de la meteorología y la oceanografía, los científicos se apoyaron en equipos informáticos. A principios de los años 50, el matemático John von Neumann, un personaje clave en la invención de la computadora digital, junto con un grupo de científicos del Institute for Advanced Study (Instituto de Estudios Avanzados) de Princeton, Nueva Jersey, dirigió algunos de los primeros intentos por utilizar equipos informáticos para la investigación de las predicciones meteorológicas. En los años 70, los investigadores ya utilizaban equipos informáticos para crear modelos de circulación general atmosférica o AGCM (Atmospheric General Circulation Model) para simular la reacción de la atmósfera a una temperatura fija de la superficie del mar en el Pacífico Tropical.

En 1975, Klaus Wyrtki de la Universidad de Hawai y sus colegas, al recopilar y representar gráficamente registros de mareas y patrones de vientos de toda la cuenca del Pacífico, lograron demostrar que los fuertes vientos alisios empujaban fundamentalmente las aguas más calientes de la superficie hacia el oeste, a lo largo del ecuador, hasta que se acumulaban en la costa de Indonesia. Como resultado, la termoclina (franja que divide los sectores de agua fría y cálida del océano) se encontraba más cerca de la superficie en el Pacífico Oriental y más profunda en el extremo occidental, permitiendo que las aguas frías situadas en el fondo del océano, en el este, fluyeran trayendo con ellas los nutrientes que alimentan a las poblaciones de peces. El trabajo de Wyrtki sugería que, cuando los vientos alisios cesaban, se liberaban oleadas de agua caliente que se movían de oeste a este a través del Océano Pacífico, empujando la capa termoclina hacia el fondo en el Pacífico oriental e impidiendo la ascensión del agua fría situada en el fondo del océano. Como consecuencia, las temperaturas de la superficie del mar en el este aumentaban y el agua de la superficie en el Pacífico oriental quedaba totalmente privada de los nutrientes necesarios para mantener ciertas poblaciones de peces. Dado el retraso con el que el Pacífico Oriental reaccionaba a los cambios de vientos, Wyrtki reconoció la posibilidad de pronosticar dichos eventos con anticipación.

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1.4. Últimos 25 años

Con el evento ENOS 82-83 que fue de gran magnitud y que tomó por sorpresa a los científicos, la comunidad internacional nota la importancia de tener herramientas e instrumentos que permitan el estudio, la evolución y la predicción. Para esto era necesario documentar los detalles reales del movimiento del agua caliente de la superficie, realizando continuas mediciones de las condiciones de las aguas situadas debajo de la superficie a lo largo del ecuador. Para realizar estas mediciones era necesario mantener boyas ancladas en el ecuador durante largos períodos de tiempo, lo cual resultaba muy difícil debido a las fuertes corrientes ecuatoriales. Con base en esta necesidad, en el año de 1985 se creó y puso en marcha el sistema de observaciones y mediciones de variables oceánicas y atmosféricas Programa el Océano Tropical y la Atmósfera Global (TOGA-Tropical Ocean-Global Atmosphere), el cual culminó en 1994, como lo muestra la figura 1.1 (ver Anexo 1). Este esfuerzo internacional, subvencionado por el programa de investigación sobre el clima mundial (World Climate Research Program) de las Naciones Unidas, buscó desde un principio investigar no el océano ni la atmósfera en sí, sino las interacciones existentes entre ellos y, principalmente, en todo el Pacífico. Tal programa también favoreció el desarrollo de una nueva generación de equipos de observación, ya que para esta cuenca el programa está integrado por 70 boyas ancladas, distribuidas longitudinalmente y abarcando las latitudes tropicales, controladas por satélite y capaces de realizar mediciones y transmitirlas en tiempo real; además de sus boyas ancladas, TOGA cuenta con boyas flotantes, estaciones cercanas a las costas, datos obtenidos a través de satélites y barcos voluntarios de investigación. Con estos instrumentos se logra la medición de las principales variables ambientales como la temperatura de la superficie oceánica, la temperatura hasta una profundidad de 500 m, la temperatura del aire, humedad atmosférica y la dirección de los vientos. Toda esta información es recibida en el Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico de la NOAA, ubicado en la ciudad de Seattle, Washington, EE.UU. También se captura importante información por medio de satélites como el TOPEX/POSEIDON, puesto en órbita en 1992 como resultado de un proyecto conjunto entre Francia y Estados Unidos. Otros satélites, como el JASON-1 o el NASA/JPL, proporcionan principalmente información de la circulación, nivel y temperatura de los océanos. Estas herramientas se han constituido para los científicos en el principal sistema de monitoreo con el objetivo de predecir los cambios climáticos que el fenómeno desencadena y poder así anticiparse a las consecuencias nefastas que se puedan llegar a presentar.

Programa del Océano Tropical y la Atmósfera Global (TOGA o TAO) para la cuenca del Océano Pacífico Fuente: NOAA

La gran cantidad de datos proporcionados por el programa TOGA, junto con las mediciones realizadas por satélite de los niveles y las temperaturas de la superficie del mar no habrían servido de nada sin los avances que se realizaron al mismo tiempo en el uso de equipos informáticos para simular el comportamiento de El Niño. Todos estos esfuerzos de científicos oceánicos por una parte y de científicos atmosféricos por la otra, prepararon el terreno para los potentes modelos “conjuntos atmósfera-océano” que recopilan toda la información disponible para controlar el modo en que los cambios atmosféricos y oceánicos interactúan. Con estos modelos es posible anticipar las fluctuaciones del clima a más largo plazo.

