En el contexto de un clima cambiante se impone la búsqueda de enfoques originales para el estudio de los extremos bioclimáticos en la zona tropical. En Cuba, junto al incremento de los episodios más cálidos, se presentan también, extremos de sensaciones frÃas. Con el fin de caracterizarlas, en el trabajo se propone el uso de un nuevo indicador, denominado Condición de FrÃo Intenso (CFI), a partir del cálculo de la sensación térmica en horarios contrastantes del dÃa, con el uso de la temperatura efectiva y la temperatura efectiva equivalente. Los cálculos se efectuaron con datos de las estaciones de Casablanca y Santiago de las Vegas, en La Habana, para el perÃodo 1981- 2018. Los resultados indican la factibilidad del uso del nuevo indicador bioclimático, compuesto por 5 categorÃas y dos variantes (con viento y sin viento), para la región occidental del paÃs. Además, en el perÃodo analizado se constatan tendencias significativas a la disminución del número de dÃas con CFI y la duración de la temporada bajo estas condiciones en el paÃs.
In the context of a changing climate, the search for original approaches to the study of bioclimatic extremes in the tropical zone is imposed. In Cuba, along with the increase in warmer episodes, extremes of cold sensations are also presented. In order to characterize them, the work proposes the use of a new indicator, called Intense Cold Condition (IFC), based on the calculation of the thermal sensation at contrasting times of the day, with the use of effective temperature and equivalent effective temperature. The calculations were made with data from the Casablanca and Santiago de las Vegas stations, in Havana, for the period 1981-2010. The results indicate the feasibility of using this new bioclimatic indicator, consisting of 5 categories and two variants (with and without wind, respectively), for the western region of the country. In addition, significant trends in the decrease in the number of days with IFC and the duration of the season under these conditions. were found.
Los eventos climáticos extremos han existido siempre, pero no fueron abordados a profundidad en las etapas iniciales de la ClimatologÃa, debido a su poca frecuencia de ocurrencia. Sin embargo, en las últimas décadas, han alcanzado mayor relevancia, siendo de gran interés para los cientÃficos a nivel mundial (
Los extremos bioclimáticos, especÃficamente los relacionados con las sensaciones de calor o frÃo excesivos, son eventos poco frecuentes y su diferencia respecto a los fenómenos climáticos extremos radica en que estos se expresan en términos de indicadores de confort, de estrés térmico, epidemiológicos, económicos, etc., todos relacionados con esta rama de aplicación (
El planeta va transitando hacia condiciones más cálidas, con temperaturas asociadas a más calor y menos dÃas frÃos, producto de temperaturas máximas y mÃnimas más elevadas en casi todas las regiones y similar comportamiento en los eventos extremos asociados a estas (
Numerosos son los estudios que se han realizados acerca de esta temática en los paÃses situados en latitudes medias y altas, debido a que los extremos bioclimáticos provocan elevadas cifras de fallecidos, sobre todo de ancianos y enfermos (
Es importante destacar que, en general, el análisis de las condiciones de excesivo frÃo en el mundo se enfrenta a partir del comportamiento de las temperaturas extremas (
Por su parte, en los paÃses tropicales la mayorÃa de las investigaciones han estado encaminadas al estudio de los extremos por calor, lo que está relacionado con las caracterÃsticas del clima de estos paÃses, en general con elevados valores de temperatura y humedad, asà como débiles gradientes de presión atmosférica.
Los extremos climáticos por frÃo en Cuba son poco frecuentes y los estudios realizados se corresponden con los efectuados a nivel mundial, aplicándose solo los métodos más apropiados con las particularidades climáticas del paÃs. Estos métodos se basan en el uso de percentiles de temperatura (
En un contexto de clima cambiante y de alteración de los patrones conocidos de variabilidad climática, al cual el archipiélago cubano y su área geográfica adyacente no están ajenos, se impone la búsqueda de métodos originales para abordar las sensaciones térmicas extremas por frÃo en climas tropicales. Los enfoques necesariamente serán diferentes a los propuestos para otras latitudes, pues diferentes también resultan los fenómenos y procesos que operan en la zona tropical. Debido a ello, el presente estudio se propone como objetivo formular un nuevo indicador bioclimático para enfrentar el estudio de las condiciones bioclimáticas extremas por frÃo en Cuba, a partir de las sensaciones térmicas percibidas por las personas, con énfasis en la descripción espacio - temporal de este en la capital.
