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Análisis de las series del nivel del mar en el Pacífico colombiano y su relación con
el cambio climático
E.S. Rangel, J.E. Montealegre
RESUMEN
Mediante el análisis de las series del nivel medio del mar (NMM), en las localidades de
Tumaco y Buenaventura, se estudia su variabilidad estacional, intraanual e interanual en
el Pacífico colombiano, en relación con el ciclo El Niño - La Niña - Oscilación del Sur. La
detección y el análisis de posibles tendencias se examinan como una probable
manifestación del Cambio Global en Colombia . Como resultado final se concluye que las
series del NMM en Tumaco y Buenaventura se consideran como un buen indicador, la
primera, y un relativamente aceptable indicador, la segunda, del Ciclo en mención,
aunque de muy baja resolución durante los episodios La Niña, en ambos casos. Se
detectó igualmente, una marcada tendencia al crecimiento del nivel medio del mar,
aproximadamente a partir de los inicios de la década de los años 70, lo cual es un reflejo
del incremento en la frecuencia de ocurrencia de la fase Cálida de los fenómenos del ciclo
El Niño - La Niña - Oscilación del Sur. Aunque la longitud de las series analizadas no
permite llegar a resultados concluyentes, la tendencia creciente de las mismas durante
los últimos 20 años podría servir de alerta temprana en relación con posibles
manifestaciones del cambio global en Colombia.
1.- INTRODUCCIÓN
1.1.- VARIABILIDAD CLIMÁTICA, CAMBIO CLIMÁTICO Y CAMBIO GLOBAL
Las fluctuaciones del clima en escalas que oscilan desde meses a años, décadas o
siglos, son consideradas como La Variabilidad Climática. Dichas fluctuaciones pueden
ser debidas a causas naturales o antropogénicas. Las alteraciones del clima, atribuidas
durante estas últimas décadas a la acción del hombre a través de la contaminación, el
calentamiento de la atmósfera terrestre a causa de los aumentos en las emisiones de
gases de efecto de invernadero y la destrucción de la capa de ozono, entre otras, han
traído como consecuencia un cambio en los patrones climáticos a escala regional y
mundial comúnmente conocido como Cambio Climático. Las manifestaciones físicas de
tales cambios, como los aumentos en el nivel del mar, las variaciones en el balance
hídrico y otras, es lo que se denomina Cambio Global.
1.2.- LAS MAREAS
Dentro de los movimientos del océano, el de las mareas ha sido desde épocas remotas
uno de los que más ha fascinado a la humanidad. Se sabía que estaban relacionadas con
la luna y el sol, pero fue solamente hasta la época de Newton en que se dio una
explicación razonable del fenómeno mediante la ley de la Gravitación Universal.
Las mareas son generadas fundamentalmente por la fuerza de la atracción que la luna
ejerce sobre las aguas y por el movimiento de ésta alrededor de la tierra. A consecuencia
de este doble efecto el agua se acumula en el punto que está directamente bajo la luna y
también en el lado opuesto de la tierra. Tales abultamientos en el mar van,
aparentemente, viajando alrededor de la tierra, de tal forma que determinan las
pleamares por los sitios por donde van pasando (IDEAM 1996), al igual que las olas, las
mareas son oscilaciones periódicas del nivel del mar, pero de período machismo mayor.
Su dinámica es bastante compleja: por una parte, están los movimientos ascendentes
(pleamares) y descendentes (bajamares) diarios del mar, por otra, la doble pulsión que
trae y lleva la marea ascendente y el hecho fascinante de observar que mientras en
algunas partes se produce una sola pleamar cada 24 horas, la pleamar y la bajamar se
registra todos los días a la misma hora, aparentando con ello, despreciar las órdenes de
la luna (Gibrat 1973), En cuanto a su amplitud (diferencia entre el pleamar y el bajamar),
las cifras resulten igualmente desconcertantes: mientras en el monte Saint-Michel, su
amplitud rebasa los 13 metros en el Mediterráneo no alcanza más que algunos
decímetros.
Para medir estas fluctuaciones en el nivel del mar se utilizan los mareógrafos, de los
cuales el más utilizado es el que consta de un flotador conectado a un sistema regulador
sobre el que se inscribe continuamente la altura de las aguas y la hora a la que se sucede
tal hecho.
1.3.- EL NIVEL DEL MAR COMO UNA MANIFESTACIÓN DEL CAMBIO GLOBAL
Uno de los efectos directos del calentamiento global debido al aumento de las
concentraciones de los gases de efecto de invernadero, corresponde a la aceleración de
los procesos (actualmente lentos) de elevación del nivel del mar. Tal aceleración será
producto de la fusión de los glaciares y los casquetes polares, así como del aumento de
la temperatura superficial del mar a escala mundial. Tal como lo reporta el informe del
IPCC, sobre evaluación de impactos, se conoce que a lo largo de este último siglo el
nivel del mar ha subido entre 10 y 15 cm., aunque no se tiene certeza si ello es atribuible
al efecto de invernadero. Se prevé que para el año 2030 el nivel del mar se elevará entre
10 y 30 cm. El informe ISOS del PNUMA (1989), establece que la mayoría de los países
del mundo son vulnerables, salvo los casi 30 que carecen de costas. Más de 50 millones
de personas se verán desplazadas de registrarse aumentos del orden al 1.5 m, además
del peligro que representaría para una gran cantidad de especies animales y vegetales
cuya zona de distribución se limita a las zonas costeras. Por todo lo anterior, el
seguimiento permanente, así como el análisis de los registros del nivel del mar, son de
capital importancia para las actividades de planeación, toma de decisiones y prevención
de desastres, a nivel nacional e internacional.
1.4.- RED MAREOGRAFICA NACIONAL
La red mareográfica a cargo del Instituto Geográfico Agustín Codazzi desde 1951 y del
HIMAT (actual IDEAM), a partir de 1987, cuenta con datos históricos del nivel y la
temperatura superficial del mar, salinidad y densidad, en los municipios de Buenaventura,
Tumaco y Bahía Solano sobre el océano Pacífico y en Turbo, Riohacha, Cartagena, Islas
3
del Rosario, Capurganá y San Andrés, en el océano Atlántico. Es necesario tener en
cuenta que la estación localizada en Tumaco ha sufrido cerca de una decena de
interrupciones a causa de la destrucción de sus instrumentos registradores por efecto de
fenómenos naturales, en la mayoría de los casos.
