1.  INTRODUCCIÓN

La sequía es un fenómeno climático natural caracterizado por una deficiencia de precipitaciones, la cual tiene un efecto adverso sobre la biota, incluidas las plantas, animales y seres humanos. Una sequía en un lugar o región dada es un período de tiempo, el cual dura semanas, meses o años, durante el cual el suministro real de humedad es consistentemente inferior al suministro de humedad esperado climáticamente (Palmer, 1965).

El impacto de la sequía es amplio; por lo tanto, se interpreta de muchas maneras. La sequía meteorológica se refiere a una anomalía de precipitación que conduce a una marcada deficiencia de precipitación en un período determinado. La sequía hidrológica está asociada con una falta de agua a largo plazo en los perfiles de suelo y cuerpos de agua dulce, en cantidad suficiente para afectar su uso normal. La sequía agrícola se refiere a una deficiencia de humedad del suelo a corto plazo en un área que normalmente recibe suficiente humedad para sustentar cultivos y ganado (Karl y Young, 1987). La sequía socioeconómica está asociada a una deficiencia de agua necesaria para satisfacer la demanda de las actividades industriales y urbanas.

Las sequías están mejor documentadas en regiones semiáridas y subhúmedas, en las cuales los humanos tienden a concentrarse (Lugo y Morris, 982). Los datos sobre sequías en regiones extremadamente áridas son escasos, ya que muy pocas personas se ven realmente afectadas (Campbell, 1968). Asimismo, las sequías en regiones muy húmedas pasan usualmente desapercibidas, ya que la oferta de agua suele superar a la demanda.

Aquí relacionamos las características de la sequía con los parámetros climáticos a través de todo el espectro climático. Este último se define en términos de precipitación media anual y se relaciona con la evapotranspiración potencial anual. Una caracterización en términos de cualquiera de estos dos parámetros proporciona un marco apropiado para el análisis sistemático de sequías. Rasmusson (1987) ha señalado que la capacidad de predecir patrones regionales de anomalías de precipitación, estacionalmente promediados, puede ser de gran valor para la sociedad.

2.  CARACTERÍSTICAS DE LA SEQUÍA

Las sequías generalmente se caracterizan por su duración, intensidad e intervalo de recurrencia. La duración es el período de tiempo en que hay una marcada deficiencia de precipitación, precedida y seguida por períodos en los que no hay tal deficiencia. La intensidad mide la medida en que la precipitación real es diferente de la cantidad esperada. El intervalo de recurrencia es el número de años que tardaría una sequía en repetirse.

Las sequías son fenómenos naturales cíclicos. Es posible hacer frente a las sequías mediante la previsión y la planificación adecuadas. Para reducir el impacto de la sequía, es necesario desarrollar una capacidad para pronosticar sus características, es decir, su duración (¿Cuánto durará?), su intensidad (¿Qué tan grave será?) y su intervalo de recurrencia (¿Con qué frecuencia se repetirá?). Para una región determinada, una vez que se conocen estas características, se pueden utilizar en programas de mitigación de sequías.

3.  EL ESPECTRO CLIMÁTICO

Las sequías son de naturaleza regional; su ocurrencia está relacionada con los parámetros climáticos predominantes. Un parámetro climático fácilmente disponible es la precipitación media anual, que depende de varios factores, entre ellos: (1) Latitud; (2) factores orográficos; (3) corrientes oceánicas; (4) circulación del viento atmosférico; (5) proximidad a océanos y grandes lagos; (6) presión atmosférica; (7) carácter de la superficie de la Tierra, incluidos el color y la textura; y (8) presencia de partículas atmosféricas; tanto naturales como inducidos por el hombre. Estrechamente relacionada con la precipitación media anual está la evapotranspiración potencial anual, la cual es función de los siguientes factores: (1) Radiación solar neta; (2) déficit de presión de vapor; (3) rugosidad de la superficie; e (4) índice de área foliar (Monteith, 1965).

Para nuestros propósitos, definimos el espectro climático únicamente en términos de precipitación media anual. Este tipo de caracterización es particularmente útil para las regiones de latitudes medias subtropicales, donde las sequías se muestran más intensas (Karl, 1983). Caracterizamos el espectro climático en términos de la relación entre la precipitación media anual P_ma y la precipitación terrestre global anual P_tga.

