ACADEMIA DEL MAR
CUADERNO TALÁSICO
Nº 30
Presentado
por:
Académico
de Número nº 31
Capitán de Navío Carlos E. Ereño.
Tema:
PRONOSTICANDO
LA VARIABILIDAD DEL CLIMA, SU VALOR ECONOMICO Y SOCIAL
Presentación:
29 de agosto de 2006.
Expuesto
y debatido en la Sesión Plenaria Ordinaria Nº
94 del 29 de agosto de 2006.
Buenos
Aires,
2006.
Academia
del Mar
Pronosticando
la variabilidad del clima, su valor económico y
social
Académico Cap. Nav. Carlos E. Ereño
«El
que mira el viento no siembra y el que mira las nubes
no cosecha»
Eclesiastés 11:4
1.
Introducción histórica
El
desafío principal de las ciencias de la atmósfera
en las décadas del 50 y 60 era el pronóstico
del tiempo. La dinámica de la atmósfera,
como aplicación particular de la hidrodinámica,
era el centro de atención científica y la
mayoría del esfuerzo estaba puesto en la predicción
del tiempo, particularmente por métodos
numéricos. La renovación tecnológica
a partir de la década del 60 tuvo un gran impacto
sobre la meteorología, modificando el eje principal
de la investigación. El gran impulso vino de la
mano del desarrollo de la computadora electrónica.
Existen
evidencias de los intentos por parte del ser humano para
crear herramientas que manipulen datos, desde el año
2600 a.C., cuando los chinos inventaron el ábaco.
Incluso Leonardo Da Vinci desarrolló una máquina
calculadora.
Los primeros esfuerzos por manipular números tenían
dos cosas en común:
1. Eran mecánicos y
2. Se desarrollaban en pequeña escala.
Eran máquinas fabricadas de piezas lo suficientemente
grandes para ser ensambladas a mano. La segunda guerra
mundial dio nacimiento a lo que es considerada como la
primera computadora (llamada ENIAC),
la cual fue desarrollada para hacer cálculos de
balística. Pero no fue sino hasta 1954 cuando Texas
Instruments creó una manera de producir transistores
en forma comercial, fecha a partir de la cual el desarrollo
y avance de éstos equipos se ha dado en forma por
demás impresionante.
La computadora electrónica permitió encarar
uno de los grandes problemas de la meteorología,
la simulación numérica del comportamiento
de la atmósfera. De aquí surgen los modelos
numéricos que mediante el uso de las ecuaciones
de hidrodinámica permitieron superar algunos de
los problemas originados en la no linealidad de estas
ecuaciones y en la complejidad de los procesos físicos
involucrados.
Una
de las primeras aplicaciones de estos modelos estuvo orientada
a mejorar el pronóstico del tiempo. El perfeccionamiento
de estos modelos, junto a los progresos que se dieron
en el campo de las computadoras, los sistemas de observación
y en las telecomunicaciones permitieron la extensión
de los períodos de validez de las predicciones
meteorológicas satisfactoriamente hasta varios
días y en ciertas circunstancias hasta más
de una semana
Sin
embargo, a pesar de las enormes inversiones que subsecuentemente
se realizaron en este campo, el progreso ha sido más
reducido y difícil. Ello se ha debido al límite
teórico de la predictabilidad del sistema
originado en la dinámica interna no lineal del
mismo.
Los
pronósticos del tiempo son bastante precisos en
los primeros 1 o 2 días, para luego decrecer en
confiabilidad a medida que el plazo del tiempo se incrementa
a 3, 4, 5 o más días. Con 5 a 7 días
de anticipación la precisión de los pronósticos
es relativamente baja y más allá es casi
imposible de predecir.
Sin
embargo, el uso de modelos de área limitada con
muy alta resolución espacial es una tecnología
que está permitiendo un notable avance en la predicción
del tiempo, sobretodo en la definición espacial
de las tormentas.
2.
El clima y su importancia
Se
suele definir el clima, en sentido estricto, como el “promedio
del estado del tiempo” o, más rigurosamente,
como una descripción estadística en términos
de valores medios y de variabilidad de las cantidades
de interés durante un período que puede
abarcar desde algunos meses hasta miles o millones de
años. El período clásico es de 30
años, según la definición de la Organización
Meteorológica Mundial (OMM).
¿Cómo
afectan estos cambios a las sociedades humanas? Los cambios
en el clima pueden afectar a la salud humana, los ecosistemas
terrestres y acuáticos y también los sistemas
socioeconómicos. Sectores básicos en el
desarrollo de la humanidad, como la agricultura, silvicultura,
pesca y recursos hídricos son especialmente sensibles
al cambio climático. De aquí la importancia
de conocer con anticipación estas variaciones.