1.5.- LA BASE DE DATOS MAREOGRAFICOS
Para este estudios se utilizaron las series cronológicas mensuales correspondientes a
los valores medios mensuales del nivel medio del mar, obtenidos durante el período 1952
-1995 (524 meses) en Tumaco y el período 1953-1995 (516 meses) en Buenaventura y la
serie de valores medios anuales para el período 1953-1995 (44 años), en ambas
estaciones.
2.- ANÁLISIS DE LAS SERIES DEL NIVEL MEDIO DEL MAR EN TUMACO.
Se utilizaron la serie cronológica mensual, correspondiente a los valores medios
mensuales obtenidos durante el periodo 1952-1995 (524 meses) y la serie de valores
medios anuales para el periodo 1953-1995 (44 años).
Para las series mensual y anual, se calcularon las siguientes estadísticas básicas: Media
(M), Mediana (Md), Moda (Mo), Desviación típica (σ), Mínimo (Mn), Máximo (Mx), Limite
Superior del Cuartil-1 o Inferior (L.S.Q.I), Limite Inferior del Cuartil-4 o Superior (L.I.Q.S),
Rango Intercuartiles (RIQ), Coeficiente de Variación (C.V), Coeficiente de simetría (C.S) y
el Coeficiente de kurtosis (C.K).
2.1.- CARACTERÍSTICAS DE LA SERIE CRONOLÓGICA MENSUAL
La siguiente tabla, muestra las estadísticas básicas de la serie mensual, correspondiente
al periodo 1952-1995.
M
1563. 7
Md
1565. 5
Mo
1613. 0
σ
69. 643
Mn
1343. 0
Mx
1824. 0
LSQI
1524. 5
LIQS
1608. 0
RIQ
83. 5
C.V
4. 45
C.S
- 0. 104
C.K
0. 657
La serie presenta un promedio multianual de 1563. 7 mm, con una desviación típica de
69.64 mm y un coeficiente de variación de 4.45%, lo cual indica que hay una gran
concentración de los datos dentro de una franja determinada por una desviación estándar
alrededor de la media histórica, tal como lo muestran los gráficos 1A y 1B.
Los valores extremos absolutos oscilan entre 1343.0 mm, el mínimo, y 1824.0 mm, el
máximo, con una oscilación de 481 mm. El 50% de los datos cae dentro del intervalo
comprendido entre el limite superior del cuartil inferior y el limite inferior del cuartil superior
[LSQI= 1524.5, LIQS= 1608.0]. Su distribución es relativamente simétrica (coeficiente de
asimetría -0.104,) y platocúrtica (coeficiente de kurtosis 0.657), lo que significa que existe
un gran número de observaciones entre la media y los valores extremos.
4
2.2.- CARACTERÍSTICAS DE LA SERIE CRONOLÓGICA ANUAL
La siguiente tabla muestra las estadísticas básicas de la serie de valores medios anuales
para el periodo 1953-1995.
M
1565. 1
Md
1560. 8
Mo
1550. 3
σ
36. 91
Mn
1471. 7
Mx
1646. 8
LSQI
1541. 4
LIQS
1583. 0
RIQ
41. 6
C.V
2. 36
C.S
0. 315
C.K
0. 367
La serie de valores medios anuales presenta un promedio multianual de 1565.1 mm, con
una desviación típica de 36.91 mm y un coeficiente de variación de 2.36%, lo cual indica
que hay igualmente una gran concentración de datos dentro de una franja determinada
por una desviación estándar alrededor de la media histórica, tal como lo muestran los
gráficos 1L y 1M.
Los valores extremos absolutos oscilan entre 1471.1 mm, el mínimo, y 1646.8 mm, el
máximo, con una oscilación de 175.1 mm. El 50 de los datos cae dentro del intervalo
comprendido entre el límite superior del cuartil inferior y el límite inferior del cuartil
superior. [LSQI = 1541.4, LIQS = 1583.0]. Su distribución es relativamente simétrica
(coeficiente de asimetría 0.315) y platocúrtica (coeficiente de kurtosis 0.367), al igual que
la serie mensual.
Los anteriores estadísticos se reflejan muy bien en el gráfico No 1N en el cual, se puede
observar que la mediana (Md) y la media (M), simbolizadas con una línea continua dentro
de la caja (Box-plot) y el signo (+), respectivamente, alcanzan valores muy similares. Así
mismo se aprecia que el 50% de los datos cae dentro del intervalo comprendido entre el
limite superior del cuartil inferior y el limite inferior del cuartil superior. Los valores
extremos absolutos, también conocidos con el nombre de “outliers”, corresponden a
1471.7 mm, el mínimo, (año de 1970) y 1646. 8 mm ,el máximo, (año de 1972).
2.3.- VARIABILIDAD INTRA-ANUAL.
La siguiente tabla y el Gráfico 1C muestran el comportamiento de la serie de valores
medios mensuales del Nivel Medio del Mar, con el transcurso del año.
Ene
1551. 7
Feb.
1495. 6
Mar
1486. 7
Abr.
1531. 3
May.
1591. 0
Jun.
1611. 1
Jul.
1593. 7
Ago.
1572. 1
Sep.
1566. 6
Oct.
1592. 3
Nov.
1595. 3
Dic.
1579. 0
La serie presenta un comportamiento monomodal, es decir, un período de niveles altos
(mayo-diciembre, con máximo en junio, intercalado con una época de ligero relajamiento
en agosto-septiembre) y un período de niveles bajos (enero-abril, con mínimo en marzo).
Los valores extremos absolutos tienen lugar en los meses de junio, el máximo, y marzo,
el mínimo. La oscilación anual es de 124.4 mm, equivalente aproximadamente al doble de
la desviación típica mensual.
