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I. INTRODUCCIÓN
El cambio climático se conoce como grandes variaciones en los promedios del clima. Según él IPCC Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático, (2013) es la variación estadísticamente significativa en las condiciones climáticas medias o en su variabilidad durante un período prolongado, típicamente décadas o más. Aunque estas variaciones se producen a escala mundial, sus efectos a menudo varían de una región a otra. Las condiciones climáticas en el Ecuador, por ejemplo, son influenciadas por dos variables o factores principales la temperatura y la precipitación, que dan lugar a marcados cambios temporales y espaciales en las diferentes regiones del país. A diferencia de los países con latitudes altas, en el Ecuador se observan dos épocas bien diferenciadas por la distribución temporal de las precipitaciones, una época lluviosa y otra seca, excepto en la Amazonía, ya que las lluvias son consideradas durante todo el año, al igual que en el resto del planeta, las observaciones de temperatura muestran un leve cambio que se ha ido registrando de manera paulatina a través del tiempo 1.
En la última década, se han realizado diversos estudios para detectar posibles tendencias climáticas en todo el mundo y estos han reportado diferentes eventos que han provocado enormes consecuencias para la sociedad humana y para el medio ambiente natural, un ejemplo de ello es la temperatura extrema debido al cambio climático; como, la ola de calor de verano de 2003 sobre Europa y la ola de calor de Rusia 2. Para, el caso ecuatoriano, según el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) entre los años 1969 y 2006 la temperatura media anual aumentó en 0,8 °C, la temperatura máxima en 1,4 °C y la temperatura mínima 1°C. También entre 1969 y 2006 la precipitación anual promedio se incrementó un 33% en la costa y 8% en la sierra. Ocasionando un aumento de riesgos parasitarios y enfermedades transmitidas por mosquitos.
Los análisis de cambios en los extremos dentro del registro de observación han identificado cambios generalizados en las colas de la distribución de la temperatura que son consistentes con el calentamiento a gran escala 3. En general, los cambios en los extremos asociados con la temperatura mínima han sido mayores que los de la temperatura máxima, aunque el calentamiento reciente (últimos 30 años) se ha caracterizado por mayores incrementos en las anomalías cálidas en relación con las anomalías del frío. De acuerdo con el INAMHI, 2001 en el Ecuador, las temperaturas medias fueron variando tanto espacial como temporalmente, existiendo predominio de las anomalías positivas. Desde el mes de enero hasta el mes de junio del 2001, se registraron 10 récords de temperaturas extremas, durante el mes de enero se registraron anomalías de Temperatura Media iguales, superiores o inferiores a ± 1,0°C siendo en la Estación Meteorológica de Rumipamba -1,1°C. Mientras que en el mes de abril se registraron temperaturas máximas en el cantón Latacunga de 24,0°C. También existió aumentos en los extremos de precipitación en muchas regiones, pero con menos homogeneidad espacial que los cambios de temperatura 3. Muchas áreas terrestres, incluidas la mayoría de las regiones dentro de los Estados Unidos, se caracterizan por tendencias positivas en la frecuencia y/o intensidad de las precipitaciones 1,4. Un creciente cuerpo de evidencia atribuye los cambios a gran escala en la frecuencia y/o la intensidad de las temperaturas y las precipitaciones extremas al forzamiento radiactivo de los gases de efecto invernadero 5,6. En el Ecuador en décadas recientes, ha existido un incremento palpable de los daños causados por fenómenos hidrológicos, tales como inundaciones y sequías. Un ejemplo claro de esta situación se vivió al final del año 2009 con los cortes de energía eléctrica debido a un fuerte estiaje por las sequías registradas y de manera significativa inundaciones en otras partes del país, es probable que el calentamiento climático produzca una intensificación del ciclo hidrológico, resultando en un incremento de la magnitud y la frecuencia de los eventos hidrológicos extremos 5,7. Por lo tanto, es de importancia para la planificación y la toma de decisiones la necesidad de cuantificar los cambios en temperatura y precipitación de las diferentes Unidades Administrativas del Ecuador, particularmente en la ciudad de Riobamba donde poco o nada se conoce sobre estas variables y los impactos sociales potenciales del cambio climático en el futuro. En este sentido el propósito principal de la investigación es evidenciar la existencia del cambio climático en la ciudad de Riobamba, a través del estudio de la tendencia lineal de la temperatura máxima, mínima, promedio y precipitación de la estación meteorológica (M1036) del INAMHI ubicada en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) 7.