De
acuerdo a la Met Office del Reino Unido el tiempo afecta
el comportamiento financiero del 75% de la industria,
con las mayores pérdidas causadas por los fenómenos
meteorológicos extremos.
Por
ejemplo, para la velocidad del viento y durante la década
1990-1999, el daño causado por azote de huracanes
en los Estados Unidos y por temporales severos de invierno
en Europa alcanzó US$ 5.500 millones y US$ 3.000
millones por año respectivamente. Para la temperatura,
la volatilidad relacionada a la meteorología de
la energía eléctrica en Estados Unidos y
Gran Bretaña es de US$ 7.000 (no industrial solamente)
y US$ 1.500 millones por año respectivamente.
En
un informe reciente elaborado en la NASA sobre el valor
socioeconómico de mejorar la información
del tiempo y el clima concluye: aunque el valor marginal
de la información adicional en una esfera económica
dada puede parecer relativamente pequeño, puede
traducirse en efectos económicos potenciales muy
grandes. Debido a la magnitud económica de los
sectores afectados, el total de los efectos socioeconómicos
de las variaciones del tiempo en el corto plazo, como
los cambios del clima en el largo plazo son muy grandes.
Estos efectos son especialmente notables cuando se los
mide en una escala regional o local.
Los
organismos de las Naciones Unidas que se ocupan de los
problemas climáticos (FAO, OMM, PNUMA, UNESCO y
su COI y el CIUC) han aprobado una Acción para
el Clima básica, que refuerza considerablemente
la reacción internacional frente a los riesgos
planteados por la variabilidad del clima y el cambio climático.
Entre las orientaciones principales para las actividades
futuras establece como línea prioritaria la necesidad
de mejorar los pronósticos estacionales (los más
importantes para la adaptación de la agricultura
a la variabilidad del clima).
La
población argentina, como la de otros países
del mundo, está marcadamente afectada por la variabilidad
climática, tanto de corto como de largo plazo.
En nuestro país, los efectos sociales de la variabilidad
del clima son múltiples, pero los más elocuentes
son las inundaciones que provocan las lluvias extremas.
El país sufre estos efectos con bastante frecuencia
en magnitudes importantes, tanto por su costo social como
por el daño económico. Las inundaciones
que regularmente o irregularmente azotan a las distintas
regiones de nuestro país, traen como consecuencias
muertes, evacuaciones obligadas y daños en las
cosechas agrícolas con las consiguientes pérdidas
económicas.
El
fenómeno de El Niño durante el evento de
los años 1982/83 produjo en el mundo 2.000 muertes
y pérdidas económicas por 13.000.000.000
de dólares. Las inundaciones que produjo en la
Argentina el Niño 1982/83 forzaron la evacuación
de 250.000 personas que perdieron sus viviendas y más
de medio millón se vieron afectados en mayor o
menor medida. Se anegaron más de 7 millones de
hectáreas en Chaco, Formosa, Santa Fe, Corrientes,
Entre Ríos y Buenos Aires y sufrieron severos daños
caminos, puentes, puertos, desagües y canales de
drenaje.
Además
del Niño, otros eventos extremos conducen a situaciones
desfavorables para el normal desarrollo de la actividad
humana. Las inundaciones que con frecuencia afectan a
la ciudad de Buenos Aires arrojan considerables daños
ocasionando pérdidas sociales y económicas
no totalmente evaluadas.
Las
inundaciones en Santa Fe por el desborde del río
Salado en 2003, causaron daños por unos 2.878 millones
de dólares. La cifra fue estimada por la Comisión
Económica para América latina y el Caribe
(CEPAL), que indicó que los daños fueron
equivalentes a los provocados por el terremoto que sacudió
El Salvador en 2001.
Hay
pocos años en los que la Argentina no padece impactos
climáticos y/o meteorológicos que impliquen
pérdidas considerables en alguna región
del país. Este panorama podría agravarse
en la medida en que la densidad de población aumente
y el uso del espacio sea más intenso.
3. ¿Es el clima predecible?
El
pronóstico meteorológico de largo plazo
es notablemente dificultoso pero las predicciones confiables
afectarán un variado número de industrias
– y la economía en su conjunto – reduciendo
incertidumbres en políticas, riesgo y productos
relacionado con la meteorología. Aun pronósticos
con modestos grados de exactitud pueden crear enorme ahorros
financieros.
El
objetivo más ambicioso de la Climatología
es predecir el Clima con la antelación suficiente
para adoptar las prevenciones necesarias. Estas últimas
deben tener escalas temporales que van desde el corto
plazo como preparar acciones para una evacuación
como anticipación a eminentes inundaciones o en
el más largo plazo, planificar la siembra de cultivos
para lograr ventajas de las tendencias observadas y pronosticadas
en temperatura y lluvias.
Nos
preguntamos ¿es posible hacer predicciones útiles
en algunas regiones para los próximos tres meses
y en algunos caso más allá?
