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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 IDEAM. Pronóstico de pleamares y bajamares en la costa Pacífica colombiana. Bogotá: Ideam, 1996. IPCC.Informe de expertos sobre evaluación de impactos del IPCC. PIPKIN Bernard et al. Laboratory exercises in oceanography. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 1977. 255 p. RANGEL Ernesto. Metodología para el Análisis de las Series de Precipitación con 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