A mediados de los años 80 un modelo conjunto estadístico, basado en una relación estadística en el tiempo entre variables seleccionadas como, por ejemplo, la presión del nivel del mar en Indonesia y las temperaturas de la superficie del mar en el Pacífico Ecuatorial Oriental, pronosticó el fenómeno de El Niño que comenzó a finales de 1986 y, simultáneamente, otros investigadores utilizaron un modelo conjunto dinámico relativamente sencillo para pronosticar el mismo evento (Los modelos dinámicos se diferencian de los modelos estadísticos en que resuelven las ecuaciones matemáticas en una cuadrícula que incorpora datos de latitudes, longitudes y profundidades específicas). Justo a tiempo, El Niño apareció a finales de 1986 y duró hasta la primera mitad de 1988. En ese año surgió una importante teoría acerca de por qué los modelos conjuntos funcionaban y se empezó a dar respuesta a la eterna interrogante de cuál de los dos, el océano o la atmósfera, era el que primaba. Con esto logran explicar cómo la memoria del océano, el retraso que se produce entre un cambio en los vientos y la reacción del océano, influye en la finalización de El Niño y el comienzo de La Niña.

A finales de los años 80, los investigadores del centro meteorológico del Servicio Nacional de Meteorología en Washington, D.C., combinaron un modelo realista del océano con observaciones en tiempo real para proporcionar mensualmente una descripción detallada de las condiciones del Pacífico, permitiendo así a los oceanógrafos obtener una visión más completa de los procesos del océano.

En las postrimerías de los años 90, varios equipos de investigación de todo el mundo crearon nuevos modelos de circulación general conjuntos o CGCM (Coupled General Circulation Model) más complejos para poder utilizar los datos de observación obtenidos mediante el sistema de boyas TOGA. A principios de 1997, algunos de estos modelos revelaron una serie de señales que advertían del calentamiento del Pacífico en el horizonte y en la primavera de 1997, la NOAA advirtió al mundo sobre la llegada de un acontecimiento importante. En noviembre, El Niño alcanzaba su máximo calentamiento, con temperaturas en la superficie del mar alrededor de 5 °C por encima de lo normal en 7.200 kilómetros (4.500 millas) de océano abierto, el mayor calentamiento del océano jamás registrado.

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2. Entidades internacionales encargadas de estudiar el fenómeno

Hay diversas entidades del orden internacional que han entendido la importancia e influencia que tiene el fenómeno ENOS en el ambiente y economía mundial; por tal motivo, han encaminado esfuerzos para su constante estudio y monitoreo, como es el caso de la OMM (Organización Meteorológica Mundial), brazo técnico de la ONU en el área meteorológica, la NOAA (National Ocean and Atmospheric Administration) de EE.UU. a través de sus diversos institutos, agencias y oficinas y la COI (Comisión Oceanográfica Intergubernamental) órgano que pertenece a la Naciones Unidas a través de la UNESCO.

A nivel regional se han hecho numerosos acercamientos entre los estados suramericanos del Pacífico afectados como en 1974, cuando la Comisión Permanente del Pacífico Sur (CPPS-integrada por Colombia, Ecuador, Perú y Chile) con apoyo de la OMM y la COI crearon el “Programa para el Estudio Regional del Fenómeno El Niño-Programa ERFEN”, el cual se ha ido actualizando y acoplando a las necesidades crecientes de los gobiernos y del conocimiento científico.

Desde comienzos de 2003 las Naciones Unidas con el apoyo de la OMM, la Estrategia Internacional de Reducción de Desastres-EIRD y el Gobierno del Ecuador ha establecido el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Fenómeno El Niño-CIIFEN, centro que funciona en la ciudad de Guayaquil-Ecuador y que en la actualidad cuenta además con el apoyo de la NOAA, el Gobierno de España y recientemente con la participación de la CPPS.

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3. Comportamiento normal de las condiciones climáticas del Pacífico Tropical

Para entender adecuadamente los cambios que el ENOS (El Niño-Oscilación Sur) genera, es necesario conocer el comportamiento normal de las principales variables meteorológicas en el Pacífico Tropical (presión, circulación atmosférica, corrientes oceánicas, temperatura superficial del océano y precipitaciones en zonas continentales) y su área de influencia continental.

 

3.1. Circulación de la atmósfera tropical

3.1.1. Celda Hadley

La circulación general del aire de los trópicos consiste en el ascenso de masas húmedas de la Zona de Convergencia Inter Tropical (ZCIT) hasta la alta tropósfera, donde son transportadas hacia 30° Norte y 30° Sur, para luego descender formando los centros de altas presiones subtropicales; una vez estas masas han descendido, regresan hacia el ecuador donde su direccionamiento está influenciado por el efecto Coriolis, causado por la rotación de la tierra. Estos vientos son conocidos como los Alisios, que pueden ser del sureste o del noreste. El ciclo de elevación y descenso se conoce como Circulación o Célda Hadley, en honor al científico ingles que lo descubrió y describe claramente la actividad convectiva del trópico.

