Análisis del impacto en costa rica de los ciclones tropicales ocurridos en el mar caribe desde 1968 al 2007Resúmenes
The study of tropical cyclones activity in the Caribbean and their historic characterization in the Central American region is a basic element to mitigate their impact over different regions of the isthmus. Years with high and low tropical cyclone impacts in Central America were defined, considering variables like track, residence time near the isthmus and the annual occurrence of cyclones in the basin. The analysis showed that tropical cyclones are more likely to occur near Central America during August-September-October. Also, positive sea surface temperature and relative humidity at 700hPa and negative sea level pressure anomalies at the Tropical North Atlantic were observed for the years that showed high occurrences of tropical cyclones near Central America. Additionally, Costa Rica has a good natural disasters data base, related with events that affected specific locations and several socioeconomic sectors like agriculture, energy and transport. This data base, allowed the study of disasters in Costa Rica related with tropical cyclones during the last four decades. The analysis showed a trend in the annual number of impacts related with hydro-meteorology causes that cannot be explained by climate trends only. That means that other variables like those related with socioeconomic aspects should be included in the analysis to explain this variability and their associated impacts.
Huracanes; Ciclones Tropicales; Impactos; Desastres Naturales; Mar Caribe; América Central
El estudio de la actividad de los ciclones tropicales, así como su caracterización histórica en la región centroamericana, es una prioridad para apoyar las actividades de mitigación del impacto que estos fenómenos provocan en las diversas zonas del istmo. Basado en lo anterior, en este trabajo se definen para Costa Rica, los años de alto o bajo impacto por el paso de ciclones tropicales en el Caribe considerando variables asociadas a la trayectoria del evento, la permanencia del mismo cerca del istmo y la frecuencia de los fenómenos en la cuenca. El análisis mostró que la mayor probabilidad de ocurrencia de los ciclones tropicales cerca de América Central se presenta durante el trimestre agosto-setiembre-octubre. Se observó también, que durante los años que mostraron altas ocurrencias de ciclones cerca de América Central, el Atlántico Tropical Norte presentó campos con anomalías positivas en la temperatura superficial del mar y la humedad relativa en 700 hPa, y negativas en la presión media al nivel del mar. Además, Costa Rica posee una rica fuente en información sobre desastres de origen natural que afectaron directamente centros poblacionales y diversos sectores socio-económicos, como el agropecuario, energía y transporte, entre otros. Esto permitió el detalle de los desastres sufridos en Costa Rica por ciclones tropicales durante las últimas cuatro décadas. El trabajo indicó que la tendencia encontrada en el reporte anual de impactos por eventos hidrometeorológicos, no puede ser explicada totalmente por efectos climáticos, lo que hace necesario incluir variables de otro tipo, como las socio-económicas.
Huracanes; Ciclones Tropicales; Impactos; Desastres Naturales; Mar Caribe; América Central
Análisis del impacto en costa rica de los ciclones tropicales ocurridos en el mar caribe desde 1968 al 2007
Direccion de correspondencia.
Abstract
The study of tropical cyclones activity in the Caribbean and their historic characterization in the Central American region is a basic element to mitigate their impact over different regions of the isthmus. Years with high and low tropical cyclone impacts in Central America were defined, considering variables like track, residence time near the isthmus and the annual occurrence of cyclones in the basin. The analysis showed that tropical cyclones are more likely to occur near Central America during August-September-October. Also, positive sea surface temperature and relative humidity at 700hPa and negative sea level pressure anomalies at the Tropical North Atlantic were observed for the years that showed high occurrences of tropical cyclones near Central America. Additionally, Costa Rica has a good natural disasters data base, related with events that affected specific locations and several socioeconomic sectors like agriculture, energy and transport. This data base, allowed the study of disasters in Costa Rica related with tropical cyclones during the last four decades. The analysis showed a trend in the annual number of impacts related with hydro-meteorology causes that cannot be explained by climate trends only. That means that other variables like those related with socioeconomic aspects should be included in the analysis to explain this variability and their associated impacts.
Keywords: Hurricanes, Tropical Cyclones, Impacts, Natural Disasters, Caribbean Sea, Central America, Climate Variability.
Resumen
El estudio de la actividad de los ciclones tropicales, así como su caracterización histórica en la región centroamericana, es una prioridad para apoyar las actividades de mitigación del impacto que estos fenómenos provocan en las diversas zonas del istmo. Basado en lo anterior, en este trabajo se definen para Costa Rica, los años de alto o bajo impacto por el paso de ciclones tropicales en el Caribe considerando variables asociadas a la trayectoria del evento, la permanencia del mismo cerca del istmo y la frecuencia de los fenómenos en la cuenca. El análisis mostró que la mayor probabilidad de ocurrencia de los ciclones tropicales cerca de América Central se presenta durante el trimestre agosto-setiembre-octubre. Se observó también, que durante los años que mostraron altas ocurrencias de ciclones cerca de América Central, el Atlántico Tropical Norte presentó campos con anomalías positivas en la temperatura superficial del mar y la humedad relativa en 700 hPa, y negativas en la presión media al nivel del mar. Además, Costa Rica posee una rica fuente en información sobre desastres de origen natural que afectaron directamente centros poblacionales y diversos sectores socio-económicos, como el agropecuario, energía y transporte, entre otros. Esto permitió el detalle de los desastres sufridos en Costa Rica por ciclones tropicales durante las últimas cuatro décadas. El trabajo indicó que la tendencia encontrada en el reporte anual de impactos por eventos hidrometeorológicos, no puede ser explicada totalmente por efectos climáticos, lo que hace necesario incluir variables de otro tipo, como las socio-económicas.
Palabras claves: Huracanes, Ciclones Tropicales, Impactos, Desastres Naturales, Mar Caribe, América Central, Variabilidad Climática.
Introducción
El estudio del impacto de ciclones tropicales en América Central es recurrente1. El bajo desarrollo social, así como el alto riesgo de las poblaciones elevan la vulnerabilidad de la región ante el impacto de estos eventos. Por lo tanto, el abordaje de la dinámica propia de los ciclones tropicales debe darse ligado a los estudios de los impactos que éstos provocan en la sociedad, para entender bajo qué circunstancias sus efectos son mayores2.
De especial interés resulta lo expuesto en diferentes comunicaciones relacionadas con el cambio climático, al plantear un incremento en la ocurrencia y en la intensidad de dichos ciclones en la cuenca del Atlántico Norte, una de las principales cuencas ciclogenéticas del mundo3. No obstante, el tema es aún de amplio debate en la literatura científica, ya que algunos estudios plantean una disminución en el número de ciclones tropicales en el Atlántico ante un escenario de cambio climático4. Por otro lado, dependiendo del período y de la variable asociada a los ciclones tropicales en estudio, se cuestiona o no el incremento que se observa en el pasado5. Según Neumann et al. (1993), en la década de 1940 se iniciaron los vuelos militares de reconocimiento para la recolección de datos in situ de los ciclones tropicales, por lo que los datos de tormentas ausentes anteriores a ese periodo hacen que los análisis de los aspectos asociados a los ciclones tropicales en el Atlántico, sean poco confiables cuando se utilizan como series de tiempo.