Para el estudio y la formulación del indicador bioclimático se seleccionó la provincia de La Habana, al reunir una serie de requisitos de interés como son:
Principal núcleo urbano del paÃs, con la concentración de más de 2 millones de habitantes ( Ubicada en el occidente del paÃs, región conocida por presentar la afectación de sistemas meteorológicos como anticiclones migratorios de origen continental y frentes frÃos, que provocan en el perÃodo poco lluvioso del año, tipos de tiempo propios de regiones subtropicales ( Disponibilidad de información confiable en dos de las estaciones con series más largas: Casablanca (tÃpica de zonas costeras) y Santiago de las Vegas (como estación del interior), ambas representativas de las caracterÃsticas climáticas de fondo de la región.
Los valores horarios de temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del viento, medidos a las 07:00 y 13:00 horas del meridiano 75º W en el perÃodo 1981-2018, constituyeron los datos iniciales. Ellos fueron extraÃdos de los archivos del Centro Meteorológico Provincial de La Habana - Artemisa - Mayabeque del Instituto de MeteorologÃa (INSMET). Se consideró a priori que ambos horarios son representativos de los perÃodos más frÃo y más cálido del dÃa, respectivamente, atendiendo a la conocida marcha diaria de las variables implicadas.
Con la información acopiada se calcularon los valores de temperatura efectiva (TE) y temperatura efectiva equivalente (TEE) a las mismas horas, para cada dÃa del perÃodo seleccionado, mediante la expresión de Brooks (
temperatura del aire G = 100 - r, donde r es la humedad relativa del aire en %
diferencia entre la temperatura del aire y la del cuerpo humano
velocidad del viento a 2 m de altura, que proviene de la relación 0.67V, donde V es la velocidad del viento a 10 m de altura (al nivel de la estación meteorológica), en m
Una vez obtenidas las TE y TEE, a partir de ellas se obtuvieron las sensaciones térmicas asociadas a los distintos intervalos, como se muestra en la
Intervalo de TE (OC)
Sensaciones Térmicas
Intervalo de TEE (OC)
TE ≤ 12.0
Muy frÃa
TEE ≤ 12.0
12.0 < TE ≤ 17.0
FrÃa
12.0 < TEE ≤ 17.0
17.0 < TE ≤ 22.0
Ligeramente frÃa
17.0 < TEE ≤ 22.0
22.0 < TE ≤ 25.0
Confortable
22.0 < TEE ≤ 25.0
25.0 < TE ≤ 28.0
Calurosa
25.0 < TEE ≤ 28.0
TE > 28.0
Muy calurosa
TEE > 28.0
Para evaluar los extremos bioclimáticos asociados a condiciones frÃas se definió un indicador denominado Condición de FrÃo Intenso (CFI), a partir de las sensaciones térmicas que se manifestaron en los horarios antes señalados. Se identificaron los dÃas en que se presentaron las CFI y se caracterizaron a partir de los estadÃgrafos de posición y dispersión más conocidos (
Todo el procesamiento de los datos se realizó con Microsoft Office Excel, el empleo del Software STATISTICA para Windows (1995 y XP), y el software Winstat (
Primeramente, se formuló el indicador bioclimático denominado C
CategorÃa
Sensación Térmica 7AM
Sensación Térmica 1PM
CFI1
Muy FrÃa
Confortable
Confortable
Muy FrÃa
CFI2
Muy FrÃa
Ligeramente FrÃa
Ligeramente FrÃa
Muy FrÃa
CFI3
FrÃa
FrÃa
CFI4
Muy FrÃa
FrÃa
FrÃa
Muy FrÃa
CFI5
Muy FrÃa
Muy FrÃa
El indicador integra el comportamiento extremo de las sensaciones de frÃo dentro del dÃa en una condición única‚ comparable con cualquier otro Ãndice a escala diaria. Sin embargo, al investigar en el grado de correspondencia de las CFI con otros indicadores utilizados frecuentemente en ClimatologÃa Aplicada para el estudio de los extremos bioclimáticos, aun no se ha identificado indicador similar que pueda aplicarse a Cuba para el análisis del frÃo intenso. Los indicadores más cercanos para el estudio de estos eventos extremos se basan en el uso de percentiles de temperatura, como son la duración de los perÃodos frÃos (
Otro aspecto significativo es que con el uso de la CFI se logra la agrupación de los efectos conjuntos de la temperatura‚ la humedad relativa y el viento en un solo indicador‚ evitando la sobrestimación del papel de algunas variables por separado a la hora de evaluar las sensaciones térmicas de las personas.