2.4.- VARIABILIDAD INTERANUAL.
5
Como se puede apreciar en el gráfico No 1L, la serie temporal oscila alrededor del valor
medio multianual (x), dentro de un rango determinado por los intervalos [ x + σ] y [ x  σ],
observándose la ocurrencia de años con valores extremos por exceso y por defecto.
Estos años son fácilmente identificados al analizar la serie de anomalías tipificadas,
gráfico No 1M, en el cual , los años con incrementos o decrementos significativos
superan los citados intervalos, respectivamente. Con base en este criterio, los años de
1957, 1963, 1965, 1972, 1982 y 1987, resultan con incrementos significativos (épocas en
las que se han presentado fenómenos ENSO), mientras que los años de 1952, 1970,
1973, 1981 y 1985, muestran decrecimientos significativos en el nivel medio del mar .
2.5.- ANÁLISIS ESPECTRAL.
El periodograma de la serie cronológica mensual, gráfico No 1D, muestra picos de mayor
energía espectral en el diapasón de bajas frecuencias, equivalentes a 0.5 y 1.0 años
(variabilidad estacional) y algo menos significativos en la frecuencia correspondiente a
3.7 años (variabilidad interanual).
El periodograma de la serie anual, gráfico No 1O, refleja su variabilidad interanual,
presentando máximos de energía espectral en las frecuencias correspondientes a 3.5,
3.8, 4.7 y 6.0 años.
Como se puede advertir, tanto la serie cronológica mensual como la anual, coinciden en
señalar un periodo de alrededor de 4 años como el de mayor contribución a la
variabilidad de la serie, el cual corresponde, aproximadamente, con los periodos de
ocurrencia de los fenómenos ENOS, hecho ampliamente conocido.
2.6.- ANÁLISIS DE TENDENCIA.
2.6.1.- SERIE CRONOLÓGICA MENSUAL
El gráfico 1I, corresponde a tendencia lineal basada en el método de los mínimos
cuadrados. Los gráficos 1J y 1K se fundamentan en el método de suavizamiento de
Cleveland (Low-pass filter), utilizando tensiones de 0.25 y 0.75, respectivamente.
GRÁFICO 1J
GRÁFICO 1K
6
El gráfico 1I, apenas insinúa una leve tendencia lineal creciente de la serie cronológica
mensual , a partir de la segunda mitad de la misma. Al analizar la serie por intervalos
decadales, se puede observar que mientras el gráfico 1J (mayor resolución en el filtrado
con una tensión del 25%), muestra una marcada tendencia creciente durante la década
de los años 50’s, y decreciente en la de los años 60’s, el gráfico 1K, resultante de un
filtrado con tensión de sólo el 75%, indica un decrecimiento generalizado durante las dos
décadas mencionadas. No obstante, ambos gráficos coinciden en mostrar una marcada
tendencia al crecimiento del nivel medio del mar, aproximadamente a partir de los inicios
de la década de los años 70, el primero, y de mediados de la misma, el segundo, lo cual
podría ser un reflejo del hecho de que los fenómenos ENOS se hayan venido
presentando con mayor frecuencia durante los últimos diez años.
2.6.2.- SERIE CRONOLÓGICA ANUAL.
Al igual que en el análisis anterior, el gráfico 1R corresponde a tendencia lineal y los
gráficos 1S y 1T se fundamentan en el método de suavizamiento de Cleveland,
mencionado anteriormente.
Al analizar la serie por intervalos decadales se puede observar que mientras el gráfico 1S
muestra una marcada tendencia creciente durante la década de los años 50’s, y
decreciente en la de los años 60’s, el gráfico 1T, resultante de un filtrado con tensión del
75%, indica un decrecimiento generalizado durante las dos décadas mencionadas.
En cuanto se refiere a las décadas siguientes, los tres gráficos coinciden en mostrar, en
términos generales, una tendencia al crecimiento , la cual resulta bien marcada, a partir
de inicios de la década de los setentas, gráfico No 1S, o desde mediados de la misma,
gráfico No 1T, resultados que concuerdan con lo anotado para el caso de la serie
cronológica mensual y que también justificarían lo afirmado anteriormente en el sentido
de que el comportamiento de este parámetro refleja que los fenómenos ENOS se han
venido presentando con mayor frecuencia en los últimos diez años.
7
GRÁFICO 1S
NMM. TUMACO (T=0.25)
GRÁFICO 1T
NMM.TUMACO (T=0.75)
2.7.- ANÁLISIS DE LA SERIE CON RESPECTO A PERIODOS “NORMAL”, “EL NIÑO”
Y “LA NIÑA”.
Con el fin de analizar el comportamiento del NMM en Tumaco dentro de los periodos
“Normal ”, “ El Niño” y “ La Niña ”, se tomaron como estadísticos de referencia la media
(x) y la desviación típica (σ ) de la serie cronológica de 524 meses y se establecieron los
siguientes subconjuntos :
Periodo El Niño: meses durante los cuales el nivel del mar es superior al valor dado por
(x + σ). Periodo Normal: meses en los que el nivel del mar pertenece al rango (x ±σ ).
Periodo La Niña: meses durante los cuales el nivel del mar es inferior al valor dado por (x
─ σ).
Los elementos de la serie se clasificaron dentro de las categorías (-1), (0) ó (1), según
pertenecieran a condiciones El Niño, Normal o La Niña, respectivamente.
2.7.1.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERÍODOS
NORMALES.
Para identificar eventos “Normales” se tuvo en cuenta que durante dicho lapso, el nivel
del mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (0). Adicionalmente se
identificaron sucesiones de tres o más valores (0), aceptando interrupciones de hasta un
máximo de 3 valores consecutivos con código distinto de cero (0).