Independientemente del tema del incremento o no de ciclones tropicales en el Atlántico, éstos han mostrado periodos de gran variabilidad en el pasado6 y mucho del incremento en la actividad ciclónica se explica por una variabilidad multidecadal de la temperatura superficial del mar presente en el Océano Atlántico, el cual ha venido presentando condiciones cálidas en los últimos años7. Por otro lado, los impactos tanto en la parte social como económica en la región de la cuenca del Caribe son apreciables debido a su elevada condición de vulnerabilidad ante los desastres de origen natural8. Por lo anterior, se plantea como objetivo de este trabajo, el estudiar las ocurrencias de ciclones tropicales cerca de América Central y los reportes de impactos por desastres asociados a eventos hidrometeorológicos y relacionados con ciclones tropicales en Costa Rica en las últimas cuatro décadas. Además, se explorará su variabilidad y la posible relación entre ambas. Los datos y metodología empleados se exponen en la sección 2. Los resultados y su discusión en el apartado 3 y por último, en la sección 4 las principales conclusiones de este trabajo.
Datos y metodología
El periodo de tiempo analizado en este trabajo fue de 1968 a 2007 (40 años). Este periodo fue escogido simplemente para que concordara con la base de datos de desastres que se detallará más adelante. La base de datos con información sobre los ciclones tropicales utilizada corresponde a la del proyecto HURDAT9.
Esta base de datos es pública y se accede en la dirección http://www.aoml.noaa.gov/hrd/hurdat/10. Contiene datos relacionados con el ciclón tropical cada seis horas y de las variables: fecha, posición geográfica, dirección del ciclón, velocidad del ciclón, velocidad del viento en la pared del ojo del ciclón, presión atmosférica en el ojo del ciclón y la categoría del mismo, según la escala de Saffir-Simpson11, 12. Las categorías que abarca está base de datos van desde perturbación tropical hasta huracán categoría 5 y todos los sistemas en este trabajo fueron clasificados de la misma manera.
Como primer paso se extrajo de la base de datos la información correspondiente a aquellos ciclones tropicales que cruzaron o se formaron en o cerca del Mar Caribe; es decir, con posiciones geográficas observadas menores a 24° de latitud norte y mayores a 60° de longitud oeste. Para estudiar la ocurrencia de estos fenómenos en el Mar Caribe se formaron cuatro series de tiempo anuales. La primera corresponde a la suma total de ciclones tropicales, la segunda para las tormentas con nombre, las cuales se agrupan en tormentas tropicales y huracanes; la tercera la componen sólo los ciclones tropicales catalogados como huracán, y la cuarta de huracanes identificados como intensos, es decir aquellos que alcanzaron categoría tres o superior. Posteriormente, se determinaron los años con mayor o menor ocurrencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe.
Para estudiar la ocurrencia de estos ciclones tropicales cerca de la costa caribe de América Central, se creó un índice anual que consiste en la suma de las todas las posiciones encontradas dentro de un círculo de radio de 3 o 7° con respecto a algún punto de la costa, desde 89°W-21.5°N a 77°W-8.3°N (Fig. 1). Posteriormente se sumaron las posiciones encontradas en todos los círculos, en forma similar al criterio usado por Alvarado y Alfaro (2003) para Puerto Limón en Costa Rica. Este índice surgió debido a que se ha observado que la magnitud del impacto de los ciclones tropicales sobre un sitio de interés depende de variables, tales como: la posición del ciclón respecto a ese sitio y/o el tiempo de permanencia del mismo cerca del área de estudio o velocidad de avance13. Al igual que para las series anteriores, se cuantificaron los años que presentaron mayor o menor presencia de ciclones tropicales con respecto a la costa caribe de América Central. Tomando en cuenta estos datos, se hicieron mapas compuestos de anomalías de distintas variables geofísicas que consisten en la diferencia del promedio de los años con mayor ocurrencia con respecto a aquellos de menor ocurrencia durante el trimestre agosto, setiembre y octubre (ASO), meses que típicamente presentan una mayor frecuencia de ciclones tropicales en el Océano Atlántico14. Las variables estudiadas son la Temperatura Superficial del Mar (TSM), la Presión Atmosférica Media al Nivel del Mar (PMNM) y de la Humedad Relativa en el nivel de 700 hPa (HR700), ya que según Latif et al. (2007), DeMaria et al. (2001), Hobgood (2005) y Lizano y Fernández (1996), la formación de los ciclones tropicales en los océanos se ve favorecida cuando la temperatura de la capa superficial supera los 26° C, aunado a la existencia de una zona de baja presión atmosférica y una alta humedad en la troposfera media (700 hPa). Para tal fin, se utilizaron los datos del reanálisis del NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996) y los datos concatenados de los análisis de Kaplan et al. (1998) y Reynolds y Smith (1994) para preparar mapas compuestos de las anomalías de diferentes variables troposféricas y de TSM para los años con alta o baja ocurrencia de ciclones cerca de América Central.
La información sobre los reportes de desastres durante este periodo se obtuvo de la base de datos DesInventar15, esta base de datos es pública y se accede en el sitio http://www.desinventar.org (última visita el 18 de enero de 2010). De ésta se extrajo información anual para Costa Rica de los desastres ocasionados por eventos hidrometeorológicos, exceptuando aquellos definidos como sequías16. Posteriormente, se seleccionaron los registros asociados a las fechas en que se reportó la presencia de algún ciclón tropical en la cuenca del Mar Caribe. Lo anterior produjo dos series anuales de la suma de los reportes encontrados: la de todos los eventos hidrometeorológicos y la de sólo los relacionados con la presencia de algún ciclón tropical. Esta base de datos tiene reportes desde 1968, no obstante, los reportes hidrometeorológicos se iniciaron a partir del año 1970. Actualmente se trabaja en la recopilación y reconstrucción de la información de la ocurrencia de desastres naturales para los dos años iniciales a partir de datos periodísticos1718.
La información obtenida de DesInventar fue estudiada y desagregada en el nivel nacional, cantonal (municipio, segunda unidad administrativa) y distrital (tercera unidad administrativa). Estos datos fueron contrastados posteriormente con el Índice de Desarrollo Social (IDS), elaborado por el Ministerio de Planificación de Costa Rica en el año 2007 por el Ministerio de Planificación de Costa Rica18. Por último, para explorar posibles relaciones entre el impacto de ciclones tropicales y alguna variable macroeconómica en Costa Rica, se estudió la tasa de variación del Producto Interno Bruto (PIB), a precios de mercado, en función de la ocurrencia de ciclones tropicales cercanos a la costa caribe de América Central. La información del PIB fue obtenida del Banco Central de Costa Rica (ver http://www.bccr.fi.cr, última visita 22/02/2010).
Resultados y discusión
En la Fig. 2 se muestran las series anuales de la ocurrencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe. Se observa una tendencia lineal positiva en todas las series de esta figura, sin embargo sólo la correspondiente a la de los huracanes intensos muestra una tendencia con un valor-p asociado menor a 0.010. Las series de los huracanes y de las tormentas con nombres muestran valores-p mayores a 0.010 pero menores a 0.050 y el correspondiente al total de los ciclones tropicales fue mayor a 0.100. Esto último, significa que no se tiene evidencia estadística suficiente durante este periodo, para afirmar que el número total de ciclones tropicales está aumentando en el Mar Caribe, de acuerdo a la definición empleada. Lo anterior concuerda parcialmente con lo hallado por Alfaro (2007), quién observó para el período 1944-2004, que el número anual del total de ciclones tropicales en el Atlántico mostraba una tendencia lineal positiva significativa, principalmente debido a que la tendencia asociada a la serie de tormentas tropicales era también positiva y significativa. Esto también explica el valor observado para la serie del total de los ciclones menores (tormentas tropicales y huracanes de categoría 2 y 3), mientras que para ninguna de las series de huracanes se observó alguna tendencia significativa. Esto evidencia lo expuesto por Landsea et al. (2009), Kunkel (2008), Kossin et al. (2007) y Landsea et al. (2006) quienes señalan que los estudios de tendencias sobre ciclones tropicales en el Atlántico se pueden modificar en función de la variable y el periodo de tiempo escogido para el análisis, tal y como encontró Klotzbach (2006), quién reportó que sus datos indican una tendencia de gran aumento en la intensidad y la longevidad de los ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico Norte. En este análisis, es importante recordar que el año 2005 fue uno particularmente activo, lo cual puede afectar el estudio de las tendencias19.