A, Celda de circulación Hadley en un modelo global. B, Celda de circulación Hadley en corte vertical.
Fuente: A, Universidad de Oklahoma. B, NASA.

 

 

3.1.2. Zona de Convergencia Intertropical

Sobre toda la zona ecuatorial existe un cinturón de bajas presiones atmosféricas conocido como la ZCIT (Zona de Convergencia Inter Tropical), cuyo comportamiento es de vital importancia sobre áreas continentales (el caso del norte de Australia, Indonesia y la selva amazónica) más que sobre áreas oceánicas, generando abundante lluvia, por cuanto en ella confluyen los vientos alisios tanto del sureste como del noreste, cargados de humedad y producen movimientos ascendentes de dichas masas de aire húmedo (convección) que condensan y luego precipitan.

La ZCIT se desplaza en sentido latitudinal (entre 3°S y 13°N aproximadamente), con retraso aproximado de 2 meses con el movimiento aparente del sol. El ciclo ascendente de la ZCIT se cierra sobre la zona de los sub-trópicos donde las altas presiones, además de otras consecuencias, ocasionan escasez en las precipitaciones.

 

 

3.1.3. Circulación Walker

La cuenca del Pacífico tiene un movimiento cíclico en su zona tropical conocido como Circulación o Celda Walker en honor a Sir Gilbert Walker, quien descubre ese patrón de circulación. Esta celda consiste en el movimiento en sentido este-oeste de las masas de aire a nivel del mar hasta converger en el centro de baja presión del Pacífico Occidental donde ascienden cargadas de humedad por movimientos convectivos, descargando abundantes lluvias, para ser nuevamente transportadas en sentido oeste-este por los vientos de la alta tropósfera para descender, nuevamente, en las aguas del Pacífico Oriental frente a las costas de Suramérica, generando el centro de alta presión del Pacífico Oriental.

Este movimiento es impulsado por el fuerte gradiente de presión que se genera entre las altas presiones del Pacífico Oriental y las bajas presiones del Pacífico Occidental, a su vez fortaleciendo los alisios.

Celda Walker. Circulación general en el Pacífico. Fuente: Pontificia Universidad Católica de Chile

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3.2. Corrientes oceánicas

Las corrientes oceánicas del Pacífico están influenciadas por los alisios que logran el direccionamiento de las aguas en sentido este-oeste. Este movimiento de aguas favorece un afloramiento de las aguas profundas del Pacífico Oriental, procedentes de latitudes medias y altas, ricas en plancton marino sobre las costa de Suramérica, garantizando las bajas temperaturas (20-24°C), favoreciendo la poca evaporación, haciendo escasas las precipitaciones. Caso contrario al costado occidental del Pacífico, donde se pueden encontrar temperaturas de la superficie oceánica más cálidas que bordean los 28°C, lo cual favorece la precipitación abundante de esa zona. Esto se ratifica claramente con la posición de la termoclina (ver figuras 1.3, y 1.8), la cual se encuentra a unos 50 m de profundidad en las costas de Perú y a unos 150 m en las costas de Indonesia y si a esto se le añade el gradiente de presión que refuerzan los alisios, vemos claramente cómo es el transporte de agua y de calor en el Pacífico Tropical.

El acumulamiento de aire cálido de la superficie del océano, traído por los alisios, más las altas temperaturas del trópico que calientan las aguas del extremo occidental del Pacífico, hacen que por expansión térmica el nivel medio del mar en esa zona sea mayor que frente a las costas americanas.

En otras palabras, la atmósfera y el océano actúan conjuntamente como un motor térmico global. Esta redistribución continua del calor, que cambia por la rotación de oeste a este del planeta, causa las altas corrientes de aire y los vientos alisios que soplan en dirección oeste.

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4. Componentes del fenómeno ENOS

4.1. El Niño

Estrictamente la expresión El Niño hace relación a la aparición de aguas superficiales relativamente más cálidas de lo normal desde los sectores del Océano Pacífico Central y Oriental, hasta las costas del norte de Perú, Ecuador y el sur de Colombia con un promedio de duración de 12 meses, debido al debilitamiento de los vientos Alisios tanto del noreste como del sureste, ocasionando un aumento en la TSM (Temperatura Superficial del Mar), aumento del nivel del mar (+10cm observado en el NIÑO 82-83) y hundimiento de la termoclina en el Pacífico Occidental (alrededor de 30 a 50 metros NIÑO 82-83), reduciendo considerablemente la productividad biológica dando lugar a una migración de peces por lo cual las capturas del sector pesquero en Perú se ven disminuidas. Estas aguas cálidas facilitan el aumento de los movimientos convectivos de humedad, generando un aumento de las precipitaciones en esta zona litoral caracterizada por ser de un clima seco y vegetación desértica, ocasionando situaciones de emergencia para los países ubicados en esta zona.

 

4.2. La Niña

Estrictamente la expresión La Niña, también conocido como Anti-Niño, es el evento que presenta condiciones contrarias a El Niño. Consiste en un enfriamiento de las aguas del Pacífico Tropical Oriental. Este fenómeno se presenta una vez las condiciones que caracterizan a El Niño se van debilitando, y durante su manifestación, el comportamiento climático tiende a volver a su normalidad, pero en realidad, cambia bruscamente, tornándose ahora inverso con una intensidad considerable. La Niña cierra un ciclo completo que puede ir de 2 a 7 años.