La cantidad de humedad almacenada en la atmósfera es función de la latitud y el clima, variando típicamente de 2 a 15 mm en las regiones polares y áridas a 45 a 50 mm en las regiones húmedas (UNESCO, 1978). Se supone un valor medio terrestre global de 25 mm con el fin de estimar la precipitación terrestre global anual. La humedad atmosférica se recicla cada once días en promedio, con un total de 33 ciclos por año (L'vovich, 1979), lo cual resulta en la precipitación terrestre global anual P_tga = 825 mm. A modo de comparación, L'vovich (1979) ha estimado 910 mm para drenajes exorreicos, que constituyen el 78.4 por ciento del área terrestre total, y 238 mm para el 21.6 por ciento restante (drenajes endorreicos). Esto equivale a un valor ponderado P_tga = 765 mm. Aquí asumimos P_tga = 800 mm.

Globalmente, la mitad del espectro climático, es decir, la división entre climas semiáridos y subhúmedos, corresponde a P_ma/P_agt = 1. Regiones con P_ma/P_tga < 1 tienen una humedad inferior a la media; por el contrario, las regiones con P_ma/P_tga > 1 tienen una humedad superior a la media. La precipitación terrestre media anual varía típicamente en el rango de 100-6000 mm, con algunos casos aislados que caen fuera de este rango (Baumgartner y Reichel, 1975). Esto justifica la división del espectro climático en las siguientes ocho regiones:

1. Superárido, con P_ma/P_tga < 0.125

2. Hiperárido, con 0.125 ≤ P_ma/P_tga < 0.25

3. árido, con 0.25 ≤ P_ma/P_tga < 0.5

4. Semiárido, con 0.5 ≤ P_ma/P_tga < 1

5. Subhúmedo, con 1 ≤ P_ma/P_tga < 2

6. Húmedo, con 2 ≤ P_ma/P_tga < 4

7. Hiperhúmedo, con 4 ≤ P_ma/P_tga < 8

8. Superhúmedo, con P_ma/P_tga ≥ 8

La Tabla 1 muestra los tipos de clima, con precipitación media anual P_ma y correspondiente P_ma/P_tga. Esta clasificación climática, aplicable a regiones de latitudes medias subtropicales, extiende clasificaciones anteriores de naturaleza similar (Bull, 1991).

Dado que nuestro modelo relaciona las características de la sequía con el clima, se espera que los cambios climáticos conduzcan a cambios en las características de la sequía. Los cambios climáticos atribuibles a las actividades antropogénicas están siendo examinados en todo el mundo (IPCC, 1996). Los cambios climáticos pueden intensificar las inundaciones y las sequías, inclusive antes de que los cambios de temperatura sean lo suficientemente grandes como para ser notados (Bruce, 1994; Houghton, 1994).

4.  DATOS GLOBALES SOBRE SEQUÍAS Y CLIMA

La literatura científica es bastante extensa sobre el tema de las sequías. Sin embargo, falta documentación sistemática en una diversidad de regiones climáticas. En esta sección se informan las características de las sequías y datos climáticos relacionados en los Estados Unidos, India, Australia, Rusia y Brasil.

Legates y DeLiberty (1993a; 1993b) y Groisman y Legates (1994) han demostrado que el promedio espacial anual a largo plazo de la precipitación en los Estados Unidos continentales es de aproximadamente 800 mm. Por lo tanto, se puede suponer que la parte central de los Estados Unidos está cerca de la mitad del espectro climático.

Las sequías en los Estados Unidos tienden a ser más persistentes en el interior del país (High Plains y Rocky Mountain States) que en áreas más al este o al oeste. Para estas regiones, la duración de las sequías moderadas y severas varió entre 3 y 5 años (Karl, 1983). La mayor persistencia de sequías en las Grandes Llanuras del centro de América del Norte que en cualquier otra parte de los Estados Unidos ha sido documentada por Karl et al. (1987) y Laird et al. (1996). Johnson y Kohne (1993) han demostrado que la persistencia de la sequía es mayor en el interior de los Estados Unidos, incluidos los estados de Wyoming, Colorado, Dakota del Norte y Montana.

Horn (1989) estudió la variabilidad espacila de las sequías en Idaho, donde la precipitación media anual varía entre 250 y 1500 mm, con un promedio de unos 800 mm (NOAA, 1980). Horn concluyó que la duración de las sequías varió entre 5.6 y 6.4 años en todo el estado. Díaz (1983) ha demostrado que en el interior de los Estados Unidos es más probable que se presenten períodos prolongados de clima seco, es decir, sequías persistentes.

Klugman (1978) estudió las sequías en el medio oeste superior de los Estados Unidos desde 1931 hasta 1969. Su análisis mostró que mientras los años 30 y 50 fueron décadas de sequía, los años 40 y 60 fueron períodos húmedos. Esto indica un intervalo de recurrencia de 20 años para esta región subhúmeda, con una precipitación media anual de 1500 mm (NOAA, 1980).