Para el periodo analizado 1968-2007, el número total de ciclones tropicales fue de 208, de los cuales 174 fueron tormentas con nombre, 88 huracanes y 43 huracanes intensos. La mediana (intervalo intercuartil) de cada tipo fue de: 6 (4.5), 4(4.0), 2 (2.0) y 1 (2.0), respectivamente. Para la serie de tiempo asociada con el total de los ciclones tropicales, los años identificados con altas ocurrencias fueron: 2005 con 15 eventos, 1995 con 12, 1969 con 11, 1996 con 10, y 2007, 2000 y 1978 con 8 eventos, respectivamente. Los años identificados con bajas ocurrencias fueron: 1983 que no presentó ningún evento, 1976, 1991, 1992 con un evento, y 1972, 1977, 1986, 1987, 1997 y 2002 con 2 eventos.
La Tabla 1, muestra los años con más y menos posiciones cercanas a la costa del Caribe de América Central dentro de un radio de 3° con respecto a algún punto de la costa. A modo de comparación se realizó este mismo ejercicio en las costas de las Antillas y del Golfo de México. Se destaca que no necesariamente un año con mayor o menor frecuencia cerca de la costa caribe de América Central, coincide con un año de mayor o menor frecuencia cerca de las Antillas o la costa del Golfo de México. Nótese que de los años observados con pocas ocurrencias cerca de América Central coinciden 6 (5) de 8 con los observados cerca de las Antillas (del Golfo de México) y sólo 3 de 8 son los mismos para las tres regiones (1976, 1986 y 1992), mientras que para los años con mayor ocurrencia 2 (3) de 8 de ellos coinciden con los observados cerca de las Antillas (del Golfo de México) y sólo el 2005 coincide para las tres regiones.
Sin embargo, en América Central muchos de los efectos provocados por los ciclones tropicales se deben a los efectos llamados “indirectos”20; es decir, debido a la circulación inducida por el ciclón sobre la región en la cual provoca un flujo de aire caliente y húmedo, proveniente del Pacífico, que al encontrarse la cordillera produce precipitación de tipo estratiforme a consecuencia del ascenso por forzamiento orográfico sobre la Vertiente del Pacífico de América Central. Este tipo de eventos algunas veces son llamados “temporales”21. Debido a lo anterior, en este trabajo se amplió el criterio a 7° de radio desde algún punto de la costa caribe de América Central para encontrar las posiciones cercanas al istmo, siguiendo lo sugerido por Alvarado y Alfaro (2003). LaFig. 3, muestra el índice normalizado para este nuevo umbral de 7°. Este índice mostró una tendencia lineal positiva pero con unvalor-p asociado mayor a 0.100, lo que significa que no se tendría evidencia estadística suficientemente fuerte para decir que está ocurriendo una mayor presencia de ciclones tropicales cercanos a las costas de América Central. Los años identificados con mayores ocurrencias cerca de la costa fueron: 1969, 1970, 1971, 1995, 1996, 1998, 2001 y 2005. Los años con menores ocurrencias fueron: 1976, 1982, 1983, 1984, 1986, 1991, 1992 y 1997. En ambos casos, seis de los años anteriores coinciden con los mostrados en laTabla 1para América Central. La correlación de Pearson, entre esta serie y la de la frecuencia anual del total de ciclones tropicales en el Mar Caribe mostrada en laFig. 2es de 0.77, con una significancia estadística superior al 99%22. El evento identificado como de mayor impacto por este índice fue el huracán Mitch en el año 1998.
La Fig. 4presenta las posiciones registradas durante los años de mayor (a) y menor ocurrencia (b). Nótese, que la metodología empleada diferencia aquellos años para los que se registraron más ciclones cerca de la costa caribe de América Central, de aquellos los cuales prácticamente no se registraron ciclones cercanos. LaFig. 5muestra el número de posiciones encontradas por mes cerca de la costa caribe de América Central. Se observa que durante el trimestre ASO, es cuando es más probable (69%) encontrar ciclones tropicales dentro de un radio de 7° cerca de la costa, lo que coincide también con los meses de mayor frecuencia de Ciclones Tropicales en el Caribe23.
Los mapas compuestos de la Temperatura Superficial del Mar (TSM), la Presión Atmosférica Media al Nivel del Mar (PMNM) y la Humedad Relativa en el nivel de 700 hPa (HR700) se presentan en laFig. 6. Estos mapas consisten en la diferencia del promedio de las anomalías de aquellos años con mayor ocurrencia con respecto a aquellos años de menor ocurrencia durante el trimestre de ASO. Nótese, que al comparar los años de mayor ocurrencia con respecto a los de menor ocurrencia se observan anomalías positivas de TSM en la región del Océano Atlántico tropical y anomalías negativas en el Pacífico ecuatorial, asociado con el fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS,Fig. 6a). El Atlántico Tropical también muestra una región con anomalías negativas en el campo de la PMNM y positivas en la HR700 (Figs. 6b y c, respectivamente). Según describe Alfaro (2007), estas condiciones observadas en el Atlántico Tropical favorecen la convección profunda, en donde anomalías positivas (negativas) de TSM en esta región coinciden con una mayor (menor) área de la piscina de aguas cálidas y mayor frecuencia de ciclones tropicales24. Lo anterior, es concordante con una menor PMNM, una mayor evaporación en la región y un mayor aporte de humedad a la atmósfera suprayacente. Por otro lado, durante la última parte de la estación lluviosa, es decir ASO, la variabilidad de la convección profunda en el Caribe está modulada tanto por la TSM en el Pacífico como en el Atlántico ecuatorial al modular la estructura de la cortante vertical del viento en la troposfera sobre el Atlántico Tropical Norte, en donde eventos cálidos (fríos) en el Pacífico ecuatorial aumentan (disminuyen) la cortante vertical en el Caribe, lo que trabaja en contra (a favor) de la convección profunda en esa región afectando la formación de ciclones tropicales25.