Anomalías del nivel del mar y temperatura superficial del mar durante El Niño 97 y La Niña 99 Fuente: NASA

La figura anterior muestra el comportamiento del ENOS 97-99, donde el aumento anómalo tanto de temperatura como de nivel del mar, debido a su estrecha relación, tienen la misma gama de colores así: para el aumento en el evento El Niño, verde, amarillo, rojo a blanco y para la disminución en el evento La Niña, de azul a morado.

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4.3. La Oscilación del Sur

Es la variación de la presión atmosférica medida a nivel del mar sobre una amplia zona del Pacífico Tropical Central y Oriental; esta variación natural se cuantifica mediante el Índice de Oscilación del Sur (IOS), el cual se determina con las presiones atmosféricas que son tomadas en Tahití-Polinesia Francesa (18º S, 150º W) y el observatorio de Darwin-Australia (12º S, 131º E) y posteriormente estandarizadas. A esta variación de presión se le atribuye en parte la disminución de los vientos alisios, originando el desplazamiento de los centros de presión, modificando los regimenes de precipitación de zonas directamente afectadas por el fenómeno.

La isla de Tahití se utiliza como punto representativo del comportamiento de la presión atmosférica en la parte oriental-central del Océano Pacífico Tropical y Darwin se utiliza como el punto representativo de la presión atmosférica de la parte occidental del mismo océano. En otras palabras, el IOS es una medida comparativa de cómo cambia la presión atmosférica en dos grandes regiones (occidental y central-oriental) del Océano Pacífico Tropical.

Índice de Oscilación del Sur, periodo 1878- 1998, promedio anual. Fuente: NOAA

Cuando los valores del IOS son positivos (color azul), representan las situaciones en las que la presión atmosférica en Tahití es mayor que la de Darwin y, por el contrario, los valores son negativos (color rojo), representan las situaciones en que los valores de presión en Darwin son mayores que en Tahití. Es evidente la alternabilidad, un vaivén entre ambos colores, si bien no periódica, si claramente recurrente.

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5. Que es el fenómeno ENOS (El Niño – Oscilación Sur)?

Anteriormente El Niño o La Niña hacía referencia únicamente al calentamiento o enfriamiento de las aguas del Pacífico Oriental, desconociendo la fuerte interacción océano-atmósfera, pero hoy en día, como resultado de diversas investigaciones (Ver Historia del estudio del Fenómeno ENOS) que dieron como resultado un conocimiento más detallado del fenómeno, se denomina a El Niño y La Niña como las fases extremas del ENOS, es decir que estas fases cobijan tanto variaciones oceanográficas como climatológicas.
Conforme a lo anterior el fenómeno ENOS es un ciclo de interacción oceánico-atmosférico que se desarrolla en las aguas ecuatoriales del Océano Pacífico Tropical, esta determinado por una serie de anomalías en los patrones climáticos y atmosféricos locales y regionales principalmente; este fenómeno consta de dos fases (un ciclo): La fase cálida, conocida hoy en día popularmente como El Niño y la fase fría conocida como La Niña. Las fases cálidas hacen referencia a los efectos del clima y del océano más pronunciados, relacionados con temperaturas anormalmente calientes de la superficie del mar en interacción con el aire que se encuentra por encima en la parte del Océano Pacífico Oriental y Central presentando valores negativos acentuados del IOS y las fases frías, por el contrario, presentan temperaturas de la superficie del océano anormalmente bajas y una interacción con el aire que genera grandes valores positivos del IOS.

La interacción océano-atmósfera es una relación que está fuertemente ligada, aunque no siempre sea directa ni proporcional, que en vez de mantener un equilibrio presenta una variabilidad continua entre estos 2 sistemas. La atmósfera es rápida y ágil, reacciona a los cambios de temperatura de la superficie del mar en cuestión de días o semanas; por el contrario, el océano, extenso, lento y con una gran inercia, tarda meses en alcanzar un nuevo equilibrio con los cambios de los vientos. Por lo tanto, el estado del océano en un momento dado es más un reflejo de vientos ya pasados, en forma de olas por debajo de la superficie del océano, que de la acción de los vientos que se están produciendo en ese momento.

En definitiva, el ENOS actúa como el modo más importante y fundamental de variabilidad interanual del sistema océano-atmósfera en el Pacífico Tropical, aunque no siempre las componentes estén en simultáneo, ni con la misma intensidad.

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6. Zonas de estudio

Para facilitar el estudio y comprensión de los fenómenos que desencadena El Niño, La Niña y La Oscilación del Sur, los científicos han fraccionado el área de estudio del Pacífico Tropical en cuatro zonas, las cuales cubren las áreas donde se desarrolla principalmente el fenómeno. Estas zonas están numeradas y son: Niño 1+2, Niño 3, Niño 3.4 y Niño 4.

Zonas de estudio del fenómeno ENOS Fuente: NOAA

Existen otras zonas que están fuera de la cuenca del Pacífico que se ven influenciadas por la presencia del fenómeno. A estas alteraciones que se presentan fuera del área de los trópicos se les llama las teleconexiones del fenómeno ENOS, que pueden ocurrir a miles de kilómetros de la cuenca del Pacífico, llegando a sitios tan lejanos como la India, el oriente y occidente del continente Norteamericano, el sur, oriente y nororiente de Suramérica y la zona sur y centro del oriente del continente Africano.