Del total de 524 meses analizados, 379 (72 %), caen dentro del intervalo x ± σ =
[1494.0, 1633.0] - ver gráficos 1A , 1B y 1H.Durante estos periodos “normales”, las
estadísticas básicas de la serie correspondiente toman los siguientes valores:
M
1567. 0
Md
1567. 0
Mo
1613. 0
σ
35. 77
Mn
1494. 0
Mx
1633. 0
LSQI
1539. 0
8
LIQS
1595. 0
RIQ
56. 0
C.V
2. 28
C.S
- 0. 058
C.K
- 0. 978
Estos valores característicos están representados en la caja central del gráfico No 1G. En
ella se aprecia la mediana (Md) y la media (M), simbolizadas con una línea continua
dentro de la caja (Box-plot) y el signo (+), respectivamente, superpuestos por indicar el
mismo valor señalado en la tabla. Los valores extremos absolutos (outliers),
corresponden a 1494.0 mm, el mínimo, y 1633.0 mm, el máximo.
2.7.2.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERIODOS EL
NIÑO.
Para la identificación de los períodos El Niño, se tuvo en cuenta que durante dicho lapso,
el nivel del mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (-1).
Adicionalmente se identificaron sucesiones de tres o más valores (-1), aceptando
interrupciones de hasta un máximo de 3 valores consecutivos con código diferente a (-1).
Del total de 524 meses analizados, 70 meses (13%) caen dentro del intervalo de
niveles > {(x -σ)} = { niveles > (1633.3). La serie de valores mensuales con estas
características, presenta las siguientes estadísticas básicas:
M
1672. 2
Md
1662. 0
Mo
1638. 0
σ
36. 64
Mn
1635. 0
Mx
1824. 0
Q.I
1643. 0
Q.S
1683. 0
RIQ
40. 0
C.V
2. 31
C.S
1. 93
C.K
4. 26
Estos valores se representan igualmente en la caja superior del gráfico No 1G, cuyas
características fueron expuestas en el ítem anterior.
De acuerdo con el análisis realizado a la serie NMM con categoría (-1) y con la ayuda de
los gráficos 1A y 1B, es posible establecer la ocurrencia de los siguientes períodos de
niveles altos, característicos en épocas de El Niño:
1 - De julio de 1953 a enero de 1954 (7 meses).
2 - De mayo de 1957 a diciembre de 1957 ( 8 meses).
3 - De octubre de 1962 a diciembre de 1963 (15 meses).
4 - De julio de 1965 a enero de 1966 (7 meses)
5 - De mayo de 1972 a diciembre de 1972 (8 meses).
6 - De mayo de 1976 a noviembre de 1976 ( 7 meses).
7 - De junio de 1982 a julio de 1983 (14 meses).
8 - De octubre de 1986 a diciembre de 1987 (15 meses)
Como referencia, a continuación se identifican los períodos El Niño tomados con base en
los datos de la serie IOS (componente atmosférica del ENOS), durante el mismo lapso:
1 - De febrero de 1953 a septiembre de 1954 (8 meses).
2 - De mayo de 1957 a enero de 1958 ( 9 meses).
3 - De abril de 1965 a marzo de 1966 (12 meses).
4 - De enero de 1969 a octubre de 1969 (10 meses)
5 - De mayo de 1972 a febrero de 1973 (10 meses).
6 - De julio de 1976 a abril de 1978 ( 22 meses).
7 - De junio de 1982 a abril de 1983 (11 meses).
9
8 - De noviembre de 1986 a septiembre de 1987 (11 meses)
De los ocho (8) eventos El Niño ocurridos durante el período 1952-1990 e identificados
con base en las series IOS y NMM, seis (6) coinciden aproximadamente en sus fechas de
inicio y terminación (números en negrilla). Sin embargo, la duración de los segundos es
ligeramente inferior a la de los primeros. La serie NMM presenta igualmente períodos de
niveles máximos no relacionados con El Niño, como se pudo observar para los períodos
1953/54 y 1962/63.
Por lo tanto, la serie NMM en Tumaco se considera como una buena indicadora de los
eventos El Niño. Esta condición es explicable por cuanto al estar Tumaco ubicada dentro
del canal dinámico de las ondas Kelvin ecuatoriales asociadas a ENSO, experimenta
aumentos significativos del nivel del mar, del orden de 30 cm, en caso de eventos fuertes
y de entre 10 y 15 cm, en eventos moderados.
2.7.3.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERIODOS LA
NIÑA.
Para identificar eventos La Niña, se tuvo en cuenta que durante dicho lapso, el nivel del
mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (1). Adicionalmente se
identificaron sucesiones de tres o más valores (1), aceptando interrupciones de hasta un
máximo de 3 valores consecutivos con código diferente a (1).
Del total de 524 meses analizados, 75 meses ( 14 %) caen dentro del intervalo de niveles
< (x - σ) = { niveles < (1494.0)}. La serie de valores mensuales con estas características,
presenta las siguientes estadísticas básicas:
M
1445. 7
Md
1450. 0
Mo
1410. 0
σ
32. 36
Mn
1343. 0
Mx
1493. 0
Q.I
1422. 0
Q.S
1473. 0
RIQ
51.0
C.V
2. 24
C.S
- 0. 775
C.K
0. 312
Estos valores se representan igualmente en la caja inferior del gráfico No 1G, cuyas
características fueron expuestas en el ítem correspondiente a valores normales.
De acuerdo con el análisis realizado a la serie con categoría (1) y con la ayuda de los
gráficos 1A y 1B, es posible establecer la ocurrencia de los siguientes eventos La Niña:
1 - De febrero de 1970 a febrero de 1971 (13 meses).
2 - De noviembre de 1983 a abril de 1984 ( 6 meses).
3 - De abril de 1965 a marzo de 1966 (12 meses).
4 - De enero de 1969 a octubre de 1969 (10 meses)
5 - De mayo de 1972 a febrero de 1973 (10 meses).
Se aplicó la misma metodología a la serie de valores IOS y se identificaron los siguientes
períodos La Niña durante el mismo lapso:
1 - De junio febrero de 1955 a abril de 1956 (11 meses).
2 - De septiembre de 1970 a octubre de 1971 ( 14 meses).
10
3 - De noviembre de 1973 a septiembre de 1974 (11 meses).