Para contrastar, el comportamiento en las curvas de frecuencias y ocurrencias de ciclones tropicales en el Caribe con los reportes de impactos por desastres causados por eventos de origen natural en Costa Rica, se extrajo el número anual de reportes de desastres de origen hidrometeorológico de la base de datos DesInventar26. LaFig. 7muestra el total de los valores anuales encontrados y también aquellos registrados en presencia de un ciclón tropical en el Mar Caribe. La correlación de Pearson, entre estas series es de 0.81, con una significancia estadística superior al 99%27. Se observó una marcada tendencia lineal en ambas series con unvalor-p asociado mucho menor a 0.010. En la base de datos de DesInventar, los reportes de desastres aumentan a partir de la segunda mitad de la década de 1990, probablemente, por el uso de una fuente de información oficial la Comisión Nacional de Emergencias de Costa Rica (CNE), en el periodo 1995 – 200728. Por otra parte, aunque en Costa Rica se ha observado en los últimos años que el porcentaje de personas viviendo en condición de pobreza ha permanecido aproximadamente constante, fluctuando alrededor de un 20%29, también hubo un incremento de los hogares que no satisfacen las necesidades básicas, más aquellos viviendo en extrema pobreza. Según las estadísticas del Programa, en 1990 los hogares en condición de pobreza sumaban 131 981 (27.1% del total), mientras que en el 2007 estos fueron 186 461 (16.7%) y 195 521 (17.7%) en el 2008, para un crecimiento en este rubro de 41 y 48% con respecto a 1990, respectivamente. En términos absolutos, el número de personas viviendo en condición de pobreza ha aumentado, lo que podría estar relacionado con un mayor número de personas vulnerables ante el impacto de algún evento de tipo hidrometeorológico que puede ocasionar un reporte de desastre. Sin embargo, la pobreza no es el único factor que determina la vulnerabilidad. Más del 70 % de los reportes de desastres de la base de datos están asociados a eventos de origen hidrometeorológico, en particular inundaciones y deslizamientos (ver:http://online.desinventar.org/, para más detalles, última visita 21/01/2010). Estos se presentan principalmente entre los meses de mayo y noviembre, lo que coincide con la estación lluviosa en la Vertiente del Pacífico y la temporada de huracanes en el Atlántico Norte (Taylor y Alfaro, 2005; Alfaro, 2002). Todas las provincias tienen uno o varios cantones o municipios afectados de manera recurrente por algún evento natural, socio-natural o antrópico. Las inundaciones y los deslizamientos registran más del 40% de las muertes, seguidos de la actividad volcánica y los incendios. Los sismos (60%), las inundaciones (21%) e incendios (12%) tienen registrado más del 90% de las viviendas destruidas30
Las tendencias mostradas por los reportes extraídos de DesInventar, contrastan con los valores encontrados para la frecuencia anual de ciclones tropicales en el Caribe (Fig. 2) y con la ocurrencia de los mismos cerca de la costa (Fig. 3), en donde ambas series no tienen tendencias lineales significativas asociadas. Durante los años de mayor ocurrencia de ciclones cerca de América Central se registraron en total 1 880 casos ligados a eventos hidrometeorológicos, mientras que, durante los años de menor ocurrencia, esta cifra fue de apenas 161 casos. Para aquellos casos ocurridos durante la presencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe, estas cifras disminuyeron apreciablemente y fueron de 593 y 3, respectivamente.
Los casos mostrados en laFig. 7fueron agrupados por provincias (Fig. 8). Nótese que San José es la que presenta valores más altos en ambas situaciones con 562 y 212, seguido de la provincia de Puntarenas. El tercer lugar de la Fig. 8a lo ocupa la provincia de Limón, lo cual se debe a que se están considerando también los reportes de desastres asociados con los frentes fríos invernales que alcanzan Costa Rica típicamente entre los meses de noviembre y marzo, normalmente asociados a los “temporales” de invierno boreal31y que afectan sobre todo a la provincia de Limón. Cuando se analizan los reportes realizados únicamente durante la presencia de ciclones tropicales en el Caribe, que ocurren mayormente durante el verano y otoño boreales, esta provincia pasa a ocupar el último lugar (Fig. 8b). Lo anterior concuerda con los registros de los impactos de estos eventos en Costa Rica, la mayoría de los cuales se observa en la vertiente pacífica del país (llamados también efectos “indirectos”), provocados por la circulación inducida en el istmo por el ciclón32.
Los reportes de eventos ligados a la presencia de algún ciclón tropical en el Caribe durante los años de mayor ocurrencia, fueron agrupados también por cantón o municipio y su siguiente unidad administrativa más pequeña, el distrito (Tablas 2 y 3). Los dos cantones que presentaron mayores reportes fueron Desamparados en la provincia de San José y el cantón Central de la provincia de Puntarenas con 29 reportes cada uno (Tabla 2). Los dos distritos con mayores reportes fueron Santiago y San Marcos, ubicados en la provincia de San José, seguidos de Parrita, en el litoral central de la provincia de Puntarenas. Los reportes observados en estos distritos fueron 15, 14 y 13, respectivamente (Tabla 3). Cabe destacar, que todas las unidades administrativas descritas en lasTablas 2 y 3se encuentran ubicadas en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica (Fig. 9), concordando con el hecho de que la mayoría de los impactos sobre el país son de tipo “indirecto”
Para contrastar el valor del número de reportes en los diferentes cantones y distritos del país con alguna variable social, se tabuló el Índice de Desarrollo Social (IDS) elaborado por MIDEPLAN en 2007 para estas unidades administrativas (Tablas 2 y 3). Se observa en la Tabla 2que 8 de los 10 cantones presentaron un IDS con categoría normal (N), bajo lo normal (BN) o muy por debajo de lo normal MBN y de laTabla 3que 9 de los 12 distritos presentaron un IDS en dichas categorías. Lo anterior sugiere que la mayoría de las unidades administrativas presentadas en lasTablas 2y3no muestran un IDS alto o muy alto; sin embargo, esto requiere un estudio posterior debido a que el IDS analizado corresponde al año 2007 y el número de eventos reportados corresponde al periodo 1970-2007; además, situaciones particulares en unidades administrativas más pequeñas a las consideradas podrían elevar el IDS de algún cantón o distrito específico. Al comparar nuestros resultados con los presentados por el Instituto Mixto de Ayuda Social33, se nota que los cantones de Desamparados, central de Puntarenas y Pérez Zeledón, también se ubican entre los primeros cantones con mayor número de familias en pobreza básica y en pobreza extrema.
La Tabla 4muestra las correlaciones de Pearson entre las series de tiempo de lasFigs. 2,3 y 7. Se observa, que todas las correlaciones calculadas fueron positivas y todas las significancias estadísticas de los eventos reportados durante la presencia de ciclones tropicales son superiores al 99% (columna derecha). Lo anterior es importante ya que describe una covariabilidad significativa de las series, a pesar que no concuerden necesariamente con el comportamiento y/o significancia de su tendencia lineal. Para ambas series de tiempo asociadas a los desastres producidos por eventos hidrometeorológicos, la mayor correlación se observó con la serie de tiempo asociada a la frecuencia de huracanes intensos, sin embargo los huracanes intensos fueron solamente el 11% del total de ciclones tropicales en el periodo de estudio (Fig. 2). Lo anterior es relevante ya que el impacto del ciclón sobre las comunidades en Costa Rica no está necesariamente relacionado con su intensidad, sino que también en función de su posición y permanencia en la cuenca con respecto al sitio de interés. Un ejemplo reciente de lo anterior fue la depresión tropical No. 16 en el año 2008 que ocasionó condiciones de fuerte temporal en el litoral pacífico del 12 al 17 de octubre. Se reportaron 486 comunidades afectadas con inundaciones, deslizamientos, afectación en puentes, carreteras, infraestructura y otros. Hubo 18 533 personas afectadas directamente por inundaciones y deslizamientos, para un total de 92 655 personas afectadas34.
