Temperatura y salinidad en las aguas cubanas, posible evolución futura e implicaciones

Las tendencias climáticas en el medio marino y costero cubano, que más daño pudieran causar a la población, sus objetos socioeconómicos y su biodiversidad, se concentran en tres aspectos fundamentales:

Investigaciones realizadas en el Instituto de Oceanología, a partir de registros de mareógrafos en el período 1966-2005, demuestran que el nivel medio del mar se ha incrementado durante los últimos 40 años entre 0.0 y 0.00214 m año^-1 (Hernández et al., 2010Hernández, M.; Marzo, O. & Acanda, A. 2010. “Tendencia lineal del nivel medio del mar en algunas localidades del Archipiélago Cubano”. Serie Oceanológica, 7, Available: <http://www.ido.cu>, [Consulted: August 21, 2013]. ), en correspondencia con el escenario mínimo de (IPCC, 2013IPCC 2013. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press, 203 p., ISBN: 978-92-9169-138-8. , 2021IPCC 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ), pero la posibilidad de cambio en las tendencias, que favorezca a la ocurrencia del escenario máximo, no debe ser ignorada.

Las inundaciones costeras son habitualmente causadas por eventos climáticos severos. Sobre el territorio cubano, el régimen habitual del viento está básicamente bajo la influencia de la circulación de los vientos Alisios. La velocidad media es de 2.8 m s-1, mientras que en la dirección predominante es de 3.8 m s-1 (Vega et al., 1990Vega, R.; Sardiñas, M. E.; Nieves, M. E. & Centella, A. 1990. Análisis estadístico - climatológico del régimen de la velocidad máxima del viento en Cuba. Resultado Científico, INSMET. ; Lecha et al., 1994Lecha, L. B.; Paz, L. R. & Lapinel, B. (eds.). 1994. El Clima de Cuba. La Habana: Editorial Academia, 186 p., ISBN: 959-02-0006-9. ). Este régimen normal suele ser alterado por los sistemas tropicales y continentales. Las inundaciones costeras más significativas son causadas por ciclones tropicales, sistemas frontales y vientos del sur asociados con circulaciones extra-tropicales de bajas presiones. Las zonas costeras más afectadas son las aledañas a la ciudad de La Habana y al Golfo de Batabanó, ubicadas en las regiones Norte y Sur de Cuba (Moreno, 1998Moreno, A. 1998. Desarrollo de las Técnicas de Predicción de las Inundaciones Costeras, Prevención y Reducción de su Acción Destructiva. Informe Final del Proyecto Cuba 94/003, La Habana: Instituto de Meteorología, 172 p. ; Mitrani et al., 2001Mitrani, I.; Pérez, R.; García, O.; Salas, I.; Juantorena, J.; Ballester, M. & Beauballet, P. 2001. “The coastal floods in the Cuban territory, the most sensitive areas and the possible impact of the climate change”. In: Proceeding of the Open Meeting of the Human Dimensions of Global Environmental Change Research Community, Rio de Janeiro, Brazil, Available: <http://sedac.ciesin.columbia.edu/openmeeting/1mtg/01info.html>, [Consulted: December 20, 2001]. , 2012Mitrani, I.; Díaz, O. O.; Vichot, A.; Hernández, I.; Hidalgo, A.; García, E. & Rodríguez, J. A. 2012. “Tendencias climáticas de las inundaciones costeras severas en áreas de Cuba”. Revista Ciencias de la Tierra y del Espacio, 13(2): 68-84, ISSN: 1729-3790. ). Además, centros combinados de alta y baja presión con vientos del primer cuadrante, ocasionalmente generan inundaciones en áreas de la región nor-oriental de Cuba (Hidalgo, 2010Hidalgo, A. 2010. “Características de las inundaciones costeras desde Gibara hasta Playa Guardalavaca”. Revista Ciencias-Holguín, XVI(1). ). El comportamiento de las inundaciones costeras alrededor de Cuba muestra un aumento de frecuencia e intensidad en los últimos 40 años. El mejor ejemplo es la secuencia de inundaciones en La Habana, organizada por décadas de 1901 a 2015 (Mitrani et al., 2016Mitrani, I.; Hernández, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Díaz, O. O.; Vichot, A. & Rodríguez, J. A. 2016. “The Coastal Flood Regime around Cuba, the Thermohaline Structure Influence and Its Climate Tendencies”. Environment and Ecology Research, 4(2): 37-49, DOI: 10.13189/eer.2016.040201. ). En este sentido, (González, 1999González, C. 1999. “Climatología de los frentes fríos que han afectado a Cuba desde 1916-1917 hasta 1996-1997”. Revista Cubana de Meteorología, 6(1): 15-19. ; Hernández & García, 2011Hernández, I. & García, E. 2011. “Inundaciones en la Ciudad de La Habana por sistemas frontales y su relación con ENOS. Influencia sobre la costa”. In: Memorias del V Congreso Cubano de Meteorología, SOMETCUBA 2011, La Habana, ISBN: 978-959-7167-20-4. ), muestran una confirmación de un aumento de la influencia de los frentes fríos en el territorio cubano durante las últimas décadas, mientras que (Pérez et al., 1998Pérez, R.; Ballester, M.; González, C. & Limia, M. 1998. “Los ciclones tropicales de Cuba. Variaciones y tendencias observadas”. In: Memorias de la Conferencia Científica sobre Ciclones Tropicales ‘Rodríguez in Memoriam’, La Habana: WMO/SOMETCUBA/INSMET, pp. 30-33. , 2011Pérez, R.; Fonseca, C.; Lapinel, B.; González, C.; Planos, E. O.; Cutié, V.; Ballester, M.; Limia, M. & Vega, R. 2011. “Segunda Evaluación de las Variaciones y Tendencias del Clima en Cuba”. In: VIII Convención Internacional sobre Medio Ambiente y Desarrollo, II Congreso Internacional de Cambio Climático, La Habana, p. 15. ) explican la existencia de la misma situación para la secuencia de eventos de huracanes, pero sin gran significación estadística. Ambos criterios se reflejan en el comportamiento de las inundaciones costeras, como se observa en la Figura 2.