4 - De marzo de 1975 a marzo de 1976 (13 meses)
5 - De mayo de 1988 a mayo de 1988 (13 meses).
Del análisis realizado a los resultados obtenidos por ambos métodos de identificación, es
posible advertir, en términos generales, que prácticamente no existe coincidencia en los
eventos La Niña identificados por uno u otro método. Por lo tanto, se puede inferir que la
serie NMM en Tumaco, no es una buena indicadora de los eventos La Niña.
3.- ANÁLISIS DE LAS SERIES DEL NIVEL MEDIO DEL MAR EN BUENAVENTURA.
Se utilizaron la serie cronológica mensual, correspondiente a los valores medios
mensuales obtenidos durante el periodo 1953-1995 (516 meses) y la serie de valores
medios anuales para el periodo 1953-1995 (44 años).
Para las series mensual y anual, se calcularon las siguientes estadísticas básicas: Media
(M), Mediana (Md), Moda (Mo), Desviación típica (σ), Mínimo (Mn), Máximo (Mx), Limite
Superior del Cuartil-1 o Inferior (L.S.Q.I), Limite Inferior del Cuartil-4 o Superior (L.I.Q.S),
Rango Intercuartiles (RIQ), Coeficiente de Variación (C.V), Coeficiente de simetría (C.S) y
el Coeficiente de kurtosis (C.K).
3.1 -CARACTERÍSTICAS DE LA SERIE CRONOLÓGICA MENSUAL
La siguiente tabla muestra las estadísticas básicas de la serie mensual, correspondiente
al periodo 1952-1995.
M
2943. 6
Md
2945. 0
Mo
2940. 0
σ
90. 330
Mn
2654. 0
Mx
3282. 0
LSQI
2890. 0
LIQS
3001. 0
RIQ
111. 0
C.V
3. 067
C.S
- 0. 099
C.K
0. 418
La serie presenta un promedio multianual de 2943.6 mm, con una desviación típica de
90.33 mm y un coeficiente de variación de 3.1%, lo cual indica que hay una gran
concentración de los datos dentro de una franja determinada por una desviación estándar
alrededor de la media histórica, tal como lo muestran los gráficos 2A y 2B.
Los valores extremos absolutos oscilan entre 2654.0 mm, el mínimo, y 3282.0 mm, el
máximo, con una oscilación de 628 mm. El 50% de los datos cae dentro del intervalo
comprendido entre el limite superior del cuartil inferior y el limite inferior del cuartil superior
[L.S.Q.I= 2890.0, L.I.Q.S= 3001.0]. Su distribución es relativamente simétrica (coeficiente
de asimetría -0.099,) y platocúrtica (coeficiente de kurtosis 0.418).
3.2 -CARACTERÍSTICAS DE LA SERIE CRONOLÓGICA ANUAL
La siguiente tabla muestra las estadísticas básicas de la serie de valores medios anuales
para el periodo 1953-1995.
11
M
2943. 6
Md
2943. 7
Mo
2950. 8
σ
50. 193
Mn
2839. 2
Mx
3086. 8
LSQI
2908. 6
LIQS
2964. 8
RIQ
56. 2
C.V
1. 705
C.S
0. 760
C.K
1. 381
La serie presenta un promedio multianual 2943.6 mm, con una desviación típica de 50.19
mm y un coeficiente de variación de 1.70%., lo cual indica que hay igualmente una gran
concentración de los datos dentro de una franja determinada por una desviación estándar
alrededor de la media histórica, tal como lo muestran los gráficos 2L y 2M.
Los valores extremos absolutos oscilan entre 2839.2 mm, el mínimo, y 3086.8 mm, el
máximo, con una oscilación de 247.6 mm. El 50% de los datos cae dentro del intervalo
comprendido entre el limite superior del cuartil inferior y el limite inferior del cuartil superior
[LSQI= 2908.6, LIQS= 2964.8]. Su distribución es relativamente simétrica (coeficiente de
asimetría 0.760) y platocúrtica (coeficiente de kurtosis 1.38).
Los anteriores estadísticos se reflejan muy bien en el gráfico No 2N en el cual, se puede
observar que la mediana (Md) y la media (M), simbolizadas con una línea continua dentro
de la caja (Box-plot) y el signo (+), respectivamente, alcanzan valores muy similares. Así
mismo se aprecia que el 50% de los datos cae dentro del intervalo comprendido entre el
limite superior del cuartil inferior y el limite inferior del cuartil superior. Los valores
extremos absolutos, también conocidos con el nombre de “outliers”, corresponden a
2839.2 mm, el mínimo, (año de 1968) y 3086. 8 mm, el máximo, (año de 1983).
3.3.- VARIABILIDAD INTRA-ANUAL.
La tabla siguiente y el Gráfico 2C muestran el comportamiento de la serie de valores
medios mensuales del Nivel Medio del Mar, con el transcurso del año.
Ene.
2917. 9
Feb.
2844. 8
Mar.
2832. 1
Abr.
2882. 7
May.
2958. 0
Jun.
2986. 1
Jul.
2975. 2
Ago.
2965. 0
Sep.
2981. 5
Oct.
2996. 8
Nov.
3004. 0
Dic.
2979. 0
Al igual que la serie de Tumaco, ésta también presenta un comportamiento monomodal,
es decir, un período de niveles altos (mayo-diciembre, con máximo en noviembre,
intercalado con una época de ligero relajamiento en julio-septiembre) y un período de
niveles bajos (enero-abril, con mínimo en marzo). Los valores extremos absolutos tienen
lugar en los meses de noviembre, el máximo, y marzo, el mínimo. La oscilación anual es
de 171.9 mm, equivalente aproximadamente al doble de la desviación típica mensual.
3.4.- VARIABILIDAD INTERANUAL.
Como se puede apreciar en el gráfico No 2L, la serie temporal oscila alrededor del valor
medio multianual (x), dentro de un rango determinado por los intervalos [ x + σ] y [ x  σ],
observándose la ocurrencia de años con valores extremos por exceso y por defecto.