Con el fin de hacer un análisis exploratorio entre el índice de ocurrencias presentado en laFig. 3y alguna variable macroeconómica, se presenta en laFig. 10el diagrama de dispersión de la tasa de variación del PIB a precios de mercado vrs. el índice de ocurrencias. De la figura se nota que el 35% de las veces (14 casos) en que el índice de ocurrencias se observó por arriba (abajo) de su mediana, la tasa de variación se observó por abajo (arriba) de su respectiva mediana. Nótese también que, la probabilidad de observar un índice de ocurrencia por arriba (abajo) de su mediana en concordancia con una tasa de variación también por arriba (abajo) de su mediana fue menor, con un 15% (6 eventos) en ambos casos. Esta relación merece un estudio posterior, ya que las variaciones del PIB no sólo se ven influenciadas por variables climáticas no asociadas a los ciclones tropicales, sino también por distintos factores externos como los mercados internacionales que no necesariamente están relacionadas con la variabilidad climática, por mencionar únicamente uno de ellos.
Conclusiones
No se encontró una tendencia lineal positiva estadísticamente significativa en el número anual del total de ciclones tropicales observados en el Mar Caribe en la base de datos HURDAT, ni tampoco en la suma de las posiciones anuales registradas dentro de un radio de 7° de algún punto de la costa Caribe de América Central para los 40 años del periodo 1968-2007 (Figs. 2y3). Sin embargo, si se hayó una tendencia lineal positiva y estadísticamente significativa en el número anual de huracanes intensos, o sea, aquellos que registraron una categoría 3 o mayor, en el Mar Caribe de acuerdo a la escala de Saffir-Simpson. Estos últimos representaron el 11% del total de los ciclones considerados en el estudio.
El impacto de un ciclón en las comunidades en Costa Rica no está necesariamente relacionado con su intensidad, sino que también está en función de su posición y permanencia en la cuenca con respecto al sitio de interés o velocidad de avance35. Un ejemplo de lo anterior fue la depresión tropical No. 16 en el año 2008 que ocasionó condiciones de fuerte temporal en el litoral pacífico del 12 al 17 de octubre, donde se reportaron muchas comunidades afectadas con inundaciones, principalmente en la provincia de Guanacaste (Fig. 9). Los principales reportes de impactos fueron en deslizamientos, afectación en puentes, carreteras e infraestructura. También se reportaron inundaciones importantes en Guatemala, Honduras, El Salvador y Nicaragua36.
Los meses en los cuales es más probable la ocurrencia de ciclones tropicales cerca de la costa caribe de América Central fueron agosto-setiembre-octubre (69%,Fig. 5). Al comparar la distribución espacial de diferentes variables geofísicas durante los años de mayor ocurrencia de ciclones tropicales cerca de América Central, con respecto a aquellos años de menor ocurrencia (Fig. 3), se notó que durante este trimestre se presentaron en el Atlántico Tropical Norte condiciones de anomalías positivas de temperatura superficial del mar y humedad relativa en el nivel de 700 hPa; y negativas en la presión media al nivel del mar (Fig. 6). Todo lo anterior favorece la convección profunda y fomenta la formación de ciclones tropicales. Por otra parte, durante este trimestre, se observaron también anomalías negativas en la región del Pacífico ecuatorial, lo anterior también favorece la convección profunda y la formación de ciclones tropicales en el Atlántico Tropical al disminuir la cortante vertical del viento sobre esa región37.
Al estudiar, el número anual de desastres asociados a eventos hidrometeorológicos en la base de datos DesInventar, se encontró una tendencia lineal positiva y estadísticamente significativa en el período 1970-2007 (Fig. 7). Este mismo resultado se halló para aquellos reportes realizados durante la presencia de algún ciclón tropical en el Mar Caribe. La razón de lo anterior no es clara y podría asociarse a un mejor registro de los desastres por una fuente de información oficial, la Comisión Nacional de Emergencias de Costa Rica, en el periodo 1995 – 2007. Por otra parte, aunque en Costa Rica se ha observado en los últimos años que el porcentaje de personas viviendo en condición de pobreza ha permanecido aproximadamente constante38, también hubo un aumento de los hogares que no satisfacen las necesidades básicas, más aquellos viviendo en extrema pobreza. En términos absolutos, el número de personas viviendo en condición de pobreza ha aumentado, lo que podría estar relacionado con un mayor número de personas vulnerables ante el impacto de algún evento de tipo hidrometeorológico que puede generar un reporte de desastre. Por lo anterior, es recomendable un estudio posterior que profundice en este tema, e incluya además otras bases de datos sobre desastres de origen natural, lo que permitiría verificar este resultado.
Todas las unidades administrativas en el nivel cantonal (municipios) y distrital que reportaron mayor cantidad de desastres en presencia de algún ciclón tropical en el Mar Caribe, se ubicaron en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica (Tablas 2 y 3 y Fig. 9). Lo anterior confirma que la mayoría de los efectos sufridos en el país provocados por estos eventos son los llamados efectos “indirectos”, es decir, aquellos inducidos por la interacción del flujo del oeste con la topografía local, lo cual está asociado también a la ocurrencia de los llamados “temporales” en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica, con lluvia continua sobre este vertiente, en general relacionado a nubosidad de tipo estratiforme39. Por último, al analizar el Índice de Desarrollo Social del año 2007 para todas las unidades administrativas de Costa Rica y agruparlas en cinco categorías; a saber, muy por debajo de lo normal (MBN), bajo lo normal (BN), normal (N), arriba de lo normal (AN) y muy por arriba de lo normal (MAN), se encontró que la mayoría de las unidades descritas en laFig. 9se ubicaron en las categorías N, BN o MBN (Tablas 2 y 3).
Agradecimientos
Este trabajo se realizó gracias a los proyectos CRN2050-IAI y 805-A7-002, A8-606, A9-532-UCR. También se agradece al Programa de Estudios Sociales de la Ciencia, la Técnica y el Medio Ambiente, 805-A4-906-UCR. Se agradece a Tito Maldonado por su colaboración en el procesamiento de algunos de los datos y figuras. A David Enfield, Adriana Bonilla, Berny Fallas, Xinia Soto, Luis F. Alvarado y Omar Lizano por sus comentarios y sugerencias durante la elaboración del trabajo.
Direccion de correspondencia.
Abstract
The study of tropical cyclones activity in the Caribbean and their historic characterization in the Central American region is a basic element to mitigate their impact over different regions of the isthmus. Years with high and low tropical cyclone impacts in Central America were defined, considering variables like track, residence time near the isthmus and the annual occurrence of cyclones in the basin. The analysis showed that tropical cyclones are more likely to occur near Central America during August-September-October. Also, positive sea surface temperature and relative humidity at 700hPa and negative sea level pressure anomalies at the Tropical North Atlantic were observed for the years that showed high occurrences of tropical cyclones near Central America. Additionally, Costa Rica has a good natural disasters data base, related with events that affected specific locations and several socioeconomic sectors like agriculture, energy and transport. This data base, allowed the study of disasters in Costa Rica related with tropical cyclones during the last four decades. The analysis showed a trend in the annual number of impacts related with hydro-meteorology causes that cannot be explained by climate trends only. That means that other variables like those related with socioeconomic aspects should be included in the analysis to explain this variability and their associated impacts.
Keywords: Hurricanes, Tropical Cyclones, Impacts, Natural Disasters, Caribbean Sea, Central America, Climate Variability.