La estructura termohalina fue analizada por (Mitrani & Díaz, 2008Mitrani, I. & Díaz, O. O. 2008. “Particularidades de la estructura termohalina y sus tendencias en aguas Cubanas”. Revista Cubana de Meteorología, 14(1): 54-73. ; Mitrani et al., 2014Mitrani, I.; Díaz, O. O.; Vichot, A.; Rodriguez, J. A.; Martínez, D. & Vihalva, J. M. 2014. “Los eventos extremos, impactos en el Caribe y la lluvia en la Amazonia, Cuba a Brasil”. Seculo XXI, 1(1): 75-80. , 2016Mitrani, I.; Hernández, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Díaz, O. O.; Vichot, A. & Rodríguez, J. A. 2016. “The Coastal Flood Regime around Cuba, the Thermohaline Structure Influence and Its Climate Tendencies”. Environment and Ecology Research, 4(2): 37-49, DOI: 10.13189/eer.2016.040201. ), utilizando observaciones a niveles estándar, de 7614 estaciones oceanográficas, realizadas en 54 cruceros en el área comprendida entre los 73° y 87° W y entre los 18 ° y 25 ° N, a una distancia aproximada de 200 m de la línea de costa cubana, durante el período 1966-2000. Los cambios más importantes fueron los siguientes:

La evolución de la masa de agua superficial y sub-superficial se obtuvo mediante el análisis de curvas TS y los valores numéricos se resumen en la tabla 2.

El aumento del máximo de salinidad, localizado habitualmente entre los 150 y 300 m, indica un aumento de la salinidad en las masas de aguas superficiales y sub-superficiales. Podría atribuirse a la disminución del volumen pluviométrico sobre el área estudiada en combinación con la disminución de la contribución del río Amazonas al sistema de corrientes Atlántico Central- Caribe (Mitrani & Díaz, 2008Mitrani, I. & Díaz, O. O. 2008. “Particularidades de la estructura termohalina y sus tendencias en aguas Cubanas”. Revista Cubana de Meteorología, 14(1): 54-73. ; Mitrani et al., 2014Mitrani, I.; Díaz, O. O.; Vichot, A.; Rodriguez, J. A.; Martínez, D. & Vihalva, J. M. 2014. “Los eventos extremos, impactos en el Caribe y la lluvia en la Amazonia, Cuba a Brasil”. Seculo XXI, 1(1): 75-80. , 2016Mitrani, I.; Hernández, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Díaz, O. O.; Vichot, A. & Rodríguez, J. A. 2016. “The Coastal Flood Regime around Cuba, the Thermohaline Structure Influence and Its Climate Tendencies”. Environment and Ecology Research, 4(2): 37-49, DOI: 10.13189/eer.2016.040201. ). Los valores máximos de casi todos los parámetros de la estructura termohalina estudiados (temperatura de la superficie del mar, profundidad de la capa isotérmica, profundidad de la temperatura del mar 260 y profundidad máxima de la salinidad) se localizaron alrededor de la Región Occidental Cubana, coincidiendo con el área más favorable al desarrollo de ciclones tropicales. El mencionado cambio en la estructura termohalina ha producido algunos eventos de coral blanqueador alrededor de Cuba, detectados a partir de 1994 (Alcolado, 1999Alcolado, P. 1999. “Arrecifes coralinos. Ecosistemas amenazados”. Revista Flora y Fauna, 3(1): 8-13. ) (Aragón et al., 2016).