Estos años son fácilmente identificados al analizar la serie de anomalías tipificadas,
12
gráfico No 2M, en el cual , los años con incrementos o decrementos significativos
superan los intervalos mencionados, respectivamente. Con base en este criterio, los años
de 1963, 1965, 1972, 1982, 1983 y 1991, resultan con incrementos significativos (épocas
en las que se han presentado fenómenos ENSO), mientras que los años de 1968, 1970,
1973, 1975 y 1985, muestran decrecimientos significativos en el nivel medio del mar .
3.5.- ANÁLISIS ESPECTRAL.
El periodograma de la serie cronológica mensual, gráfico No 2D, muestra picos de mayor
energía espectral en el diapasón de bajas frecuencias, equivalentes a 0.5 y 1.0 años
(variabilidad estacional).
El periodograma de la serie anual, gráfico No 2O, refleja su variabilidad interanual,
presentando máximos de energía espectral en las frecuencias correspondientes a 0.5, 1.8
y 3.5 años. Aquí también se observa que la serie anual presenta un período muy
significativo, cercano a 4 años, como el de mayor contribución a la variabilidad de la serie,
el cual corresponde, aproximadamente, con los periodos de ocurrencia de los fenómenos
ENOS.
3.6.- ANÁLISIS DE TENDENCIA.
3.6.1.- SERIE CRONOLÓGICA MENSUAL.
El gráfico 2I, corresponde a tendencia lineal basada en el método de los mínimos
cuadrados. Los gráficos 2J y 2K se fundamentan en el método de suavizamiento de
Cleveland (Low-pass filter), utilizando tensiones de 0.25 y 0.75, respectivamente.
GRÁFICO 2J
GRÁFICO 2K
13
El gráfico 2I, muestra una sostenida tendencia al crecimiento de la serie cronológica
mensual. Al analizar la serie por intervalos decadales, para el periodo 1950-1970, se
puede observar que mientras el gráfico 2J muestra una marcada tendencia creciente
desde la década de los años 50’s hasta mediados de la de los 60’s y decreciente desde
mediados y hasta el final de los 60’s, el gráfico 2K, indica una ligera tendencia creciente
durante los primeros años de la década de los 50’s y un posterior decrecimiento
generalizado hasta finales de la década de los 70’s. En cuanto se refiere al periodo
1970-1995, con excepción del decrecimiento mostrado durante los primeros años de la
década de los 80’s -gráfico No 2J- en términos generales, ambos gráficos coinciden en
mostrar una marcada tendencia al crecimiento del nivel medio del mar, aproximadamente
a partir de los inicios de la década de los años 70’s, lo cual refleja igualmente el hecho de
que los fenómenos ENOS se hayan venido presentando con mayor frecuencia durante los
últimos diez años.
3.6.2.- SERIE CRONOLÓGICA ANUAL.
Al igual que en el análisis anterior, el gráfico No 2R corresponde a tendencia lineal y los
gráficos 2S y 2T, se fundamentan en el método de suavizamiento de Cleveland,
mencionado anteriormente.
GRÁFICO 2S
BUENAVENTURA. (T=0.25)
GRÁFICO 2T
BUENAVENTURA. (T=0.75)
14
Al analizar la serie por intervalos decadales, para el periodo 1950-1970, se puede advertir
que mientras el gráfico 2S muestra una marcada tendencia creciente durante la década
de los años 50’s y hasta mediados de los 60’s, y decreciente en la de los años 60’s, el
gráfico 2T, resultante de un filtrado con tensión del 75%, indica un decrecimiento
generalizado durante las dos décadas mencionadas. En cuanto se refiere a las décadas
siguientes, los tres gráficos coinciden , en términos generales, en mostrar una tendencia
al crecimiento , la cual resulta bien marcada, a partir de inicios de la década de los años
70’s- gráfico No 2S- o desde mediados de la misma- gráfico No 2T -.
Los anteriores resultados concuerdan con los obtenidos para el caso de la serie
cronológica mensual.
3.7.- ANÁLISIS DE LA SERIE CON RESPECTO A PERIODOS “NORMAL”,“EL NIÑO”
Y “LA NIÑA”.
Con el fin de analizar el comportamiento del NMM en Buenaventura dentro de los
periodos “Normal ”, “ El Niño” y “ La Niña ”, se tomaron como estadísticos de referencia
la media (x) y la desviación típica (σ ) de la serie cronológica de 516 meses y se
establecieron los siguientes subconjuntos :
Periodo El Niño: meses durante los cuales el nivel del mar es superior al valor dado por
(x + σ). Periodo Normal: meses en los que el nivel del mar pertenece al rango (x ±σ ).
Periodo La Niña: meses durante los cuales el nivel del mar es inferior al valor dado por (x
─ σ). Los elementos de la serie se clasificaron dentro de las categorías (-1), (0) ó (1), en
su orden.
3.7.1.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERIODOS
NORMALES.
Para identificar eventos “Normales” se tuvo en cuenta que durante dicho lapso, el nivel
del mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (0). Adicionalmente se
identificaron sucesiones de tres o más valores (0), aceptando interrupciones de hasta un
máximo de 3 valores consecutivos con código distinto de cero (0).
15
Del total de 516 meses analizados, 359 (70%), caen dentro del intervalo x ± σ = [2853.0,
3034.0], tal como se aprecia en los gráficos 2A, 2B y 2H.Durante estos periodos
“normales”, las estadísticas básicas toman los siguientes valores:
M
2946. 8
Md
2945. 0
Mo
2940. 0
σ
47. 257
Mn
2853. 0
Mx
3034. 0
LSQI
2910. 0
LIQS
2987. 0
RIQ
77. 0
C.V
1. 604
C.S
- 0. 023
C.K
- 1. 000
Estos valores característicos están representados en la caja central del gráfico No 2G. En
ella se aprecia la mediana (Md) y la media (M), simbolizadas con una línea continua y el
signo (+), respectivamente, muy cercanas, dados los valores señalados en la tabla
anterior. El 50% de los datos cae dentro del intervalo limitado por los cuartiles inferior y
superior y los valores extremos absolutos (outliers), corresponden a 2853.0 mm, el
mínimo, y 3034.0 mm, el máximo.