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El estudio se realizó en la estación meteorológica localizada en una zona de relieve muy irregular, tipo montañoso y escarpado de los Andes ecuatorianos, ubicada en el cantón Riobamba, provincia de Chimborazo. Situada a 211 km al sur de la ciudad de Quito, con una altitud de 2850 m.s.n.m., en una latitud 9817285 y longitud 757452, en coordenadas WGS 84 UTM zona 17 Sur (ver Figura 1). La temperatura promedio anual para el año 2016 fue de 13,6 °C, precipitación de 537,2 mm al año y la humedad relativa de 59%. Los datos seleccionados para la presente investigación fueron proporcionados por la estación meteorológica (M1036) instalada en la ESPOCH, la cual forma parte del INAMHI siendo una Institución con representación nacional e internacional, miembro de la Organización Meteorológica Mundial (OMM), organización intergubernamental especializada de las Naciones Unidas para la Meteorología (el tiempo y el clima), la Hidrología Operativa y las ciencias conexas; la cual fue instalada en el mes de abril del año 1975 y a partir del mes de enero del año 1976 se procede a publicar el primer boletín meteorológico en forma ininterrumpida hasta la actualidad.
Instrumentos de recolección de datos
Esta estación meteorológica cuenta con dos piranómetros SR11-10-Hukseflux, uno de ellos provisto de un anillo de sombra para el registro de radiación difusa, pluviómetro, anemómetro ultrasónico 8500 de marca Vaisalia, barómetro QML 201C de marca Vaisalia, termómetro HMP155 de marca Vaisalia, además de sensores de perfil de temperatura de suelo 8. Los registros se realizaron de forma manual por técnicos expertos constituyéndose en una de las estaciones meteorológicas con fuente de información histórica (42 años) en la Provincia de Chimborazo.
Análisis Estadístico
Los datos captados de los instrumentos de medición (1976 - 2017) se registran en fichas técnicas para luego ser tabulados manualmente y de estos se realizó el análisis estadístico (Detección de datos anómalos univariante, Análisis Exploratorio de Datos, Correlación de Spearman, Análisis de Tendencia, Prueba de Mann-Kendall y Estimador de la pendiente de Sen) 9, para presentar los resultados y propiciar una idea clara de la situación actual del Cambio Climático y fenómenos meteorológicos ocurridos a través del tiempo en la Estación meteorológica estudiada.
III. RESULTADOS
El análisis exploratorio de la variable precipitación mostró que existe un promedio de 48,23 milímetros de lluvia por año con una desviación estándar de 34,51 mm/año, este comportamiento, aunque puede parecer desorientador, no contradice los posibles efectos del cambio climático, en los cuales se menciona que los comportamientos graduales de la precipitación pueden incrementarse como disminuir, pero, debe evidenciarse un aumento de eventos extremos.
La Temperatura Máxima evidenció un promedio de 20,75°C durante los últimos 42 años con una variación de 1,17°C mostrando que no existe mayor fluctuación con el paso de los años, el promedio de la Temperatura Mínima fue de 8,14°C y una desviación de 1,3°C, en tanto que, la media de la Temperatura Promedio fue de 13,46°C con una variación de 0,90°C. En el país, según Nieto et al. 10, evidencian el incremento de la temperatura en las cuatro regiones.
La Figura 3, numerales a, b, c y d muestran los resultados hallados a partir de 42 años de estudio, los cuales en general presentaron problemas de asimetría en las distribuciones estadísticas unitarias de Temperatura Promedio, Máxima, Mínima y Precipitación entre los años de 1976 y 2017, por tanto, la información no se ajustó a una ley de probabilidad normal. El valor de la proporción de outliers en el dominio de cada variable fue: 1,27% para la variable Temperatura Promedio (Figura 3. (a)), 2,4% para la Temperatura Máxima (Figura 3. (b)) 1,6% para la Temperatura Mínima (Figura 3. (c)) y 2,1% para la Precipitación (Figura 3. (d)).