Resumen
El estudio de la actividad de los ciclones tropicales, así como su caracterización histórica en la región centroamericana, es una prioridad para apoyar las actividades de mitigación del impacto que estos fenómenos provocan en las diversas zonas del istmo. Basado en lo anterior, en este trabajo se definen para Costa Rica, los años de alto o bajo impacto por el paso de ciclones tropicales en el Caribe considerando variables asociadas a la trayectoria del evento, la permanencia del mismo cerca del istmo y la frecuencia de los fenómenos en la cuenca. El análisis mostró que la mayor probabilidad de ocurrencia de los ciclones tropicales cerca de América Central se presenta durante el trimestre agosto-setiembre-octubre. Se observó también, que durante los años que mostraron altas ocurrencias de ciclones cerca de América Central, el Atlántico Tropical Norte presentó campos con anomalías positivas en la temperatura superficial del mar y la humedad relativa en 700 hPa, y negativas en la presión media al nivel del mar. Además, Costa Rica posee una rica fuente en información sobre desastres de origen natural que afectaron directamente centros poblacionales y diversos sectores socio-económicos, como el agropecuario, energía y transporte, entre otros. Esto permitió el detalle de los desastres sufridos en Costa Rica por ciclones tropicales durante las últimas cuatro décadas. El trabajo indicó que la tendencia encontrada en el reporte anual de impactos por eventos hidrometeorológicos, no puede ser explicada totalmente por efectos climáticos, lo que hace necesario incluir variables de otro tipo, como las socio-económicas.
Palabras claves: Huracanes, Ciclones Tropicales, Impactos, Desastres Naturales, Mar Caribe, América Central, Variabilidad Climática.
Introducción
El estudio del impacto de ciclones tropicales en América Central es recurrente1. El bajo desarrollo social, así como el alto riesgo de las poblaciones elevan la vulnerabilidad de la región ante el impacto de estos eventos. Por lo tanto, el abordaje de la dinámica propia de los ciclones tropicales debe darse ligado a los estudios de los impactos que éstos provocan en la sociedad, para entender bajo qué circunstancias sus efectos son mayores2.
De especial interés resulta lo expuesto en diferentes comunicaciones relacionadas con el cambio climático, al plantear un incremento en la ocurrencia y en la intensidad de dichos ciclones en la cuenca del Atlántico Norte, una de las principales cuencas ciclogenéticas del mundo3. No obstante, el tema es aún de amplio debate en la literatura científica, ya que algunos estudios plantean una disminución en el número de ciclones tropicales en el Atlántico ante un escenario de cambio climático4. Por otro lado, dependiendo del período y de la variable asociada a los ciclones tropicales en estudio, se cuestiona o no el incremento que se observa en el pasado5. Según Neumann et al. (1993), en la década de 1940 se iniciaron los vuelos militares de reconocimiento para la recolección de datos in situ de los ciclones tropicales, por lo que los datos de tormentas ausentes anteriores a ese periodo hacen que los análisis de los aspectos asociados a los ciclones tropicales en el Atlántico, sean poco confiables cuando se utilizan como series de tiempo.
Independientemente del tema del incremento o no de ciclones tropicales en el Atlántico, éstos han mostrado periodos de gran variabilidad en el pasado6 y mucho del incremento en la actividad ciclónica se explica por una variabilidad multidecadal de la temperatura superficial del mar presente en el Océano Atlántico, el cual ha venido presentando condiciones cálidas en los últimos años7. Por otro lado, los impactos tanto en la parte social como económica en la región de la cuenca del Caribe son apreciables debido a su elevada condición de vulnerabilidad ante los desastres de origen natural8. Por lo anterior, se plantea como objetivo de este trabajo, el estudiar las ocurrencias de ciclones tropicales cerca de América Central y los reportes de impactos por desastres asociados a eventos hidrometeorológicos y relacionados con ciclones tropicales en Costa Rica en las últimas cuatro décadas. Además, se explorará su variabilidad y la posible relación entre ambas. Los datos y metodología empleados se exponen en la sección 2. Los resultados y su discusión en el apartado 3 y por último, en la sección 4 las principales conclusiones de este trabajo.
Datos y metodología
El periodo de tiempo analizado en este trabajo fue de 1968 a 2007 (40 años). Este periodo fue escogido simplemente para que concordara con la base de datos de desastres que se detallará más adelante. La base de datos con información sobre los ciclones tropicales utilizada corresponde a la del proyecto HURDAT9.
Esta base de datos es pública y se accede en la dirección http://www.aoml.noaa.gov/hrd/hurdat/10. Contiene datos relacionados con el ciclón tropical cada seis horas y de las variables: fecha, posición geográfica, dirección del ciclón, velocidad del ciclón, velocidad del viento en la pared del ojo del ciclón, presión atmosférica en el ojo del ciclón y la categoría del mismo, según la escala de Saffir-Simpson11, 12. Las categorías que abarca está base de datos van desde perturbación tropical hasta huracán categoría 5 y todos los sistemas en este trabajo fueron clasificados de la misma manera.
Como primer paso se extrajo de la base de datos la información correspondiente a aquellos ciclones tropicales que cruzaron o se formaron en o cerca del Mar Caribe; es decir, con posiciones geográficas observadas menores a 24° de latitud norte y mayores a 60° de longitud oeste. Para estudiar la ocurrencia de estos fenómenos en el Mar Caribe se formaron cuatro series de tiempo anuales. La primera corresponde a la suma total de ciclones tropicales, la segunda para las tormentas con nombre, las cuales se agrupan en tormentas tropicales y huracanes; la tercera la componen sólo los ciclones tropicales catalogados como huracán, y la cuarta de huracanes identificados como intensos, es decir aquellos que alcanzaron categoría tres o superior. Posteriormente, se determinaron los años con mayor o menor ocurrencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe.
Para estudiar la ocurrencia de estos ciclones tropicales cerca de la costa caribe de América Central, se creó un índice anual que consiste en la suma de las todas las posiciones encontradas dentro de un círculo de radio de 3 o 7° con respecto a algún punto de la costa, desde 89°W-21.5°N a 77°W-8.3°N (Fig. 1). Posteriormente se sumaron las posiciones encontradas en todos los círculos, en forma similar al criterio usado por Alvarado y Alfaro (2003) para Puerto Limón en Costa Rica. Este índice surgió debido a que se ha observado que la magnitud del impacto de los ciclones tropicales sobre un sitio de interés depende de variables, tales como: la posición del ciclón respecto a ese sitio y/o el tiempo de permanencia del mismo cerca del área de estudio o velocidad de avance13. Al igual que para las series anteriores, se cuantificaron los años que presentaron mayor o menor presencia de ciclones tropicales con respecto a la costa caribe de América Central. Tomando en cuenta estos datos, se hicieron mapas compuestos de anomalías de distintas variables geofísicas que consisten en la diferencia del promedio de los años con mayor ocurrencia con respecto a aquellos de menor ocurrencia durante el trimestre agosto, setiembre y octubre (ASO), meses que típicamente presentan una mayor frecuencia de ciclones tropicales en el Océano Atlántico14. Las variables estudiadas son la Temperatura Superficial del Mar (TSM), la Presión Atmosférica Media al Nivel del Mar (PMNM) y de la Humedad Relativa en el nivel de 700 hPa (HR700), ya que según Latif et al. (2007), DeMaria et al. (2001), Hobgood (2005) y Lizano y Fernández (1996), la formación de los ciclones tropicales en los océanos se ve favorecida cuando la temperatura de la capa superficial supera los 26° C, aunado a la existencia de una zona de baja presión atmosférica y una alta humedad en la troposfera media (700 hPa). Para tal fin, se utilizaron los datos del reanálisis del NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996) y los datos concatenados de los análisis de Kaplan et al. (1998) y Reynolds y Smith (1994) para preparar mapas compuestos de las anomalías de diferentes variables troposféricas y de TSM para los años con alta o baja ocurrencia de ciclones cerca de América Central.