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7. Variaciones climáticas y efectos del fenómeno ENOS en el Pacífico Tropical

A continuación se describirán los principales cambios ocurridos en los componentes del clima del trópico.

7.1. Circulación atmosférica

La variación del sistema de presión es invertida en un efecto columpio, es decir, en las zonas de baja presión tradicional como el norte de Oceanía se ubican centros de alta presión y sobre las costas suramericanas de Ecuador y Perú, donde normalmente predominan altas presiones, se posiciona un sistema de baja presión que es una causa directa del aumento de precipitaciones en esa zona. La circulación de los vientos alisios disminuye, llegando en casos extremos a soplar vientos del oeste, debido a que los gradientes térmicos y de presión están invertidos.

Condiciones El Niño Fuente: Pontificia Universidad Católica de Chile

Algunos científicos han detectado que hay un desplazamiento de bajas presiones de la ZCIT hacia el sureste, lo que coincide con abundantes lluvias que se presentan en Ecuador y norte de Perú, área, esta última, que es tradicionalmente desértica.

Las temperaturas del aire también sufren una variación, ya que aumenta en las zonas donde se produce la ausencia de precipitación, como en el norte de Oceanía, donde en 1997 y 1998, a causa de la sequía generada por El Niño 97-98, se presentaron intensos incendios forestales en Indonesia (Sumatra y Borneo) y Malasia, que cubrieron de una bruma tóxica permanente las principales ciudades de la región, causando graves afecciones respiratorias a la población.

7.1.1. Precipitación

Las precipitaciones están directamente relacionadas con aquellas áreas donde se sitúan los centros de baja presión, donde teóricamente se generan procesos convectivos, los cuales se favorecen por las condiciones térmicas que caracterizan al océano durante una fase cálida (EL NIÑO). En las zonas que se encuentran en el Pacífico Oriental como Ecuador, Perú y sur de Colombia se hacen frecuentes las precipitaciones intensas, sufriendo muchas veces inundaciones, como sucedió en Perú durante EL NIÑO 97-98.

La fase fría del evento (La Niña), la cual viene después de El Niño, muestra la reubicación de los centros de presión en todo el Pacífico Tropical. Esto hace que en la búsqueda del restablecimiento de las “condiciones normales” los vientos soplen nuevamente con mayor fuerza del este, facilitando nuevamente el ascenso de la termoclina en el Pacífico Oriental y la inmersión en el Pacífico Occidental, se reorganizan las lluvias generando fuertes y abundantes precipitaciones en Indonesia y el norte de Oceanía y la disminución de las lluvias en Perú y Ecuador. En el caso de Colombia, se registran precipitaciones que sobrepasan los promedios históricos.

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7.2. Corrientes oceánicas

Las corrientes marinas se ven influenciadas porque al disminuir los vientos Alisios se debilita el desplazamiento de la corriente ecuatorial, lo cual impide el afloramiento de las aguas profundas frente a las costas sudamericanas, facilitando el calentamiento del Pacífico Oriental. Esto genera un desnivel en la termoclina del Pacífico, ya que en las costas del continente suramericano tiende a profundizarse, mientras que en el lado occidental del Pacífico, debido al fortalecimiento de la contracorriente ecuatorial (vientos en dirección Oeste-Este contrarios a los Alisios), hay un acercamiento de esta termoclina y un aumento en el enfriamiento en el agua de esta zona.

Posición Termoclina, NMM (Nivel Medio del Mar) Fuente: Adaptado Pontificia Universidad Católica de Chile

El aumento de temperaturas en las aguas oceánicas sobre costas suramericanas genera un aumento del nivel medio del mar debido a la expansión térmica, lo cual trae consigo tiempos de tormentas y pleamares, hace que las construcciones costeras se vean seriamente afectadas y algunas zonas tengan que ser evacuadas; pero el enfriamiento de las aguas en el otro extremo del océano occidental produce el efecto contrario, una disminución del nivel medio del mar y de las lluvias en esas costas.

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8. Génesis, desarrollo y recurrencia del fenómeno ENOS

Este evento macro climático tiene una duración en su fase cálida de aproximadamente 2 años (18-22 meses) desde el inicio hasta la finalización de condiciones inusuales en el Pacífico Tropical, pasando por la fase de maduración del fenómeno que es la más intensa y que puede tener una duración de 8 a 12 meses. El fenómeno ENOS ocurre, por lo general, en los meses de Enero a Marzo del primer año y va teniendo su evolución, llegando a su fase de desarrollo máximo en los meses de Diciembre a Marzo (invierno boreal) del año uno y dos respectivamente. Posteriormente empieza un debilitamiento de su comportamiento, con el cual regresan las condiciones climatológicas normales en los meses de Julio a Septiembre del año 2, dando paso al fenómeno de La Niña, el cual tiene su punto álgido al 10-12 mes del año 2, es decir, en el invierno boreal del segundo año y puede tener una duración aproximadamente de 6 a 8 meses más, mientras vuelve a un estado de condiciones normales.