Con respecto a las afectaciones biológicas en el medio marino, las evidencias más ilustrativas se aprecian en las investigaciones de blanqueamiento de corales (Alcolado y Rey-Villiers, 2016Caballero, H.; Alcolado, P.; Rey, N.; Perera, S. & González, J. 2016. “Coral communities condition in varying wave exposure: The gulf of Cazones, Cuba”. International Journal of Tropical Biology, 64(1): 95-109. ) y en las condiciones de existencia de las más importantes especies comerciales (Tabla 3 elaborada por el Msc. Rafael Tizol, del Centro de Investigaciones Pesqueras, para el Informe de Proyecto Collaborate-2016), que según datos tomados de (Carrodeaguas et al., 2001) (Caballero et al., 2016Caballero, H.; Alcolado, P.; Rey, N.; Perera, S. & González, J. 2016. “Coral communities condition in varying wave exposure: The gulf of Cazones, Cuba”. International Journal of Tropical Biology, 64(1): 95-109. ) suelen vivir en aguas poco profundas y temperaturas menores de 30 ⁰C pero en las primeras décadas del siglo XXI ya se han registrado con frecuencia, temperaturas de más de 30 ⁰C en las aguas de la plataforma cubana. Los cambios observados en el Siglo XX y los esperados, según se verá posteriormente en las salidas de los modelos numéricos, conducen a la extinción de las mencionadas especies.

Hace un par de décadas se analizó la posible influencia del incremento esperado del nivel del mar, en el área de la costa cubana, tomando en cuenta el escenario extremo del IPCC de 95 cm (IPCC, 1996IPCC 1996. Segunda Evaluación Cambio Climático - 1995. Informe del grupo Intergubernamental de Expertos sobre el cambio Climático. OMM-UNEP-PNUMA ed., Ginebra, 71 p. ), coincidente con los últimos informes (quinto y sexto) de esta organización (IPCC, 2013IPCC 2013. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press, 203 p., ISBN: 978-92-9169-138-8. , 2021IPCC 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ). Se utilizaron métodos numéricos para calcular los elementos de las olas y el aumento del nivel del mar, generados por eventos meteorológicos severos. Los resultados obtenidos en el Golfo de Batabanó y en el Golfo de Ana María, donde la plataforma insular es bastante amplia pero muy baja, mostraron un posible avance tierra adentro de la línea costera, desde 1 hasta 7 km (Mitrani et al., 2001Mitrani, I.; Pérez, R.; García, O.; Salas, I.; Juantorena, J.; Ballester, M. & Beauballet, P. 2001. “The coastal floods in the Cuban territory, the most sensitive areas and the possible impact of the climate change”. In: Proceeding of the Open Meeting of the Human Dimensions of Global Environmental Change Research Community, Rio de Janeiro, Brazil, Available: <http://sedac.ciesin.columbia.edu/openmeeting/1mtg/01info.html>, [Consulted: December 20, 2001]. ). Otro problema serio se encontró en la Ciudad de La Habana, donde la línea de ruptura de las olas se acercaría al muro del Malecón de La Habana al menos en once metros, de modo que incluso las inundaciones clasificadas como moderadas, se comportarían como fuertes (Juantorena et al., 2000Juantorena, J.; Mitrani, I. & Beauballet, P. 2000. “Las inundaciones por oleaje en el Malecón Habanero con el escenario actual y el previsto por posible cambio climático”. Boletín SOMETCUBA, 6(2), Available: <www.met.inf.cu>. ). Estas tres áreas fueron identificadas como las más sensibles al cambio climático esperado y trabajos posteriores confirmaron este resultado, con la inclusión en cuarto lugar de la costa nororiental de Cuba (Hidalgo, 2010Hidalgo, A. 2010. “Características de las inundaciones costeras desde Gibara hasta Playa Guardalavaca”. Revista Ciencias-Holguín, XVI(1). ; Mitrani et al., 2016Mitrani, I.; Hernández, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Díaz, O. O.; Vichot, A. & Rodríguez, J. A. 2016. “The Coastal Flood Regime around Cuba, the Thermohaline Structure Influence and Its Climate Tendencies”. Environment and Ecology Research, 4(2): 37-49, DOI: 10.13189/eer.2016.040201. ).

