RESUMEN: Se presenta el análisis de los regímenes de temperatura y precipitación para la provincia Holguín, en función nueve de los 27 indicadores extremos elaborados por el Grupo de Expertos para la Detección de Índices de Cambio Climático (ETCCDI). Se emplearon los datos climáticos de las estaciones meteorológicas de Cabo Lucrecia, La Jíquima y Pinares de Mayarí en el período 1971-2022, las cuales son representativas de las zonas costera, interior y montañosa de la provincia, respectivamente. Los resultados muestran, un incremento, estadísticamente significativo para el 5% de significación, de los indicadores referidos a la temperatura máxima y los días cálidos en las tres zonas climáticas, no así para el caso de la precipitación. Se concluye que el clima de la provincia Holguín está transitando a ser más cálido y seco a la vez con una posible redistribución de la precipitación dentro del año.
Palabras claves: Indicadores extremos de cambio climático, regímenes de temperatura y precipitación, Holguín.
ABSTRACT: The analysis of the temperature and rainfall regimes for the Holguin´s province are presented, in based on nine of the 27 extreme indicators prepared by the Expert Team of Climate Change Detection Indices (ETCCDI). Climatic data from the meteorological stations of Cabo Lucrecia, La Jiquima and Pinares de Mayari in the period 1971-2022, which are representative of the coastal, inland and mountainous areas of the province respectively were used. The results show an increase, statistically significant at a 5% level of significance, in the indicators referring to maximum temperature and warm days in the three climatic zones, not so in the case of precipitation. It´s concluded that the climate of the Holguín province is becoming warmer and drier at the same time with a possible redistribution of precipitation within the year.
Key words: Extreme climate change index, temperature and rainfall regimen, Holguin.
Artículo Original
Comportamiento de indicadores de extremos climáticos en la provincia Holguín, Cuba
Behavior of climatic extreme index in Holguin´s province, Cuba
Axel Hidalgo Mayo axel.hidalgom@gmail.com
Graciela Pérez Rivas
Iliana Cruz Torres
Received: 08 April 2024
Accepted: 03 June 2024
La Organización Meteorológica Mundial (OMM) confirmó que 2023 fue el más cálido de los 174 años de registros de observaciones, con anomalías de 1,45 °C superiores a los niveles preindustriales de referencia (1850-1900), dejando atrás los récords anteriores ocurridos en 2016 y 2020 (OMM, 2024). Para Cuba, de acuerdo al “Estado del Clima en Cuba 2023. Resumen ampliado” (González et al., 2024) el año 2023 fue el más cálido desde 1951, con una anomalía temperatura media anual 1,38 °C por encima de la media histórica del período 1961-1990 (25,6 °C).
El análisis de las tendencias climáticas a partir de series históricas, permite identificar el comportamiento variables atmosféricas, fenómenos eventos meteorológicos y sus consecuencias, asociados a la variabilidad climática y, en el contexto actual, a variaciones producidas por los efectos del cambio climático. Particularmente, la variabilidad y el cambio climático han incrementado la tendencia de la frecuencia de ocurrencia de los peligros naturales desde inicios del siglo XXI, fundamentalmente, en los pequeños estados insulares (IPCC, 2013).
Por su parte, la gestión de la reducción de los riesgos de desastre y, particularmente, de las pérdidas y daños relacionados con el clima, han pasado a encabezar la agenda política internacional, destacándose el Acuerdo de París en 2015, donde se acordaron las obligaciones de los países de disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), la transferencia de tecnología y la adaptación a los impactos del cambio climático (IPCC, 2021). En este sentido, la Organización de Naciones Unidas (ONU) aprobó en 2015 la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible, la cual, en su objetivo 13, exhorta a los gobiernos a “Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos” (ONU, 2015).
En Latinoamérica se han realizado varios estudios sobre el tema de los indicadores climáticos extremos para la detección del cambio climático, basados en 27 índices desarrollados por el ETCCDI (Grupo de Expertos para la Detección de Índices de Cambio Climático, por sus siglas en inglés) (Klein y Zwiers, 2009). De estas investigaciones se pueden mencionar las realizadas por (Silva et al., 2015) en Brasil, (Velasco et al., 2015) en México, (Belmonte, 2017) en Argentina y (Ocampo et al., 2020) en Colombia y en Cuba (Burgos y González, 2012 y González et al, 2017, Otero et al. 2021 y Planos y Gutiérrez, 2020).