La información sobre los reportes de desastres durante este periodo se obtuvo de la base de datos DesInventar15, esta base de datos es pública y se accede en el sitio http://www.desinventar.org (última visita el 18 de enero de 2010). De ésta se extrajo información anual para Costa Rica de los desastres ocasionados por eventos hidrometeorológicos, exceptuando aquellos definidos como sequías16. Posteriormente, se seleccionaron los registros asociados a las fechas en que se reportó la presencia de algún ciclón tropical en la cuenca del Mar Caribe. Lo anterior produjo dos series anuales de la suma de los reportes encontrados: la de todos los eventos hidrometeorológicos y la de sólo los relacionados con la presencia de algún ciclón tropical. Esta base de datos tiene reportes desde 1968, no obstante, los reportes hidrometeorológicos se iniciaron a partir del año 1970. Actualmente se trabaja en la recopilación y reconstrucción de la información de la ocurrencia de desastres naturales para los dos años iniciales a partir de datos periodísticos1718.
La información obtenida de DesInventar fue estudiada y desagregada en el nivel nacional, cantonal (municipio, segunda unidad administrativa) y distrital (tercera unidad administrativa). Estos datos fueron contrastados posteriormente con el Índice de Desarrollo Social (IDS), elaborado por el Ministerio de Planificación de Costa Rica en el año 2007 por el Ministerio de Planificación de Costa Rica18. Por último, para explorar posibles relaciones entre el impacto de ciclones tropicales y alguna variable macroeconómica en Costa Rica, se estudió la tasa de variación del Producto Interno Bruto (PIB), a precios de mercado, en función de la ocurrencia de ciclones tropicales cercanos a la costa caribe de América Central. La información del PIB fue obtenida del Banco Central de Costa Rica (ver http://www.bccr.fi.cr, última visita 22/02/2010).
Resultados y discusión
En la Fig. 2 se muestran las series anuales de la ocurrencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe. Se observa una tendencia lineal positiva en todas las series de esta figura, sin embargo sólo la correspondiente a la de los huracanes intensos muestra una tendencia con un valor-p asociado menor a 0.010. Las series de los huracanes y de las tormentas con nombres muestran valores-p mayores a 0.010 pero menores a 0.050 y el correspondiente al total de los ciclones tropicales fue mayor a 0.100. Esto último, significa que no se tiene evidencia estadística suficiente durante este periodo, para afirmar que el número total de ciclones tropicales está aumentando en el Mar Caribe, de acuerdo a la definición empleada. Lo anterior concuerda parcialmente con lo hallado por Alfaro (2007), quién observó para el período 1944-2004, que el número anual del total de ciclones tropicales en el Atlántico mostraba una tendencia lineal positiva significativa, principalmente debido a que la tendencia asociada a la serie de tormentas tropicales era también positiva y significativa. Esto también explica el valor observado para la serie del total de los ciclones menores (tormentas tropicales y huracanes de categoría 2 y 3), mientras que para ninguna de las series de huracanes se observó alguna tendencia significativa. Esto evidencia lo expuesto por Landsea et al. (2009), Kunkel (2008), Kossin et al. (2007) y Landsea et al. (2006) quienes señalan que los estudios de tendencias sobre ciclones tropicales en el Atlántico se pueden modificar en función de la variable y el periodo de tiempo escogido para el análisis, tal y como encontró Klotzbach (2006), quién reportó que sus datos indican una tendencia de gran aumento en la intensidad y la longevidad de los ciclones tropicales en la cuenca del Atlántico Norte. En este análisis, es importante recordar que el año 2005 fue uno particularmente activo, lo cual puede afectar el estudio de las tendencias19.
Para el periodo analizado 1968-2007, el número total de ciclones tropicales fue de 208, de los cuales 174 fueron tormentas con nombre, 88 huracanes y 43 huracanes intensos. La mediana (intervalo intercuartil) de cada tipo fue de: 6 (4.5), 4(4.0), 2 (2.0) y 1 (2.0), respectivamente. Para la serie de tiempo asociada con el total de los ciclones tropicales, los años identificados con altas ocurrencias fueron: 2005 con 15 eventos, 1995 con 12, 1969 con 11, 1996 con 10, y 2007, 2000 y 1978 con 8 eventos, respectivamente. Los años identificados con bajas ocurrencias fueron: 1983 que no presentó ningún evento, 1976, 1991, 1992 con un evento, y 1972, 1977, 1986, 1987, 1997 y 2002 con 2 eventos.
La Tabla 1, muestra los años con más y menos posiciones cercanas a la costa del Caribe de América Central dentro de un radio de 3° con respecto a algún punto de la costa. A modo de comparación se realizó este mismo ejercicio en las costas de las Antillas y del Golfo de México. Se destaca que no necesariamente un año con mayor o menor frecuencia cerca de la costa caribe de América Central, coincide con un año de mayor o menor frecuencia cerca de las Antillas o la costa del Golfo de México. Nótese que de los años observados con pocas ocurrencias cerca de América Central coinciden 6 (5) de 8 con los observados cerca de las Antillas (del Golfo de México) y sólo 3 de 8 son los mismos para las tres regiones (1976, 1986 y 1992), mientras que para los años con mayor ocurrencia 2 (3) de 8 de ellos coinciden con los observados cerca de las Antillas (del Golfo de México) y sólo el 2005 coincide para las tres regiones.
Sin embargo, en América Central muchos de los efectos provocados por los ciclones tropicales se deben a los efectos llamados “indirectos”20; es decir, debido a la circulación inducida por el ciclón sobre la región en la cual provoca un flujo de aire caliente y húmedo, proveniente del Pacífico, que al encontrarse la cordillera produce precipitación de tipo estratiforme a consecuencia del ascenso por forzamiento orográfico sobre la Vertiente del Pacífico de América Central. Este tipo de eventos algunas veces son llamados “temporales”21. Debido a lo anterior, en este trabajo se amplió el criterio a 7° de radio desde algún punto de la costa caribe de América Central para encontrar las posiciones cercanas al istmo, siguiendo lo sugerido por Alvarado y Alfaro (2003). LaFig. 3, muestra el índice normalizado para este nuevo umbral de 7°. Este índice mostró una tendencia lineal positiva pero con unvalor-p asociado mayor a 0.100, lo que significa que no se tendría evidencia estadística suficientemente fuerte para decir que está ocurriendo una mayor presencia de ciclones tropicales cercanos a las costas de América Central. Los años identificados con mayores ocurrencias cerca de la costa fueron: 1969, 1970, 1971, 1995, 1996, 1998, 2001 y 2005. Los años con menores ocurrencias fueron: 1976, 1982, 1983, 1984, 1986, 1991, 1992 y 1997. En ambos casos, seis de los años anteriores coinciden con los mostrados en laTabla 1para América Central. La correlación de Pearson, entre esta serie y la de la frecuencia anual del total de ciclones tropicales en el Mar Caribe mostrada en laFig. 2es de 0.77, con una significancia estadística superior al 99%22. El evento identificado como de mayor impacto por este índice fue el huracán Mitch en el año 1998.
La Fig. 4presenta las posiciones registradas durante los años de mayor (a) y menor ocurrencia (b). Nótese, que la metodología empleada diferencia aquellos años para los que se registraron más ciclones cerca de la costa caribe de América Central, de aquellos los cuales prácticamente no se registraron ciclones cercanos. LaFig. 5muestra el número de posiciones encontradas por mes cerca de la costa caribe de América Central. Se observa que durante el trimestre ASO, es cuando es más probable (69%) encontrar ciclones tropicales dentro de un radio de 7° cerca de la costa, lo que coincide también con los meses de mayor frecuencia de Ciclones Tropicales en el Caribe23.