Los resultados experimentales del modelo climático regional RegCM mostraron un desplazamiento de la intensa actividad de huracanes del área del noroeste del Caribe hacia el sur del Golfo de México, sobre la piscina cálida ubicada cerca de la región cubana del noroeste (Martínez et al., 2011Martínez, D.; Borrajero, I.; Bezanilla, A. & Centella, A. 2011. “La ocurrencia de ciclones tropicales en el Caribe y México y el calentamiento global. Aplicación de un modelo climático regional”. Revista Ciencias de la Tierra y del Espacio, 12(2): 17-30. ). Estos resultados demuestran que la zona más sensible al cambio climático esperado sería la Ciudad de La Habana, donde viven más de 2 millones de habitantes en la actualidad.

El promedio para la región (Figura 1) de los valores estimados, se muestran en la tabla 4, mientras que en la tabla 5, se incluye hasta finales del siglo XXI.

Se observa que para la Tos de las aguas cubanas, las salidas de los modelos globales indica un incremento entre 1,0 ⁰C y 1,4 ⁰C en los años 2030-2040, mientras para la salinidad, las salidas de los modelos son más discrepantes, indicando un incremento en el entorno de 0.2 a 0.55 psu, siendo HadGEM2-ES el de los mayores valores.

En el período posterior (2041-2100), para las aguas cubana hay una coincidencia entre todos los modelos de que Tos estaría incrementada en más de 1,4 pero solo HadGEM2-ES indica más de 2 ⁰C de aumento de Tos para ese período. Con respecto a la salinidad, los tres modelos casi coinciden para este segundo período, con un incremento en el entorno de 0,45 a 0,55 psu.

Es conocido que la densidad del agua de mar, en latitudes tropicales depende con más fuerza de la temperatura del agua que de la salinidad, según se ha podido apreciar en los cálculos de densidad por datos de expediciones (Mitrani et al 2008 a,b), de modo que el efecto de contracción por aumento de densidad debido al aumento de salinidad no deberá influir con fuerza en la variación del nivel del mar. Sin embargo, este cambio es importante para la biodiversidad marina y además, porque favorece la acumulación de calor en las capas superficiales del océano, lo cual incrementaría el poder destructivo de los huracanes.

De los períodos analizados, todo parece indicar que el incremento de Tos durante el siglo XXI no es mucho mayor que los 2 ⁰C y es de esperar que incrementos mayores aparezcan ya en el siglo XXII, según se muestra en la tabla 6 para el año 2099.

Se realizaron algunos análisis de valores puntuales dentro de los núcleo cálidos de las aguas cubanas, resultando que en la piscina caliente al norte de la región occidental del Cuba, típica de intensificación de los ciclones tropicales cambio es significativo para al segunda mitad del siglo XXI . La salinidad aumentó durante 251 años, mostrada por los modelos de producción analizados de 1850 a 2100, y está entre 0,62 y 0,72 psu en 250 años. La tendencia, entre 0.0024 y 0.0029 psu año^-1 para todo el período analizado, es similar a la identificada por (Mitrani & Díaz, 2008Mitrani, I. & Díaz, O. O. 2008. “Particularidades de la estructura termohalina y sus tendencias en aguas Cubanas”. Revista Cubana de Meteorología, 14(1): 54-73. ) en el período 1966-2000 para la masa de agua superficial alrededor de Cuba.

Del análisis del CNRM-CM5, HadGM2-AO, HadGM2-CC y HadGM2-ES para la temperatura de la superficie marina (Tos) se pudo observar que el aumento de 1,0⁰C se alcanzará en el período 2030-2040, mientras que el valor sobre los 2⁰C se alcanzará ya a fínales del siglo XXI y principios del XXII