Karl y Young (1987) informaron sobre el intervalo de recurrencia de la sequía en el sureste de los Estados Unidos, que va de 20 a 60 años. Estos lugares se encuentran en los estados de Carolina del Norte, Georgia y Tennessee, que tienen climas húmedos (NOAA, 1980).

El subcontinente indio, cuya mitad norte se encuentra sobre el trópico de Cáncer, tiene una amplia variabilidad de regímenes climáticos, desde superárido hasta superhúmedo. Las altas tasas de evapotranspiración prevalecen sobre el hiperárido Rajastán, en el oeste de la India, con tasas anuales que superan los 2500 mm y alcanzan los 3500 mm en algunas regiones del noroeste de Rajastán. Por el contrario, las bajas tasas de evapotranspiración prevalecen sobre la hiperhúmeda Assam y la Bengala del Himalaya, en el noreste de la India, con tasas anuales en el rango de 1200 a 1500 mm. Sobre la India central, que es semiárida, las tasas de evapotranspiración varían en el rango de 1400-1800 mm (Abbi, 1974). Gregory (1989) informó que las sequías en las regiones hiperhúmedas de la India, como Assam, son muy poco frecuentes, y la última sequía documentada en la región se remonta a 1900.

El continente australiano, el cual más de la mitad del cual se encuentra por debajo del trópico de Capricornio, tiene una amplia variabilidad en los regímenes climáticos. Por ejemplo, en el hiperárido William Creek, en el sur de Australia, la precipitación es de 127 mm y la evapotranspiración potencial es de más de 2540 mm. En la zona árida de Alice Springs, en el Territorio del Norte, la precipitación es de 250 mm y la evapotranspiración potencial es de 2460 mm. En Perth semiárido/subhúmedo, en Australia Occidental, la precipitación es de 890 mm y la evapotranspiración potencial es de 1670 mm. En la subhúmeda Sídney, en Nueva Gales del Sur, la precipitación es de 1200 mm y la evapotranspiración supera los 1020 mm (Kendrew, 1961). French (1987) analizó series a largo plazo de precipitaciones anuales para la zona semiárida de Georgetown, en el centro-norte de Australia Meridional, donde la precipitación media anual es de 475 mm. Los registros de 1874 a 1985 muestran 20 eventos de sequía, es decir, un intervalo medio de recurrencia de 5.6 años.

La experiencia rusa muestra que durante el últimos 1000 años, se han producido sequías catastróficas con una frecuencia de 8-12 por siglo, es decir, cada 10 años en promedio. En Kazajstán, que es mayoritariamente hiperárido y árido (Zonn ef al, 1994), se han producido alrededor de 35 sequías severas en los últimos 100 años, es decir, cada tres años en promedio. En Ucrania, donde el clima y los suelos son más favorables para la producción agrícola que en Kazajstán, las sequías afectan el área cada 4 o 5 años (Kogan, 1997).

Ponce (1995a) ha documentado los eventos de sequía en el polígono de sequía del noreste de Brasil durante el siglo XX: 1903-04, 1915, 1919, 1930-32, 1942, 1953, 1958, 1970, 1979-83 y 1990-93. El polígono contiene una diversidad de regiones biogeográficas, que van desde seridó (árida) a caatinga (semiárida) a agreste (subhúmeda) a mata (húmeda). Los datos sugieren un intervalo de recurrencia de 4 a 12 años, con un valor promedio de alrededor de 10 años. La duración de la sequía varió entre 1 y 5 años. La precipitación media anual varió entre 395 mm y 1831 mm.

Ponce (1995b) ha informado que las sequías hidrológicas en la cuenca del río Alto Paraguay, en el centro-oeste de Brasil, se repiten cada 28 a 30 años en promedio, y duran de 3 a 6 años. La precipitación media anual en la cuenca del Alto Paraguay varía entre 900 y 2000 mm, con un promedio de 1380 mm. Esto muestra que esta región subhúmeda está sujeta a sequías persistentes en intervalos de aproximadamente 30 años.

Los estudios mencionados anteriormente no son estrictamente comparables, ya que la sequía puede haber sido definida de diferentes maneras. Sin embargo, los datos proporcionan una base empírica sobre la cual formular un modelo conceptual de caracterización de equías.

5.  EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL

El espectro climático también se puede caracterizar por la relación entre la evapotranspiración potencial anual y la precipitación media anual. La evapotranspiración potencial anual E_ap es la cantidad de evapotranspiración que tendría lugar en un ecosistema terrestre bajo el supuesto de un amplio suministro de humedad en todo momento (Thornthwaite et al., 1944).