Los estudios realizados en Cuba analizaron el comportamiento de 18 de estos índices en nueve estaciones meteorológicas, tomando como referencia el período 1971-2009 y, en la Isla de la Juventud (González et al., 2017), con dos estaciones meteorológicas y cinco pluviómetros del Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH) entre los años 1980-2015. También a escala local, (Otero et al., 2021) realizaron un estudio similar en el municipio Sagua la Grande, provincia Villa Clara, entre 1977-2017 combinando una estación meteorológica y cuatro pluviómetros del INRH. Por último, en (Planos y Gutiérrez, 2020) se realizó un análisis espacial de estos índices empleando 33 estaciones meteorológicas del Servicio Meteorológico Nacional durante el período 1980-2017.
Lo anterior conduce a que el objetivo del presente estudio, se centre en identificar extremos climáticos que permitan la detección de indicadores de cambio climático a nivel local en los regímenes de temperatura y precipitación en la provincia Holguín, como contribución a las políticas públicas del Estado Cubano, aprobadas para en enfrentamiento al cambio climático (CITMA, 2017; Asamblea Nacional del Poder Popular, 2019, 2023; Ministerio de Economía y Planificación, 2019; PCC, 2021; Consejo de Ministros, 2023).
La provincia de Holguín se encuentra situada al norte del oriente cubano; ocupando el 8,4% del territorio nacional (ver figura 1), con una extensión superficial de 9215,7 km2. Limita al norte con el Océano Atlántico, al sur con las provincias de Granma y Santiago de Cuba, al este con Guantánamo (por la zona de Baracoa) y al oeste con Las Tunas. Dentro de las principales características físico - geográficas del territorio destaca, que esta posee cuatro zonas de relieve fundamentales: Llanura del Cauto, Altiplanicie de Nipe, donde se encuentra la meseta de Pinares de Mayarí, el Grupo de Maniabón, con el Cerro Galano y el Macizo Sagua - Baracoa, donde aparecen las mayores alturas de la provincia: Pico Cristal con 1 231 m y la Loma La Mensura con 995 m sobre el nivel medio del mar (ONEI, 2023).
De acuerdo a las clasificaciones de Lang modificada (Álvarez, 1992) y Köppen-Geiger (Peel et al., 2007), en la provincia predominan los climas del tipo seco y sabana tropical, por ese orden; excepto en las zonas montañosas del macizo Nipe-Sagua-Baracoa y el municipio de Moa en su totalidad, donde se presentan las categorías de húmedo de sabana, húmedo y muy húmedo para la primera, así como monzónico y selva tropical para la segunda (Pérez e Hidalgo, 2016). Por su parte, el clima del territorio, de acuerdo a (Pérez e Hidalgo, 2016), está definido por tres zonas climáticas bien definidas: costera (costa norte de los municipios de Gibara, Rafael Freyre, Banes, Mayarí, Sagua de Tánamo, Moa, así como la totalidad de Antilla y Frank País), montañosa (área de los municipios ubicados en el macizo Nipe-Sagua-Baracoa) e interior (resto de la provincia).
En el presente estudio se emplearon los datos diarios de las estaciones meteorológicas (ver figura 1) de La Jíquima (78362), Cabo Lucrecia (78365) y Pinares de Mayarí (78371), las cuales son representativas de las zonas interior, costera y montañosa de la provincia Holguín, respectivamente (Pérez e Hidalgo, 2016). Se utilizó la serie 1971-2022 de las variables temperatura máxima (TX) y mínima (TN) diaria, así como precipitación (RRR) en 24 horas, la cual es homogénea en las tres estaciones.
El control de la calidad de los datos se realizó con el propio RClimDex, usando como criterio que TX y TN estuvieran en el intervalo de tres veces la desviación estándar, que es el método implementado por el software; mientras que para la precipitación se empleó el umbral de 200 mm, el cual ha sido usado por diferentes autores cubanos (Burgos y González, 2012; González et al., 2017; Otero et al., 2021). Por otro lado, la aleatoriedad e independencia se analizó a partir de la prueba de Wald-Wolfowitz, en tanto, la homogeneidad fue estudiada a partir de las pruebas de Mann-Kendall y de Pettitt, las cuales analizan la tendencia global y el posible punto de cambio respectivamente. Para el análisis de estas últimas tres pruebas se empleó el paquete “trend” (Pohlert, 2023) de RStudio.
El estudio de las series de TX, TN y RRR para las tres estaciones meteorológicas empleadas se realizó de acuerdo a las recomendaciones descritas en (Sneyers,1990) de la siguiente manera:
Se calculó el estadígrafo de Wald-Wolfowitz para probar correlación serial, el cual a su vez se puede utilizar para analizar independencia y estacionalidad (Roura et al., 2020).
Se calculó el test de Mann-Kendall para determinar la posible existencia de tendencia global en la serie.