Además, se discrimina con mayor objetividad la ocurrencia del extremo bioclimático‚ y no la presencia de extremos en variables aisladas utilizadas con ese fin‚ que pudieran no estar en correspondencia con el primero. As se restringe considerablemente el registro de la condición bioclimática extrema‚ permitiendo un mejor uso potencial en el desarrollo de estrategias nacionales para el aviso o alerta de su aparición a las autoridades competentes, o a la población ante la ocurrencia de estos fenómenos. Los mismos pueden ser muy impactantes producto a las condiciones de clima tropical como el de Cuba, dada la adaptación de la población a las condiciones cálidas -húmedas predominantes.
A partir de la definición del indicador se identificó que, para La Habana, en el periodo estudiado un total de 1001 dÃas presentaron la CFI en cualquiera de sus variantes. Sin considerar el efecto del viento, se presentaron 86 dÃas en Casablanca y 257 dÃas en Santiago de las Vegas, para un 1,2 % y 3,5 % respectivamente, siendo muy poco frecuentes la presencia de esta condición en la provincia bajo esta variante. Al analizar el papel que juega el viento resulta que en la estación de Casablanca la presencia de esta condición aumentó a 531 dÃas y en Santiago de las Vegas a 466 dÃas, para un 7,1 % y el 6,2 % respectivamente, siendo notorio el aumento de la cantidad de casos en ambas estaciones, asà como la superioridad de estas condiciones en las costas bajo la acción del viento. La baja frecuencia registrada por estos indicadores constituye una caracterÃstica propia de un fenómeno extremo.
Se estableció una clara diferenciación bioclimática entre las estaciones meteorológicas estudiadas, dado que según el comportamiento de la frecuencia de las categorÃas de CFI y la variante analizada, fue posible discriminar las zonas costeras o interiores del territorio. Santiago de las Vegas presentó un comportamiento propio de estaciones del interior, con predominio de la condición CFI2, caracterizada por una mayor oscilación térmica, con temperaturas bajas en la mañana y mucho más altas en la tarde. Mientras, Casablanca evidenció un comportamiento propio de estaciones costeras, con predominio de la condición CFI3, caracterizadas por una menor oscilación térmica, con variaciones pequeñas de la temperatura durante todo el dÃa (
La agrupación por meses según la cantidad de dÃas con CFIsv y CFIcv fue bastante simétrica, con un máximo en enero-febrero, le siguen diciembre y marzo y por último octubre, noviembre y abril (
Los dÃas con CFIsv, en Casablanca, como promedio no superaron los 30 dÃas, o sea, sumados no excedieron un mes en el año, mientras que en Santiago de las Vegas se presentó un mayor número de reportes, lo cual estuvo relacionado con la presencia de condiciones de menos humedad y, sobre todo, vinculado a temperaturas mÃnimas más bajas. En Santiago de las Vegas, generalmente el comienzo de las temporadas se presentó en diciembre, casi un mes antes que en Casablanca, y el fin de cada una de estas por lo general ocurrió en marzo, casi dos meses después que en la estación costera. Para CFIcv, la situación se tornó diferente. El rasgo distintivo para esta variante fue su inicio y final tardÃo en ambas estaciones meteorológicas, ver