3.7.2.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERÍODOS EL
NIÑO.
Para la identificación de los períodos El Niño, se tuvo en cuenta que durante dicho lapso,
el nivel del mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (-1).
Adicionalmente se identificaron sucesiones de tres o más valores (-1), aceptando
interrupciones de hasta un máximo de 3 valores consecutivos con código diferente a (1).
Del total de 516 meses analizados, 78 meses (15%) caen dentro del intervalo de
niveles x > (x -σ) = {niveles > 3035.0}. La serie de valores mensuales con estas
características, presenta las estadísticas básicas que se muestran en la siguiente tabla:
M
3077. 6
Md
3063. 5
Mo
3050. 0
σ
45. 726
Mn
3035. 0
Mx
3282. 0
LSQI
3050. 0
LIQS
3090. 0
RIQ
40. 0
C.V
1. 486
C.S
2. 405
C.K
6. 801
Estos valores se representan en la caja superior del gráfico No 2G, cuyas características
fueron expuestas en el numeral anterior.
De acuerdo con el análisis realizado a la serie NMM con categoría (-1) y con la ayuda de
los gráficos 2A y 2B, es posible establecer la ocurrencia de los siguientes períodos de
niveles altos, característicos en épocas El Niño:
1 - De junio de 1963 a diciembre de 1963 (7 meses).
2 - De junio de 1965 a enero de 1966 ( 8 meses).
3 - De septiembre de 1981 a diciembre de 19813 (4 meses).
4 - De mayo de 1982 a noviembre de 1983 (19 meses)
5 - De junio de 1987 a octubre de 1987 (5 meses).
Como referencia, a continuación se identifican los períodos El Niño tomados con base en
los datos de la serie IOS (Componente Atmosférica del ENOS), durante el mismo lapso:
1 - De febrero de 1953 a septiembre de 1954 (8 meses).
2 - De mayo de 1957 a enero de 1958 ( 9 meses).
3 - De abril de 1965 a marzo de 1966 (12 meses).
16
4 - De enero de 1969 a octubre de 1969 (10 meses)
5 - De mayo de 1972 a febrero de 1973 (10 meses).
6 - De julio de 1976 a abril de 1978 (22 meses).
7 - De junio de 1982 a abril de 1983 (11 meses).
8 - De noviembre de 1986 a septiembre de 1987 (11 meses)
De los ocho (8) eventos El Niño ocurridos durante el período 1952-1990 e identificados
con base en las series IOS y NMM, sólo tres coinciden aproximadamente en sus fechas
de inicio y terminación (números en negrilla). Sin embargo, la duración de los primeros
difiere considerablemente de la de los segundos. La serie NMM no muestra señales
indicadoras de eventos El Niño en cinco períodos que fueron reconocidos como tal por la
serie de comparación IOS. Así mismo, la serie NMM registra niveles altos para los años
1963 y 1981, que no corresponden a eventos El Niño. Por lo tanto, se puede afirmar que
la serie NMM en Buenaventura, es relativamente un aceptable indicador de los eventos
El Niño.
3.7.3.- COMPORTAMIENTO DE LOS NIVELES ASOCIADOS A LOS PERIODOS LA
NIÑA.
Para identificar eventos La Niña, se tuvo en cuenta que durante dicho lapso, el nivel del
mar de iniciación y finalización estuviera rotulado con el código (1). Adicionalmente se
identificaron sucesiones de tres o más valores (1), aceptando interrupciones de hasta un
máximo de 3 valores consecutivos con código diferente a (1).
Del total de 516 meses analizados, 79 meses ( 15 %) caen dentro del intervalo de niveles
x < (x + σ) = { niveles < (2852.0)}. La serie de valores mensuales con estas
características, presenta las siguientes estadísticas básicas:
M
2796. 7
Md
2805. 0
Mo
2850. 0
σ
41. 264
Mn
2654. 0
Mx
2850. 0
LSQI
2775. 0
LIQS
2830. 0
RIQ
55. 0
C.V
1. 475
C.S
-1. 002
C.K
1. 042
Estos valores se representan en la caja inferior del gráfico No 2G, cuyas características
se expusieron en el ítem correspondiente a valores normales.
De acuerdo con el análisis realizado a la serie con categoría (1) y con la ayuda de los
gráficos 2A y 2B, es posible establecer la ocurrencia de los siguientes períodos de niveles
máximos que pudieran estar relacionados con eventos La Niña:
1 - De enero de 1957 a marzo de 1957 (3 meses).
2 - De febrero de 1961 a abril de 1961 (4 meses).
3 - De enero de 1962 a marzo de 1962 (3 meses).
4 - De febrero de 1967 a mayo de 1967 (5 meses)
5 - De febrero de 1968 a junio de 1968 (5 meses).
6 - De febrero de 1970 a abril de 1970 ( 3 meses).
7 - De febrero de 1972 a abril de 1972 (3 meses).
8 - De febrero 1973 a abril de 1973 (3 meses)
9 - De febrero de 1975 a abril de 1975 (3 meses).
10 - De enero de 1977 a abril de 1977 (4 meses).
17
11 - De febrero de 1980 a abril de 1980 (3 meses).
12 - De enero de 1985 a abril de 1985 (4 meses).
13 - De febrero de 1988 a abril de 1988 (3 meses)
14 - De enero de 1989 a abril de 1989 (4 meses).
Se aplicó la misma metodología a la serie de valores del IOS y se identificaron los
siguientes períodos La Niña durante el mismo lapso:
1 - De junio de 1955 a abril de 1956 (11 meses).
2 - De septiembre de 1970 a octubre de 1971 (14 meses).
3 - De noviembre de 1973 a septiembre de 1974 (11 meses).
4 - De marzo de 1975 a marzo de 1976 (13 meses)
5 - De mayo de 1988 a mayo de 1989 (13 meses).