Se aplicó la prueba de Pettitt si esta arroja un punto de cambio significativo cercano al test de Mann-Kendall, en caso de esta última ser estadísticamente significativa.
El estudio de los indicadores extremos, para la detección del cambio climático se realizó a partir de la librería RClimDex1.0, disponible en la página web https://github.com/ECCC-CDAS/RClimDex/releases (Zhang y Feng, 2004). RClimDex fue ejecutado sobre el software R (R Core Team, 2023), el cual calcula 27 índices referidos a los regímenes de temperatura y precipitación, definidos por el ETCCDI http://etccdi.pacificclimate.org/list_27_indices.shtml, los cuales se detallan en (Klein y Zwiers, 2009). La tabla 1 resumen las principales características de cada uno de los índices empleados en la investigación, los que comúnmente se utilizan en las investigaciones relacionadas sobre esta temática en Cuba (Burgos y González, 2012; Planos et al., 2013; González et al., 2017; Planos y Gutiérrez, 2020; Otero et al., 2021).
El proceso de cálculo se realizó mediante el software R a través de su interfaz gráfica RStudio (R Core Team, 2023), consultándose diferentes manuales para el procesamiento de datos (Horton y Kleinman, 2015; Wickham y Grolemund, 2016).
El control de la calidad de los datos de la temperatura arrojó que para las tres estaciones meteorológicas empleadas se cumpliera el mismo (los valores de la temperatura pertenecen al intervalo comprendido en tres veces la desviación estándar por encima y por debajo de la media). Por su parte, para la precipitación se encontraron tres casos sospechosos superiores a 200 mm en Pinares de Mayarí, pero los mismos fueron verificados, estando asociados al paso de los huracanes Georges (1998), Ike (2008); así como el ocurrido el 6 de mayo de 1997, producto del flujo del S en superficie y del SW en niveles medios de la troposfera, este último identificado como uno de los tipos de situaciones sinópticas que provocan lluvias intensas en la provincia Holguín (Pérez et al., 2021).
El análisis relacionado con la independencia y estacionalidad, así como la homogeneidad y posible punto de cambio para TX, TN y RRR se muestra en la tabla 2. En la misma CORR (indica la correlación serial), TEND (tendencia) y PC (punto de cambio, con el posible año de ocurrencia), en tanto el signo +/- indica si la correlación y la tendencia son positivas o negativas respectivamente.
La prueba de homogeneidad para TN muestra que las series de La Jíquima y Cabo Lucrecia presentan tendencia creciente y estadísticamente significativa con un punto de cambio entre los años 1988-1989. En el caso TX, para las tres estaciones indica tendencia global significativa, con puntos de cambio estadísticamente significativos hacia los años 1987, 1993 y 1997 para 78371, 78362 y 78365 por ese orden. Por su parte, para RRR ninguno de los tres casos presentó cambios de homogeneidad en la serie de los acumulados anuales.
Por su parte, la correlación serial positiva de los valores de TX y TN para las tres estaciones meteorológicas (excepto para Pinares de Mayarí en TN) muestra que los datos anuales no son independientes y presentan correlación serial, lo cual parece estar relacionado con la tendencia creciente estadísticamente significativa que muestran estas series, con puntos de cambios igualmente con significación estadística.
El análisis de la tendencia que se presenta está basado en la pendiente que muestra la salida de RClimDex para cada uno de los índices empleados, a diferencia del epígrafe anterior donde se analizó el comportamiento a largo plazo de TX, TN y RRR, pero por intermedio de la prueba de Mann- Kendall.
Los cambios de los indicadores extremos utilizados, referidos a la precipitación, en ninguna de las tres estaciones meteorológicas empleadas resultaron estadísticamente significativa para el nivel de significación del 5%. De estos indicadores solamente Rx5day presenta el mismo signo de la pendiente en las tres zonas climáticas de la provincia. En el caso de R95p muestra que los días húmedos para La Jíquima y Pinares de Mayarí se incrementan a razón de 1,2-1,6 días/años; sin embargo, Rx100mm no presenta cambios apreciables. Por último, destaca PRCPOT para 78371 indicando un aumento de la precipitación total anual en los días húmedos como promedio de 2,5 casos/año.
Por su parte, en el caso de la temperatura los cambios sí son estadísticamente significativos para las tres regiones climáticas de la provincia, fundamentalmente, para la temperatura máxima. En este sentido, TX10p presenta tendencia negativa (1,0-1,4 días/década); en tanto TX90p y WSDI tendencia creciente (2,4-3,2 días/década y 2,3-2,9 días/década respectivamente), lo que indica explícitamente el incremento de los eventos cálidos en la provincia, tal y como fue descrito por (Pérez e Hidalgo, 2023), e indica a su vez homogeneidad en el cambio por décadas, independiente al tipo de zona climática, lo que muestra el cambio global de esta variable en la provincia.