La desviación estándar y el promedio mensual multianual de precipitación y temperatura representados en la Tabla 1 y Figura 2, demuestran el patrón húmedo y seco de la zona andina, el clima seco se presentó en los meses de junio a septiembre y el clima húmedo en dos intervalos de tiempo: febrero - mayo y octubre - diciembre, tendencia que se repite en los últimos 42 años.
Los meses secos junio, julio, agosto y septiembre mantuvieron temperaturas promedias de: 12,76°C, 12,28°C, 12,50°C, 13,09°C y precipitaciones de: 31,27 mm, 16,71 mm, 17,71 mm y 29,58 mm respectivamente como resultado de los 42 años de análisis.
Esto confirma, lo enunciado por Favier et al. (2004), quien muestra que, en la región andina de Ecuador las variaciones en temperatura y humedad no son suficientemente grandes como para caracterizar un régimen estacional pronunciado.
Figura 2 Promedio mensual multianual de temperatura y precipitación para determinar meses secos y húmedos.
Figura 3 Diagrama de Cajas de las variables: (a) Temperatura Promedio, (b) Temperatura Máxima, (c) Temperatura Mínima y (d) Precipitación; de los años 1976 al 2017
La Tabla 2 muestra los resultados de la prueba de Mann-Kendall en el mismo la Temperatura Promedio presento una leve tendencia negativa (-0,0004) que no fue significativa (valor p = 0,132), la Temperatura Máxima por su parte mostro una tendencia leve positiva (0,0002) sin llegar a ser significativa (valor p = 0,649). En contraste, la Temperatura Mínima y Precipitación mostraron una tendencia significativa positiva (valor p = 5E-08 y 0.039 respectivamente).
Los resultados dados en la Tabla 4, revelaron que la Temperatura Promedio de los meses húmedos exhibe una tendencia decreciente significativa (valor p = 0,049), de igual manera, la Temperatura Mínima para los meses húmedos y secos tienen una tendencia positiva significativa (valor p = 2,96E-11 y 8,40E-06 respectivamente), también, la Temperatura Máxima presento una tendencia significativa creciente (valor p = 0.043). En cambio, la Temperatura Promedio de los meses secos, Temperatura Máxima en los meses húmedos y las precipitaciones durante todo el año, no presentaron un crecimiento o decrecimiento significativo.
La Figura 2, evidencia que los meses de mayor precipitación promedio en este orden son abril, marzo, noviembre y febrero con una temperatura promedio de 13,85°C, mientras que, los meses con menos precipitación en este orden fueron julio, agosto, septiembre y junio, con una temperatura promedio de 12,66°C. Observamos, además que la variabilidad del nivel de precipitaciones de abril, marzo, noviembre y febrero es considerablemente superior a aquellos meses con menos precipitaciones.
Para determinar la relación entre las variables meteorológicas se utilizaron observaciones correspondientes a promedios mensuales. Luego, de acuerdo con la prueba de normalidad de Kolmogorov Smirnov 11 con la corrección de Lilliefors, ninguna variable analizada siguió una distribución normal. Por tanto, se utilizó el coeficiente de correlación de Spearman con una significancia del 5%. Analizando las correlaciones entre las variables climatológicas de la ciudad de Riobamba (ver Tabla 3.) se encontró correlaciones positivas consideradas significativas entre Temperatura Promedio y Temperatura mínima, esto es bastante lógico debido a que mientras la temperatura mínima aumenta, también lo hace la temperatura promedio.
Esta misma lógica ocurre entre temperatura promedio y máxima. Algo interesante surgió al observar la correlación entre temperatura mínima y precipitación en donde tuvimos un coeficiente significativo de magnitud 0,311, que señala que conforme aumenta el nivel de precipitaciones la temperatura mínima también aumente, es decir, cuando más intensos son los fenómenos de precipitación se registra un incremento de temperatura por el calor latente liberado al momento de la precipitación.
IV. DISCUSIÓN
El estudio propuesto confirma la amenaza del cambio climático global antes citado por Cline 12 en el año 2007, ya que variables climáticas claves para el crecimiento de los cultivos como precipitación y temperatura, etc., serán severamente afectadas e impactarán la producción agrícola. Aunque los efectos de los cambios en el clima sobre la producción de cultivos varían ampliamente de una región a otra, al menos en la región Sierra del Ecuador se espera cambios anticipados y con grandes efectos principalmente en zonas semiáridas. En zonas semiáridas se espera una mayor frecuencia y severidad de sequías y calor excesivo, condiciones que en su conjunto pueden limitar significativamente el crecimiento de los cultivos y sus rendimientos 13.