Cabe
tener en cuenta que a escalas estacionales, no es posible
tener la habilidad de pronosticar en qué día
una localidad tendrá precipitación, tormentas,
temperaturas extremas, pasajes frontales, etc. Esto es
consistente con el rápido desmejoramiento de la
calidad de los pronósticos luego de varios días,
ya mencionado al hablar del límite de la predictabilidad
del tiempo. Sin embargo existe la posibilidad de pronosticar
las anomalías de los promedios estacionales (anomalías
del clima) con cierto grado de acierto. Se puede por ejemplo
pronosticar si la precipitación total será
mayor al promedio climatológico debido a que se
espera una frecuencia mayor que lo normal de patrones
de circulación atmosférica que conducen
a precipitación en una localidad específica.
El momento de la ocurrencia del evento de precipitación
permanece incierto. El pronóstico de la probabilidad
de incremento o disminución de las precipitaciones,
o temperaturas superiores o inferiores a los valores normales,
en el curso de una estación tienen un nivel de
precisión que está lejos de ser perfecto
pero notablemente superior al nivel de probabilidad al
azar. Este nivel de acierto para promedios o totales estacionales
puede ser de utilidad para diversos sectores impactados
por la variabilidad climática, tales como la producción
de la energía, la agricultura, la salud y otros.
Mucha
de la probabilidad en predecir apartamientos de los totales
o promedios estacionales, está con frecuencia asociada
a los patrones de circulación atmosférica,
que tienen su origen en las lentas condiciones cambiantes
de la superficie de la tierra que pueden influir el clima.
La más importante de las condiciones de la superficie
que afecta el clima es la temperatura de la superficie
del mar (TSM) y particularmente la TSM en las zonas tropicales.
Otras condiciones de la superficie, normalmente menos
influyentes, son la humedad del suelo y la cobertura de
nieve. La característica de las condiciones superficiales
que le dan la capacidad de influir el promedio de las
condiciones del tiempo en un período futuro extendido
es la lentitud con la cual ellas pueden cambiar y por
lo tanto el período extendido sobre el que pueden
ejercer su influencia consistente. Cuando la TSM es superior
a lo normal, permanece normalmente de esa manera por varios
meses, y algunas veces por un año o más,
tal como durante los episodios de El Niño o La
Niña (o sea las fases cálida y fría
del ENOS – El Niño/Oscilación del
Sur) de la TSM del Pacífico tropical. Similarmente,
cuando hay una elevada humedad en el terreno, o cobertura
de nieve, normalmente toma varias semanas para que esta
situación retorne a lo normal, debido a que diariamente
el solo puede evaporar o derretir una porción limitada
del exceso. Cuando el suelo es muy seco, puede hacer necesarios
4 a 8 eventos de precipitación significativos para
llevar la humedad del terreno nuevamente a su valor normal,
dado que el agua de una intensa precipitación con
frecuencia se escurre y no vuelve a completar la humedad
del terreno más que superficialmente. Las anomalías
de la TSM son particularmente lentas a los cambios debido
a la alta capacidad calórica del agua relativa
a la atmósfera, debido a su mayor densidad y porque
las anomalías pueden extenderse a varias decenas
de metros de profundidad. La lentitud en las variaciones
de la TSM implica que los apartamientos de los valores
normales (o sea las anomalías) de las TSM observadas
actualmente pueden persistir por varios meses. También
significa que las anomalías de la TSM pueden predecirse
con cierta confiabilidad, de aquí que el clima
que está asociado dinámicamente con las
anomalías de la TSM puede también predecirse
con cierta confiabilidad.
El
fenómeno del ENOS – El Niño y La Niña
– provee el ejemplo más obvio de anomalías
de TSM que dan lugar a una tendencia para conocer las
anomalías del clima. Durante El Niño (La
Niña) la TSM en la región centro y occidental
del Pacífico tropical se vuelve superior (inferior)
a lo normal (unos cuantos grados C), y el clima en sectores
del Pacífico tropical y grandes regiones de la
zona extratropical tiene una bastante bien pronosticada
respuesta de circulación, temperatura y precipitación.
Esto se siente principalmente en los hemisferios al finalizar
el invierno y comienzo de la primavera (por ejemplo, de
diciembre a abril en el Hemisferio Norte y de junio a
octubre en el Hemisferio Sur). Durante los eventos ENOS
aproximadamente un tercio de las áreas continentales
del globo tienen efectos predecibles. Los eventos ENOS
con frecuencia duran casi un año completo, comenzando
entre abril y julio y extendiéndose hasta esta
misma estación al año siguiente.
Por
lo tanto, una vez que está claro el comienzo de
un evento, puede contarse con su continuidad hasta por
lo menos el otoño del hemisferio sur siguiente.