En el caso de TR20 destaca el incremento estadísticamente significativo en las zonas interior y costera, particularmente en la primera, donde la tendencia es a 12,8 días/década. Similares resultados muestran TN10p y TN90p, con valores que disminuyen y aumentan a razón de 1,3-1,9 días/década y 3,0-4,1 días/década respectivamente. En el caso de estos tres indicadores, la no correspondencia en la zona montañosa respecto a las otras dos zonas climáticas de la provincia, debe buscarse en el descenso de temperatura con la altura, tal como se muestra en (Planos y Gutiérrez, 2020) para la Gran Piedra, así como en la disminución de la cobertura nubosa, la cual a nivel de país disminuyó a razón de 1%/década durante el período 1976-2017 (Planos y Gutiérrez, 2020).
Por último, DTR mostró tendencias estadísticamente significativas opuestas para la zonas montañosas e interior, creciente para la primera a razón de 0,2 °C/década y decreciente para la segunda (0,1 °C/década), lo que refleja los resultados obtenidos por (Pérez e Hidalgo, 2023) para las temperaturas máximas y mínimas anuales. En el caso de Cabo Lucrecia, al estar ubicada en la zona costera la oscilación térmica no es marcada, lo que queda reflejado en el valor de DTR, el cual, aunque presenta un valor decreciente es muy poco significativo en magnitud; sin embargo, la probabilidad de que no haya cambio en este indicador es muy alta 0,83.
Los resultados de esta investigación muestran la misma tendencia estadísticamente significativa en TR20, TN10p, TN90p que las obtenidas por (Burgos y González, 2012; Planos y Gutiérrez, 2020). Sin embargo, existen diferencias en la significación del cambio para TX10p, Tx90p y WSDI para La Jíquima y Cabo Lucrecia respecto a (Planos y Gutiérrez, 2020) y (Burgos y González, 2012) respectivamente.
Las diferencias deben buscarse en las series de datos 1971-2009 (con norma climática 1971-2000) y 1980-2017 (con período base 1981-2010) empleadas por (Burgos y González, 2012; Planos y Gutiérrez, 2020), tomados en ese orden. En (Burgos y González, 2012) no se utiliza la segunda década del presente siglo, la cual según (Pérez e Hidalgo, 2023) ha sido la más cálida en la provincia Holguín; en tanto, (Planos y Gutiérrez, 2020) emplean como período base 1981-2010, que se caracterizó por ser muy cálido. No obstante, la investigación actual y las anteriormente citadas, coinciden en expresar que el clima de la provincia Holguín está transitando a ser más cálido.
Los indicadores extremos mostrados en la figura 2 indican, en el caso de WSDI, que los eventos cálidos se incrementaron en las tres zonas climáticas de la provincia a partir de la década de los ´90 del siglo pasado, con mayor frecuencia en todas las regiones a partir de 2011 con valores entre 43-49%, del total de casos en el período 1971-2022. Por su parte, TX90p muestra, igualmente, un aumento de los años ´90; mientras que, la media del período 2011-2022 duplica, en las tres estaciones meteorológicas utilizadas en este estudio, al valor normal de este indicador climático extremo correspondiente a la norma climática 1971-2000.
En la figura 3 se muestran los indicadores de cambio climático del máximo de precipitación en cinco días consecutivos y los días muy húmedos. Rx5day muestra un comportamiento creciente en las tres estaciones meteorológicas con aumentos a razón de 5,7 eventos/década; 0,7 eventos/década y 2,9 eventos/década para La Jíquima, Cabo Lucrecia y Pinares de Mayarí respectivamente. Por su parte, R95p indica un incremento entre 1,2-1,6 eventos/década para las zonas interior y montañosa, en tanto la región costera presenta una disminución del orden de 0,5 casos/década. Para ambos indicadores climáticos los resultados no resultaron estadísticamente significativos.
A partir de los resultados presentados y discutidos en este artículo, los autores arribaron a las siguientes conclusiones:
Se agradece al Programa Territorial de Ciencia, Tecnología e Innovación “Impactos del cambio climático en Holguín” de la República de Cuba, por aprobar y financiar el proyecto “El clima de la provincia Holguín. Principales variaciones y tendencias” entre los años 2023-2024, en el marco del cual se obtuvieron los resultados que se presentan en el presente artículo científico. Los autores, además, desean agradecer a los revisores por sus recomendaciones y sugerencias, los que nos permitió mejorar la calidad del artículo científico.
*Autor para correspondencia: Axel Hidalgo Mayo. E-mail: axel.hidalgom@gmail.com