Para determinar las relaciones E_ap/P_ma adecuadas, hemos estimado la evapotranspiración potencial para las regiones subtropicales y de latitudes medias a lo largo del espectro climático (Vysotskii, 1905; Ivanov, 1948; OMM, 1975). Por ejemplo, estimamos E_ap = 3000 mm en el límite entre las regiones superáridas e hiperáridas. Las estimaciones correspondientes de la evapotranspiración potencial anual para otras regiones climáticas llevaron a las relaciones E_ap/P_ma que se muestran en la Tabla 1. Estos límites deben tomarse como indicación de tendencias conceptuales generales, y no necesariamente como valores precisos.

6.  PERSISTENCIA Y SEVERIDAD DE LA SEQUÍA

Una sequía meteorológica puede durar uno o más semanas, meses o años. Nuestro modelo conceptual trata específicamente con sequías meteorológicas que duran al menos un año (Dracup et al., 1980a; 1980b). Por definición, un año de sequía es uno con precipitaciones notablemente inferiores a la media. Uno o más años consecutivos de sequía constituyen un evento de sequía. La persistencia es la propiedad de un evento de sequía para durar más de un año. Para un evento de sequía dado, la intensidad se refiere a la extensión del déficit de precipitación.

Para determinar la intensidad de la sequía, la deficiencia de humedad se acumula durante la duración de la sequía. Por lo tanto, cuanto mayor sea la duración, mayor será la intensidad. Dado que los períodos secos generalmente son seguidos por períodos húmedos correspondientes, se deduce que el intervalo de recurrencia siempre es mayor que la duración. Así, para sequías meteorológicas que duran al menos un año, el intervalo de recurrencia es de al menos dos años.

Los conceptos anteriores de intensidad y duración de la sequía se asemejan a los de severidad, duración y magnitud mencionados por Dracup et al., en la cual la magnitud se define como la relación entre la severidad y la duración (Dracup et al., 1980a). En nuestro caso, la intensidad es similar a la severidad y, por lo tanto, la intensidad es igual a la magnitud por la duración.

7.  MODELO CONCEPTUAL DE CARACTERIZACIÓN DE SEQUÍAS

Un modelo conceptual funciona en la media, es decir, describe tendencias generales y no necesariamente eventos específicos. Está destinado a agregar los componentes determinísticos y estocásticos de las anomalías de precipitación. El valor del modelo conceptual es que proporciona un marco apropiado para interpretar la variabilidad regional de los fenómenos de sequía.

Dado un año de sequía con precipitación P, donde P < P_ma, clasificamos la deficiencia de precipitación en tres tipos: (1) moderada, con P/P_ma = 0.75, (2) severa, con P/P_ma = 0.5, y (3) extrema, con P/P_ma = 0.25 (Comisión Central de Agua, 1982; Instituto Nacional de Hidrología, 1990). Como ejemplo de una sequía de moderada a severa, Groisman y Legates (1994) reportaron un valor de P/P_ma = 0.6 el Dust Bowl durante la década de 1930 en las Grandes Llanuras de EE.UU.

En un año de sequía dado, definimos la intensidad de la sequía como la relación del déficit (P_ma-P) a la media P_ma. Para un evento de sequía dado que dura al menos un año, la intensidad se define como la suma de las intensidades anuales I = Σ [(P_ma - P) / P], en la cual I = índice de intensidad de sequía.

Por lo tanto, la intensidad media anual de una sequía es la intensidad total de la sequía dividida por la duración. Dracup et al. (1980a, 1980b) se han referido a la intensidad media anual de la sequía como magnitud de la sequía, y Frick et al. (1990) como intensidad de la sequía.

Nuestro modelo conceptual de caracterización de la sequía se basa en las siguientes premisas:

1. La duración de la sequía varía a lo largo del espectro climático, alcanzando un máximo en el medio y disminuyendo hacia los extremos. Una duración típica en las regiones superáridas y superhúmedas es de un año. Las sequías de larga duración, es decir, más persistentes, prevalecen alrededor de la mitad del espectro climático, en el límite entre las regiones semiáridas y subhúmedas (Karl, 1983; Laird et al., 1996).

2. Dado que la intensidad de sequía está directamente relacionada con la duración, la intensidad también alcanza un máximo en la mitad del espectro climático y disminuye hacia los extremos (Johnson y Kohne, 1993).

3. El intervalo de recurrencia desequ ía aumenta gradualmente desde el lado seco al lado húmedo del espectro climático, de 2 a 100 años (Karl y Young, 1987; Gregory, 1989; Zonn et al., 1994; Ponce, 1995a).