La
capacidad de predecir estos episodios con anticipación
a su comienzo es una meta continua de la investigación
de modelación del clima actual, y se está
progresando gradualmente. A partir de los 80 se ha logrado
un mejoramiento de las observaciones subsuperficiales
de la temperatura del mar. Sin embargo falta avanzar bastante
para lograr niveles de predicción verdaderamente
confiables.
Por otra parte, este modo de variación del Clima
(el ENOS) no es el único y el conocimiento de su
evolución no basta para una predicción medianamente
confiable en la mayor parte de las latitudes subtropicales
y medias. Por ello, hay dos ejes de intensa investigación
complementaria y con fuerte interacción entre si,
una orientada al perfeccionamiento de los modelos de simulación
climática y la otra conducente a la identificación
y aislamiento de otros modos de variabilidad climática.
4.
Perspectivas
Los
dos grandes desafíos que en la actualidad involucran
a las ciencias de la atmósfera, están vinculados
con el Clima. El primero es el Calentamiento global de
la troposfera terrestre, probablemente ya en curso, debido
al aumento de las emisiones antropogénicas de los
gases de efecto invernadero y el otro el pronóstico
del clima en la escala intermensual e interanual, que
nos está ocupando.
Mucho se ha hecho para mejorar la capacidad de evaluar
las causas del cambio climático global e intentar
predecir sus consecuencias para el futuro próximo.
Los modelos climáticos, cada vez más sofisticados,
reproducen con bastante confiabilidad las variaciones
climáticas pasadas y se emplean para obtener escenarios
futuros frente al cambio climático. Sin embargo,
la realidad es que no es posible analizar el grado de
acierto de estos modelos de predicción, al menos
hasta de varias décadas. Sí en cambio es
posible juzgar la confiabilidad de los modelos climáticos
para realizar predicciones estacionales o interestacionales.
Es por ello que en los últimos años se está
realizando un tremendo esfuerzo para mejorar la predicción
de la variabilidad climática regional.
Ya se ha comentado que el progreso de esta actividad tiene
dos aspectos la mejora en los modelos y la de los sistemas
de observación. Dentro de este último aspecto
se pueden citar dos importantes proyectos satelitales:
la misión Aquarius / SAC D, de NASA y CONAE de
Argentina y la misión SMOS – Soil moisture
and Ocean Salinity de la Agencia Espacial Europea. Mediante
el uso de sistemas de sensores diferentes ambas misiones
han sido específicamente diseñadas para
obtener una cobertura global de datos de humedad del suelo
y salinidad en la superficie del océano. No existe
en la actualidad ningún sistema de observación
de dichos parámetros, por lo que el aporte que
realizarán estas misiones es verdaderamente relevante
para los estudios del clima y su variabilidad. La misión
de la Agencia Espacial Europea tiene previsto su lanzamiento
para el año 2007, mientras que la misión
de la NASA está planeando realizar su lanzamiento
el año 2009.
El aumento de la capacidad y velocidad de procesamiento
de las supercomputadoras ha promovido notables avances
en los modelos climáticos, principalmente en cuanto
a su resolución espacial. Detalles como el ojo
de un huracán pueden hoy ser apreciados en estos
sofisticados sistemas.
La
estrella de las supercomputadoras dedicadas a aplicaciones
científicas hasta dos años atrás
era el Earth Simulation Center ESC en Yokohama, Japón.
Uno de los aspectos principales para caracterizar la potencia
de una supercomputadora es su velocidad, o capacidad de
realizar operaciones por segundo. Los principales sistemas
de los Estados Unidos y Europa alcanzaban rendimientos
de 5 a 10 teraflops, equivalentes a diez elevado a doce
operaciones por segundo – un billón para
la lengua española, un trillón para la lengua
inglesa. El ESC irrumpió con una capacidad inicial
de 40 teraflops que luego se amplió a 70. Sin embargo,
unos meses atrás IBM dio a luz a la más
veloz supercomputadora del mundo la Blue Gene, que luego
de superar sus capacidades iniciales alcanzó un
record de 135.5 teraflops. Blue Gene es un proyecto cooperativo
entre IBM, particularmente el Thomas J. Watson Research
Center y el Lawrence Livermore National Laboratory, del
Departamento de Energía de los Estados Unidos.
5.
Conclusiones
La
expansión en forma sostenida de los sistemas de
observación, junto con la ampliada capacidad de
procesamiento que aportan los nuevos desarrollos tecnológicos
permite encarar estudios imprescindibles para continuar
avanzando en el conocimiento del comportamiento del sistema
Tierra.
La
predicción del clima, un ambicioso proyecto aun
en etapa experimental, va avanzando lentamente y brindando
información vital para la toma de decisiones para
beneficio de la economía y la sociedad.
2006.
TALASI30: 1-7, Academia del Mar, Buenos Aires