Un avance importante ha sido el descubrimiento de su recurrencia u oscilación cuasi bienal (de dos años de periodo), la de baja frecuencia de entre 3-6 años, que es la más característica del fenómeno y la inter-decadal y secular, cuyo efecto reside en la modulación de las anteriores. Esta escala de periodicidad es lo que los científicos han tratado de descifrar con miras a que se pueda tener una predicción mas acertada del fenómeno y así se puedan tomar las medidas de seguridad en los diversos territorios afectados; este tipo de frecuencia puede estar ligada a otras variables de fondo del sistema climático.

La diferencia en la intensidad del ENOS presenta periodos en los cuales varía en magnitud y frecuencia. Históricamente, en los años 20 el fenómeno tuvo bastante fuerza y frecuencia pero en los años 30, disminuye su magnitud y frecuencia; en los años 40, muestra una reactivación y a partir de 1975 hasta 1998 el ENOS gana en frecuencia y los eventos son de gran magnitud.

Según algunos científicos el fenómeno empieza a gestarse en los primeros meses del año 1 en las aguas del Pacífico Occidental, cuando ocurre una perturbación en la dirección de los vientos, generándose vientos en sentido contrario a los Alisios, los cuales se debilitan. Este debilitamiento genera profundización de la termoclina en el extremo oriental y es cuando las aguas cálidas del Pacífico Occidental empiezan a desplazarse a través de un núcleo cálido hacia las costas de Suramérica, conectándose con las aguas que han empezado a calentarse en esa parte del océano. Ese desplazamiento hacia el extremo oriental del océano es a través de Ondas Kelvin oceánicas (en dirección oeste-este) que acentúan la profundización de la termoclina a todo el Pacífico Oriental, ya que estas se dispersan hacia el norte y el sur del continente americano en forma de Ondas Kelvin que siguen las costas occidentales de América. Mientras tanto, las Ondas Rossby oceánicas (en dirección este-oeste) se propagan hacia el continente asiático, donde generan la afloración de la termoclina en las costas del Pacífico Occidental, generando un leve enfriamiento. Una vez llegan estas Ondas Rossby, son nuevamente reflejadas hacia el este en forma de Ondas Kelvin. Las aguas cálidas que han llegado a las costas de Colombia y el resto de Suramérica permanecen cerca de 12 meses produciendo las fuertes lluvias en las costas de este sector del continente.

Mecanismo del oscilador de acción diferida. En los cuadros de la izquierda las flechas indican anomalías del viento (intensidad proporcional al grueso) y los contornos indican anomalías de temperatura de superficie (positivas-contornos continuos/ negativos-contornos discontinuos). En los cuadros de la derecha, los contornos indican anomalías de profundidad de la termoclina (positiva:-termoclina profunda-cuando los contornos son continuos y viceversa); las flechas indican la dirección de propagación de las ondas oceánicas (grueso proporcional a la intensidad) y las letras R y K se refieren a ondas Rossby y Kelvin, respectivamente. Los números que aparecen en el extremo superior derecho de cada cuadro indican al mes a partir del comienzo del ciclo.
Fuente: Fundación MAPFRE y Universidad Complutense de Madrid, “El Niño: Climatología, efectos y predicción”

Así, el afloramiento que se propaga hacia el oeste en forma de Ondas Rossby vuelve hacia el Pacífico Oriental en forma de Ondas Kelvin, unos 7 u 8 meses después del inicio del ciclo; a los 12-15 meses la termoclina en el extremo oriental del océano vuelve a aflorar, haciendo que las aguas disminuyan la temperatura superficial y así, a los 20-22 meses, la termoclina se encuentra nuevamente cerca de la superficie en las costas de Suramérica, quedando suprimida la actividad convectiva en el extremo oriental e intensificada en el occidental, coincidiendo con la reubicación de los centros de presión del Pacífico. Las Ondas Kelvin y Rossby son las que permiten el desarrollo del fenómeno y determinan su duración.

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9. Teleconexiones

Como se mencionó anteriormente, las teleconexiones del fenómeno ENOS son las anomalías climatológicas que se presentan fuera de la cuenca del Pacífico Tropical, ocurriendo muchas veces a miles de kilómetros y en otros continentes. Los resultados de los modelos de simulación que los científicos han desarrollado dan como resultado que las teleconexiones se originan debido a que los cambios en el trópico afectan el patrón de ondas Rossby atmosféricas, las cuales a gran escala determinan la posición de la corriente en chorro que guía las borrascas de escala sinóptica en las latitudes medias (Horel y Wallace, 1981 y Wallace y Gutzler, 1981).

Anomalías de geopotencial debida a las ondas Rossby a gran escala cuando la actividad convectiva aumenta cerca de la línea de cambio de fecha durante un suceso ENSO
Fuente: Fundación MAPFRE y Universidad Complutense de Madrid, “El Niño: Climatología, efectos y predicción”

Durante El Niño 97-98 se presentaron variaciones climáticas en todo el mundo. Para ese evento en particular la presión atmosférica disminuyo cerca de Tahití (1) y aumentó cerca de Australia (2). Los vientos alisios se debilitaron (3), permitiendo que la superficie del Pacífico se calentara por el sol y se extendiera hacia el este, creando una banda de aguas calidas que recorrió el Pacífico Ecuatorial (4), sobre la cual la formación de nubes fue intensa (5). Atraída hacia el sur por la baja presión atmosférica inferior, la corriente en chorro subtropical acarreó las nubes del Pacífico hacia el este, aumentando la frecuencia de tormentas que se convirtieron en huracanes en esa región (6). Siguiendo su curso hacia el sur de Norteamérica, la corriente en chorro (7) cortó la capa superior de las tormentas del Atlántico que van al oeste, reduciendo la formación de huracanes que se presentaron en ese océano.