Del análisis realizado a los resultados obtenidos por ambos métodos es posible advertir,
en términos generales, que prácticamente no existe coincidencia en los eventos La Niña
identificados por uno u otro método. La duración de los eventos La Niña, identificados con
la serie NMM, es siempre menor o igual a 5 meses. Nueve (9) de los 14 eventos
identificados con base en dicha serie, muestran una duración de 3 meses, la mínima
requerida en la metodología. Por ende, el nivel medio del mar en Buenaventura, no es un
buen indicador de los eventos La Niña.
4.- CONCLUSIONES
Las series del Nivel Medio del Mar en Tumaco y Buenaventura, se consideran como un
buen indicador, la primera, y un relativamente aceptable indicador, la segunda de los
eventos “El Niño”
Las series del Nivel Medio del Mar en Tumaco y Buenaventura, presentan una muy baja
resolución durante los episodios “La Niña”.
Las series del Nivel Medio del Mar en Tumaco y Buenaventura, presentan una tendencia
creciente durante los últimos tres decenios, hecho que podría servir de alerta temprana
en relación con posibles manifestaciones del cambio global en Colombia.
El incremento estimado en el Nivel Medio del Mar es del orden de 3-5 centímetros en los
últimos 25 años, lo que arroja una tasa de crecimiento de 1.2 – 2.0 milímetros por año.
BIBLIOGRAFÍA
18
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Ideam, 1996.
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Freeman and Company, 1977. 255 p.
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respecto a la Variabilidad Climática. Nota Técnica Ideam-Meteo/004-95. Santa Fe de
Bogotá, D.C., 1995.
RANGEL Ernesto,. Tendencia Observada en los Regímenes de Precipitación de las
diferentes Regiones Naturales de Colombia. Nota Técnica Ideam-Meteo/008-96. Santa Fe
de Bogotá D.C., 1996.
TREWARTHA Glenn; HORN Lyle. An Introduction to Climate. 5 ed. New York: MacGrawHill, 1980. 403p.
19
ANEXOS
ANEXO No. 1 TUMACO NIVEL MEDIO DEL MAR SERIE CRONOLOGICA MENSUAL
GRAFICAS 1A a 1l.
ANEXO No. 2 TUMACO NIVEL MEDIO DEL MAR SERIE CRONOLOGICA ANUAL
GRAFICAS 1L a 1R.
ANEXO No. 3 BUENAVENTURA NIVEL MEDIO DEL MAR SERIE CRONOLOGICA
MENSUAL GRAFICAS 2A a 2I.
ANEXO No. 4 BUENAVENTURA NIVEL
ANUAL GRAFICAS 2L a 2R.
MEDIO DEL MAR SERIE CRONOLOGICA
TUMACO
NIVEL MEDIO DEL MAR
SERIE CRONOLOGICA MENSUAL
GRAFICAS 1A a 1I
1A
1800
NMM
1700
1600
1500
1400
1300
0 120 240
300 420 540
1952
1995
MESES
PERIODOGRAMA
X 10000
4
1 ANO
1D
3
6.5 ANOS
2
3.6 ANOS
1
ANOMALIAS TIPIFICADAS
DESVIACION TIPICA
SERIE TEMPORAL
1900
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
1B
1500
1400
1300
540
1995
DIAGRAMA DE CAJA
NMM
1900
1G
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
FRECUENCIA
1700
1600
NUMERO DE CASOS
400
1H
200
1500
100
0
-1
0
1
NINO (-1) NORMAL (0) NINA (1)
TENDENCIA LINEAL
NMM
1900
1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9101112
MESES
300
1300
0
1C
1600
1400
0
1800
1700
0 120 240 360
1952
MESES
1800
DIAGRAMA DE CAJA
NMM
1900
1I
1700
1600
1500
1400
1300
0 120 240 360 480
1952
1995
MESES
-2
-1
0
1
2
NINO (-1) NORMAL (0) NINA (1)
TUMACO
NIVEL MEDIO DEL MAR
SERIE CRONOLOGICA ANUAL
GRAFICAS 1L a 1O
3
BUENAVENTURA
NIVEL MEDIO DEL MAR
SERIE CRONOLOGICA MENSUAL
GRAFICAS 2A a 2I
SERIE CRONOLOGICA
NMM
3400
2A
3200
3000
2800
2600
0 100 200
300 4001995
500
MESES
1953
PERIODOGRAMA
X 10*5
12
2D
2B
DIAGRAMA DE CAJA
NMM
3400
2G
3200
NMM
10
ANOMALIAS TIPIFICADAS
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
0 100 200
300 400 500
MESES
8
6
4
2
0
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5
FRECUENCIA
2C
3200
3000
10-27-98
2800
2600
1 2 3 4 5 6 7 8 9101112
MESES
NUMERO DE CASOS
400
300
3000
200
2800
100
2600
0
DIAGRAMAS DE CAJA
NMM
3400
2H
0
-1
0
1
-1
0
1
(-1) NINO (0) NORMAL (1) NINA (-1) NINO (0) NORMAL (1) NINA
TENDENCIA LINEAL
NMM
3400
3200
2I
3000
2800
2600
1953100
300 1995
500600
MESES
4
BUENAVENTURA
NIVEL MEDIO DEL MAR
SERIE CRONOLOGICA ANUAL
GRAFICAS 2L a 2R
ANOMALIAS TIPIFICADAS
SERIE CRONOLOGICA
NMM
3100
DIAGRAMA DE CAJA
3
2L
DESVIACION TIPICA
3050
3000
2950
2900
2850
2800
2
2M
2N
1
0
-1
-2
-3
0 10 20 30 40 50
1953
1995
ANOS
PERIODOGRAMA
X 1000
15
T=3.5 ANOS
2O
T=1.8
ANOS
13
T=6 ANOS
11
T=0.5 ANOS
0 10 20 30 40 50
1953
1995
ANOS
TENDENCIA LINEAL
NMM
3100
3050
2R
3000
9
2950
7
5
2900
3
2850
1
2800
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
FRECUENCIA
0 10 20 30 40 50 60
1953
ANOS 1995
2800
2900
3000
NMM
3100