La Tabla 1 resume nuestro modelo conceptual de caracterización de sequías. Para la duración de sequía, los valores esperados varían entre 1 y 6 años, con valores mayores hacia la mitad del espectro climático (6 años), disminuyendo hacia cualquiera de los extremos (1 año).

Esta elección de duraciones aclara el tema de la persistencia, es decir, la tendencia de las sequías a durar más en el medio del espectro climático (OMM, 1975; Karl, 1983; Johnson y Kohne, 1993). Los cambios en la duración de la sequía a lo largo del espectro climático apuntan a la naturaleza regional, más que local, de la persistencia (UNESCO-WMO, 1985).

Las duraciones más largas hacia la mitad del espectro climático se deben a una mayor variabilidad interanual de la precipitación dentro de las regiones semiáridas y subhúmedas (Rasool, 1984). Dentro de estas regiones, es probable que la duración de la sequía sea la más larga, acercándose a los 4-6 años.

Las duraciones más cortas hacia ambos extremos del espectro climático se justifican por la menor variabilidad interanual de las precipitaciones. En las regiones superáridas, la variabilidad se reduce porque las cantidades de precipitación son pequeñas; en las regiones superhúmedas, la variabilidad se reduce debido a la larga duración de la temporada de lluvias, que se aproxima a los doce meses.

La sequía subsahariana de 1968-73, que no coincide con este patrón de duración de la sequía, aparentemente es el resultado de efectos antropogénicos en el clima regional. En este caso, un proceso activo de desertificación condujo a cambios climáticos regionales, disminuciones en la precipitación media anual, disminuciones en el período de retorno de la sequía, y una sucesión de eventos de sequía (Charney et al., 1975; Nicholson, 1983); Rasool, 1984; Hulme, 1989). La inusual persistencia de la sequía subsahariana ha sido documentada por Lamb (1982).

El intervalo de recurrencia de la sequía varía entre 2 años en el lado extremadamente seco y 100 años en el lado extremadamente húmedo, aumentando en progresión geométrica. Dado que el intervalo de recurrencia disminuye de climas húmedos a secos, y dado que el intervalo de recurrencia siempre debe exceder la duración, se deduce que la duración debe disminuir hacia el lado seco del espectro climático (Tabla 1). Así, en las regiones hiperáridas, las sequías son cortas y se repiten una vez cada 2 o 3 años; en las regiones semiáridas y subhúmedas, las sequías son prolongadas y se repiten una vez cada 6 a 25 años; en regiones hiperhúmedas, las sequías son cortas y se repiten una vez cada 50-100 años.

La temporada de lluvias es más corta (un mes) en el lado extremadamente seco, más larga (doce meses) en el lado extremadamente húmedo y dura cuatro meses alrededor de la mitad (Sinha et al., 1987).

Para usar la Tabla 1 para una región semiárida, mientras que la duración es de 5 años, la intensidad varía de 1.25 (moderada) a 3.75 (extrema) y el intervalo de recurrencia es de 9 años. Para una región subhúmeda, mientras que la duración es de 5 años, la intensidad varía de 1.25 (moderada) a 3.75 (extrema) y el intervalo de recurrencia es de 18 años. Para estos dos ejemplos, aunque la duración y la intensidad se han mantenido iguales, el intervalo de recurrencia se ha duplicado de semiárido a subhúmedo.

8.  RESUMEN

Hemos desarrollado un modelo conceptual de caracterización de sequías en todo el espectro climático, principalmente adecuado para regiones de latitudes medias subtropicales. El modelo estima los valores esperados de duración, intensidad e intervalo de recurrencia de una sequía en función de la relación entre la precipitación media anual y la precipitación terrestre global anual.

La duración de la sequía varía entre 1 y 6 años a lo largo del espectro climático, alcanzando un máximo hacia la mitad del espectro (800 mm). La intensidad de sequía varía directamente con la duración. El intervalo de recurrencia de sequía aumenta geométricamente, desde 2 años en el lado extremadamente seco hasta 100 años en el lado extremadamente húmedo.

La comparación de nuestro modelo conceptual con datos de sequía de los Estados Unidos, India, Australia, Rusia y Brasil muestra que el modelo es un marco adecuado para el análisis y planificación de sequías. La singular fortaleza del modelo es su base climática, como lo demuestra su capacidad para representar la variabilidad regional. El modelo también puede usarse para describir cambios en las características de sequías que podrían atribuirse al cambio climático global.

BIBLIOGRAFÍA