 

El NIÑO 97-98, Punto álgido Diciembre de 1997. Las zonas afectadas sufrieron efectos desde Diciembre a Febrero Fuente: NOAA-NGS

En Septiembre de 1997, durante El Niño 97-98, el huracán “Linda” afecto la costa oeste de México y EE.UU. con vientos de 300 Km/h, lo que lo convirtió en una de las tormentas más fuertes registradas en el Pacífico Oriental
Fuente: NASA-NOAA-NGS

Los cambios en las condiciones climáticas generaron un aumento de precipitaciones en Uruguay, sur de Brasil y norte de Argentina y la reducción drástica de lluvias por debajo de lo normal en el nororiente de Suramérica, sector que incluye el centro y noreste de Colombia. En el continente africano países de la zona centro oriental como Sudan, Kenia y Tanzania sufrieron inundaciones, ocasionando perdidas de cosechas lo cual genero situaciones de hambruna en la población extremadamente pobre.

En Indonesia se registraron fuertes incendios que cubrieron de una bruma tóxica las principales ciudades de la región, donde los hospitales y clínicas se atestaban por las graves infecciones respiratorias que el humo causó a la población. El nororiente de Brasil, por la gran sequía que se presentó, se generaron numerosos incendios en los estados amazónicos, el principal de ellos en el estado de Roraima, incendios que generaron una pérdida de cerca de 50000 Km2 de selva amazónica. En Europa se produjeron inundaciones sin precedentes en Polonia y Republica Checa, dejando 55 y 60 muertos respectivamente. En Mongolia las temperaturas descendieron a 42 °C bajo cero. En el Tibet se presentaron las peores tormentas de nieve de que se tenga memoria, llegando a temperaturas de hasta 40 °C bajo cero, que produjeron la pérdida de más de 10000 cabezas de ganado.

Fenómeno El Niño 97-98, Bruma tóxica de gases generadas por incendios forestales cubre las ciudades en Borneo-Indonesia. Incendio en la selva amazónica en el estado de Roraima-Brasil. Fuente: Michael Yamashita y John Maier-NGS

Inundaciones en aldeas de Sudan, en el continente Africano Fuente: G.Griiffiths y Cristian Aid-NGS

Durante La Niña 98-99, fase posterior a El Niño 97-98, la presión atmosférica aumentó en Tahití (1) y disminuyó en Australia (2); los vientos alisios se fortalecieron soplando fuertemente hacia el oeste (3), impulsando las aguas cálidas de la superficie del mar más hacia el oeste de lo normal (4). La alta presión que volvió sobre Tahití separó las formaciones de nubes ecuatoriales (5) y la corriente en chorro subtropical se debilito por las mismas causas (6), dejando que las tormentas del Atlántico se desplazaran al oeste, tomando fuerza y convirtiéndose en huracanes (7).

LA NIÑA 98-99, Punto álgido Diciembre de 1998. Fuente: NOAA-NGS

Durante las fases La Niña, se produce sequía en zonas donde cayó abundante precipitación y hay lluvias en las áreas que padecieron sequía (en contraste con El Niño). Esta fase del ENOS (La Niña) en su punto álgido (invierno del año 2) trajo condiciones contrarias como lluvias al nororiente de Brasil y temperaturas frías a sus costas medias; en los estados del sur y oriente de EE.UU. se presentó escasez de lluvia, acompañada de altas temperaturas; y en el noroeste de Norteamérica y nororiente de Asia se presentaron inviernos más fríos de lo normal. En África se presentaron intensas lluvias y bajas temperaturas en Madagascar y sur oriente del continente y la sequía afecto el área centro oriental.

Pareciera encontrarse una linealidad entre el ENOS y el clima, porque los efectos que trae la fase cálida son contrarios a los que trae la fase fría, pero no es así, porque la respuesta del sistema climático es no-líneal frente a perturbaciones en la temperatura superficial del océano, ya que ésta es la que controla la convección. Debido a las asimetrías zonales de temperatura superficial del océano, pequeñas desviaciones de temperatura en el oeste del Pacífico pueden disparar la convección mientras que se necesitan fuertes cambios positivos en el este para impulsar la generación de lluvias. Por eso, bien es sabido que los efectos que trae consigo cada fenómeno son totalmente diferentes, ya que la variabilidad del ENOS y de sus fases extremas es una de sus principales características.