Según el estudio realizado por Cornwall 14 durante el 2008 la temperatura promedio del planeta aumento de 1.1 a 6.4°C lo que representa un aumento con mayor rapidez que durante cualquier siglo en los últimos 1000 años sin embargo en el presente estudio se analizó a los últimos 42 años (1976 a 2017) evidenciando un incremento de 12 a 14°C en la Sierra Central del Ecuador.
El presente estudio encontró evidencia que los meses de mayor precipitación son febrero, marzo, abril y noviembre, con un valor máximo de precipitación en el mes de abril, esto coincide con los estudios de Cauvy-Fraunié 15 y Vuille 16 donde se muestra que estas características son propias de la región Andina, definidas por la influencia de la cordillera de los andes, estableciendo dos temporadas de lluvia por cada año (febrero-mayo y octubre-diciembre). Por otra parte, la temperatura promedio tiene presencia de tendencia decreciente muy leve (-0,0004), la temperatura máxima presentó una tendencia creciente muy ligera (pendiente = 0,0002); en contraposición, la temperatura mínima y precipitación mostraron una tendencia creciente significativa (0,003 y 0,039 respectivamente) al 5%, esta información indica que en la ciudad de Riobamba es plausible la presencia de tendencias lineales positivas en las variables climáticas, específicamente la Temperatura Mínima, Máxima y Precipitación, por tanto, el cambio climático es evidente, en virtud de ello, estudios como el de Hasan 17 advierte que los cambios en los patrones de precipitaciones tienen un impacto significativo en la agricultura, repercutiendo en los tiempos de siembra y cosecha de los cultivos.
Desde otra perspectiva, la variación de la temperatura según Serrano 18,19, tiene que ver con el tipo de cobertura vegetal, la escasez de vegetación que impide un reciclaje de humedad y determina una menor inercia térmica, debido a lo cual, se traduce en mayores variaciones de temperatura, sumándole a este efecto la acción de los vientos que traslada las masas húmedas. Dentro del estudio de correlación entre las variables meteorológicas, se presentó una correlación significativa (0,311) entre temperatura mínima y precipitación, el cual evidencia que, cuando más intensos son los fenómenos de precipitación, se registra un incremento de temperatura por el calor latente liberado al momento de la precipitación.
Finalmente, el clima seco en Riobamba se presenta en los meses de junio a septiembre y el clima húmedo en dos intervalos de tiempo febrero-mayo y octubre-diciembre.
V. CONCLUSIONES
El cambio climático global y especialmente en la ciudad de Riobamba deja muy claro los problemas ambientales a los que nos debemos enfrentar, la solución de esta problemática requiere sin duda de la unión de todas las naciones para no generar problemas graves en las futuras economías, no obstante, los generadores de políticas públicas de la ciudad de Riobamba, Chimborazo y la Zona 3 del Ecuador deberían considerar estos datos alarmantes como insumos para la planificación 20,21.
Por otro lado, el crecimiento poblacional y el progreso acelerado de las naciones tanto desarrolladas como las que están en vías de desarrollo, ejercen una presión cada vez mayor sobre los recursos naturales y los sistemas ambientales terrestres 22,23. En la actualidad las capacidades autorreguladoras de la atmósfera están siendo llevadas a sus límites y según el criterio de muchos científicos, sobrepasadas 24. Los estudios de cambios climatológicos a nivel mundial se han centrado tradicionalmente en regiones grandes, sin desagregar por subregiones, de hecho, no se registran investigaciones sobre análisis de tendencia climatológica en la zona centro andina del Ecuador 25, debido a ello el presente estudio aporta información exploratoria del comportamiento climatológico en los últimos 42 años (1976-2017) en la ciudad de Riobamba, a través del estudio de la tendencia lineal de la temperatura máxima, mínima, promedio y precipitación de la estación meteorológica (M1036) del INAMHI ubicada en la ESPOCH donde se evidencia de forma clara las consecuencias de salud que la población podría sufrir frente a los cambios acelerados por la climatología.