Además, se puede decir que el indicador mostró un comportamiento alternante en la aparición de dÃas con CFI, con temporadas que se caracterizaron por la ausencia de CFI (rasgo propio de la variante sin viento en la estación de Casablanca), mientras que otras fueron más activas, al presentarse un número considerable de condiciones, como por ejemplo en las temporadas 1982-1983, 1987-1988, 2002-2003, 2009-2010, 2014-2015. Es de destacar que estas temporadas tan activas se caracterizaron por la influencia del Evento ENOS (El Niño - Oscilación del Sur) y al respecto, está reconocido en varios estudios la relación directa entre el incremento del arribo de frentes frÃos a Cuba y los años donde hay presencia del ENOS (
Durante el perÃodo 1981-2018 se manifestó una disminución en las frecuencias de ocurrencia del indicador en todas las categorÃas. Un análisis por décadas (
Se comprobó la existencia de tendencias decrecientes altamente significativas en las series correspondientes a las CFI (con viento en ambas estaciones y sin viento en Santiago de las Vegas) (
1,431055 α=0,076
-1,13282 α=0,2573
-1,370338 α=0,1706
134 α=0,1476
1,099041 α=0,1359
-1,99775 α=0,0457
-2,074364 α=0,0380
175 α=0,0383
a.s 1987-1988
1,744508 α=0,0405
-2,2327 α=0,0256
-2,401234 α=0,0163
172 α=0,0428
a.s 1987-1988
2,351826 α=0,0093
-2,81342 α=0,0049
-2,715531 α= 0,0066
183 α=0,0282
a.s 1987-1988
Pruebas estadÃsticas para la tendencia y puntos de cambio en las series.
Estación
Condición
Nivel de significación a=0,05
Wald-Wolf
Sperman
Mann-Kendal
Tend. Sig
Pettit
Sig nif
Casablanca
CFIsv
↓ n.s
n.s
CFIcv
↓ a.s
Santiago de las Vegas
CFIsv
↓ a.s
CFIcv
↓ a.s
Correspondencia del indicador CFI con otros indicadores de extremos climáticos, al describir el comportamiento del frÃo intenso en Cuba.
Al comparar los resultados de la Segunda Comunicación Nacional en el análisis de los extremos de la temperatura mÃnima, expresados a través de los indicadores: TN90 (por ciento de dÃas con temperaturas mÃnimas superiores al 90 percentil, calculado para la norma 61-90), TNx (temperaturas mÃnimas más altas) y TR20 (número de dÃas con temperaturas mÃnimas superiores a 20 ºC), con la presencia de CFI de cualquier categorÃa‚ se observó que la correspondencia es alta, mostrando los primeros tendencias crecientes significativas estadÃsticamente de las temperaturas mÃnimas y el ultimo tendencias decrecientes de las CFI. Esta relación fue más notoria con la categorÃa 5 en la que la disminución de dÃas con esta condición fue más significativa(
También se encontraron gran correspondencia en el comportamiento de las CFI con los resultados alcanzados por (
Se obtiene un nuevo indicador bioclimático, denominado Condición de FrÃo Intenso, definido en 5 categorÃas y dos variantes (con viento y sin viento). Éste se ajusta adecuadamente a las condiciones de clima tropical estacionalmente húmedo presentes en Cuba e ilustra con suficiente coherencia tanto el comportamiento medio como la variabilidad climática de los extremos por frÃo en La Habana. Las CFI son propias del invierno en La Habana, con un máximo en el bimestre enero - febrero aunque no no se descarta su ocurrencia en todo el perÃodo analizado, en el mes de octubre, en la variante con viento. Se establece una clara diferenciación bioclimática espacial entre ambas estaciones, donde Casablanca presenta una mayor cantidad de dÃas con CFIcv, mientras que en la variante sin viento es Santiago de las Vegas la que muestra las mayores frecuencias. En correspondencia con las variaciones temporales observadas en las condiciones bioclimáticas de la capital, se corrobora la existencia generalizada de tendencias decrecientes, altamente significativas, en el número de dÃas anuales en que se manifiestan las CFI, asà como una clara reducción en la duración de estas condiciones, con puntos de cambio significativos en las series situados entre los años 80 y mediados de los 90.