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10. Registros de eventos ENOS

Como se mencionó anteriormente, el ENOS ha ocurrido desde mucho tiempo atrás, tanto así que los Incas en Perú ya conocían su aparición y condicionaban a él sus hábitos. Los científicos hoy en día han tratado de establecer la frecuencia y variabilidad del ENOS en periodos pre-instrumentales, es decir periodos anteriores al siglo 20, en los cuales no se cuenta con datos climatológicos que permitan hacer una síntesis de su magnitud, ya que solo a partir de la década del 50 se tienen datos de variables necesarias para el complejo entendimiento, como son las temperaturas de la superficie del océano y tan solo se tiene registros de un poco más de un siglo para la presión atmosférica. Si bien los científicos han descubierto con ese corto registro de datos, importantes variaciones de distintas frecuencias, se necesita una serie mucho más larga, que permita complementar la frecuencia de variabilidades y poder determinar de qué factores depende las variabilidades de baja y muy baja frecuencia, cosa que los modelos actuales no pueden hacer. Estas variabilidades solo pueden ser observadas en series que abarquen un gran periodo de tiempo. Un gran aporte a esas ausencias de información han sido los trabajos de recuperación de información de viejos textos y escritos coloniales como los de Victor Eguigueren. Aunque hoy en día la ciencia ha encontrado técnicos que se basan en las evidencias y registros naturales que estos fenómenos dejan en cada aparición; estas técnicas se llaman obtención de datos Proxy o técnicas paleo climáticas y pueden ser de tres formas diferentes que son:

• Dendroclimatológicas, técnica que evalúa las condiciones climáticas pasadas a través de los anillos de crecimiento de los árboles, principalmente ubicadas en latitudes medias.
• Corales, técnica que evalúa las condiciones climáticas pasadas a través del contenido del isótopo 18O en los corales (ubicados en las Islas Galápagos y en el oriente del Océano Pacífico), el cual es un indicador paleo climático.
• Testigos de hielo, técnica que evalúa las condiciones climáticas pasadas (principalmente en los glaciares de los Andes y del Himalaya) a través de la cantidad de hielo acumulado y en el contenido del isótopo 18O.

Con estas técnicas se han hecho reconstrucciones de los sucesos hasta el año 1525, tratando de establecer el periodo de ocurrencia y la magnitud de cada fenómeno, con un buen grado de confiabilidad.

En la actualidad se han creado una gran cantidad de modelos acoplados (océanos-atmósfera) que intentan simular las condiciones reales a través de leyes físicas de la atmósfera y del océano; estos modelos aún no son suficientemente precisos por lo complejo del funcionamiento del sistema climático y la dificultad de integrar en un solo modelo todos los factores conocidos. Debido a esto los modelos se encuentran en constante evolución, tratando cada vez de ajustar más su precisión.

Los fenómenos ENOS mejor documentados y analizados han sido los de los últimos 50 años, en especial ENOS 82-83, 91-92 y 97-98, los cuales fueron los sucesos con un mejor seguimiento. Del último se tiene un amplio registro de su génesis, desarrollo, efectos e impactos.

 

Desarrollo del Índice Multivariado del ENOS para las fases extremas (El Niña y La Niña) mas fuertes presentados desde la segunda mitad del siglo pasado Fuente: NOAA-CIRES, Climate Diagnostics Center

En El Niño 82-83 se produjo en el sur de África y en todo el Pacífico Occidental una larga sequía y en la parte oriental de Australia se sufrió la peor sequía de los últimos 200 años, también hubo sequías en Panamá, Costa Rica y el nordeste de Brasil. A la par de estas situaciones, en otras áreas del globo se presentaron fuertes lluvias, como en Perú y Ecuador (países directamente afectados por el fenómeno), el sur de Brasil, la parte septentrional de Argentina y el suroeste de EE. UU.

El ENOS 82-83 tomó por sorpresa a los científicos del mundo y obligó a poner en marcha el programa de monitoreo del Pacífico TOGA, el cual culminó en 1994. Con la información obtenida a través del monitoreo y su posterior análisis, se diseñaron mejores modelos climáticos del Pacífico que permitieron que El Niño 97-98 fuera el primer evento que se pudo predecir con suficiente tiempo de antelación para que los gobiernos de los países que se verían afectados tomaran acciones de mitigación. Perú fue uno de los países más afectados por ese fenómeno, sufriendo las intensas lluvias. Allí se formó el segundo lago más grande del país después del Titicaca, el cual se formó en pleno Desierto de Piura, alcanzó una longitud de 150 Km y 3 m de profundidad; las intensas lluvias en Perú desbordaron numerosos ríos que descienden de la sierra, arrasando aldeas enteras.

“Lago La Niña” formado por las intensas lluvias en el Desierto de Sechura-Piura, norte del Perú. Fuente: Joanna B. Pinneo-NGS

El aumento de la temperatura superficial del océano (las temperaturas llegaron a casi 30 °C) generó que el nivel medio del mar superara en 25 cm el promedio en las costas, lo que combinado con las fuertes lluvias trajo poblaciones evacuadas por el avance del mar en tierra firme.

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Referencias

Bibliografía
• Fundación MAPFRE y Universidad Complutense de Madrid, “El Niño: Climatología, efectos y predicción”
• NGS-National Geographic Society, Curt Suplee, “El Niño, La Niña; el ciclo vicioso de la naturaleza”
• Universidad de La Salle, Alvarez Melo, Jorge Antonio “Análisis de la variación de caudales en la cuenca del Río Magdalena durante las fases extremas del ENSO”
• Universidad de La Salle-Fajardo Barreto Germán Darío y Franco Ovalle Francisco, “Análisis estadístico de la relación del fenómeno ENOS en las variables de caudal y temperatura en la Cuenca Alta del Río Magdalena”, 2004.

 

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