Los mapas compuestos de la Temperatura Superficial del Mar (TSM), la Presión Atmosférica Media al Nivel del Mar (PMNM) y la Humedad Relativa en el nivel de 700 hPa (HR700) se presentan en laFig. 6. Estos mapas consisten en la diferencia del promedio de las anomalías de aquellos años con mayor ocurrencia con respecto a aquellos años de menor ocurrencia durante el trimestre de ASO. Nótese, que al comparar los años de mayor ocurrencia con respecto a los de menor ocurrencia se observan anomalías positivas de TSM en la región del Océano Atlántico tropical y anomalías negativas en el Pacífico ecuatorial, asociado con el fenómeno de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS,Fig. 6a). El Atlántico Tropical también muestra una región con anomalías negativas en el campo de la PMNM y positivas en la HR700 (Figs. 6b y c, respectivamente). Según describe Alfaro (2007), estas condiciones observadas en el Atlántico Tropical favorecen la convección profunda, en donde anomalías positivas (negativas) de TSM en esta región coinciden con una mayor (menor) área de la piscina de aguas cálidas y mayor frecuencia de ciclones tropicales24. Lo anterior, es concordante con una menor PMNM, una mayor evaporación en la región y un mayor aporte de humedad a la atmósfera suprayacente. Por otro lado, durante la última parte de la estación lluviosa, es decir ASO, la variabilidad de la convección profunda en el Caribe está modulada tanto por la TSM en el Pacífico como en el Atlántico ecuatorial al modular la estructura de la cortante vertical del viento en la troposfera sobre el Atlántico Tropical Norte, en donde eventos cálidos (fríos) en el Pacífico ecuatorial aumentan (disminuyen) la cortante vertical en el Caribe, lo que trabaja en contra (a favor) de la convección profunda en esa región afectando la formación de ciclones tropicales25.
Para contrastar, el comportamiento en las curvas de frecuencias y ocurrencias de ciclones tropicales en el Caribe con los reportes de impactos por desastres causados por eventos de origen natural en Costa Rica, se extrajo el número anual de reportes de desastres de origen hidrometeorológico de la base de datos DesInventar26. LaFig. 7muestra el total de los valores anuales encontrados y también aquellos registrados en presencia de un ciclón tropical en el Mar Caribe. La correlación de Pearson, entre estas series es de 0.81, con una significancia estadística superior al 99%27. Se observó una marcada tendencia lineal en ambas series con unvalor-p asociado mucho menor a 0.010. En la base de datos de DesInventar, los reportes de desastres aumentan a partir de la segunda mitad de la década de 1990, probablemente, por el uso de una fuente de información oficial la Comisión Nacional de Emergencias de Costa Rica (CNE), en el periodo 1995 – 200728. Por otra parte, aunque en Costa Rica se ha observado en los últimos años que el porcentaje de personas viviendo en condición de pobreza ha permanecido aproximadamente constante, fluctuando alrededor de un 20%29, también hubo un incremento de los hogares que no satisfacen las necesidades básicas, más aquellos viviendo en extrema pobreza. Según las estadísticas del Programa, en 1990 los hogares en condición de pobreza sumaban 131 981 (27.1% del total), mientras que en el 2007 estos fueron 186 461 (16.7%) y 195 521 (17.7%) en el 2008, para un crecimiento en este rubro de 41 y 48% con respecto a 1990, respectivamente. En términos absolutos, el número de personas viviendo en condición de pobreza ha aumentado, lo que podría estar relacionado con un mayor número de personas vulnerables ante el impacto de algún evento de tipo hidrometeorológico que puede ocasionar un reporte de desastre. Sin embargo, la pobreza no es el único factor que determina la vulnerabilidad. Más del 70 % de los reportes de desastres de la base de datos están asociados a eventos de origen hidrometeorológico, en particular inundaciones y deslizamientos (ver:http://online.desinventar.org/, para más detalles, última visita 21/01/2010). Estos se presentan principalmente entre los meses de mayo y noviembre, lo que coincide con la estación lluviosa en la Vertiente del Pacífico y la temporada de huracanes en el Atlántico Norte (Taylor y Alfaro, 2005; Alfaro, 2002). Todas las provincias tienen uno o varios cantones o municipios afectados de manera recurrente por algún evento natural, socio-natural o antrópico. Las inundaciones y los deslizamientos registran más del 40% de las muertes, seguidos de la actividad volcánica y los incendios. Los sismos (60%), las inundaciones (21%) e incendios (12%) tienen registrado más del 90% de las viviendas destruidas30
Las tendencias mostradas por los reportes extraídos de DesInventar, contrastan con los valores encontrados para la frecuencia anual de ciclones tropicales en el Caribe (Fig. 2) y con la ocurrencia de los mismos cerca de la costa (Fig. 3), en donde ambas series no tienen tendencias lineales significativas asociadas. Durante los años de mayor ocurrencia de ciclones cerca de América Central se registraron en total 1 880 casos ligados a eventos hidrometeorológicos, mientras que, durante los años de menor ocurrencia, esta cifra fue de apenas 161 casos. Para aquellos casos ocurridos durante la presencia de ciclones tropicales en el Mar Caribe, estas cifras disminuyeron apreciablemente y fueron de 593 y 3, respectivamente.
Los casos mostrados en laFig. 7fueron agrupados por provincias (Fig. 8). Nótese que San José es la que presenta valores más altos en ambas situaciones con 562 y 212, seguido de la provincia de Puntarenas. El tercer lugar de la Fig. 8a lo ocupa la provincia de Limón, lo cual se debe a que se están considerando también los reportes de desastres asociados con los frentes fríos invernales que alcanzan Costa Rica típicamente entre los meses de noviembre y marzo, normalmente asociados a los “temporales” de invierno boreal31y que afectan sobre todo a la provincia de Limón. Cuando se analizan los reportes realizados únicamente durante la presencia de ciclones tropicales en el Caribe, que ocurren mayormente durante el verano y otoño boreales, esta provincia pasa a ocupar el último lugar (Fig. 8b). Lo anterior concuerda con los registros de los impactos de estos eventos en Costa Rica, la mayoría de los cuales se observa en la vertiente pacífica del país (llamados también efectos “indirectos”), provocados por la circulación inducida en el istmo por el ciclón32.
Los reportes de eventos ligados a la presencia de algún ciclón tropical en el Caribe durante los años de mayor ocurrencia, fueron agrupados también por cantón o municipio y su siguiente unidad administrativa más pequeña, el distrito (Tablas 2 y 3). Los dos cantones que presentaron mayores reportes fueron Desamparados en la provincia de San José y el cantón Central de la provincia de Puntarenas con 29 reportes cada uno (Tabla 2). Los dos distritos con mayores reportes fueron Santiago y San Marcos, ubicados en la provincia de San José, seguidos de Parrita, en el litoral central de la provincia de Puntarenas. Los reportes observados en estos distritos fueron 15, 14 y 13, respectivamente (Tabla 3). Cabe destacar, que todas las unidades administrativas descritas en lasTablas 2 y 3se encuentran ubicadas en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica (Fig. 9), concordando con el hecho de que la mayoría de los impactos sobre el país son de tipo “indirecto”
Para contrastar el valor del número de reportes en los diferentes cantones y distritos del país con alguna variable social, se tabuló el Índice de Desarrollo Social (IDS) elaborado por MIDEPLAN en 2007 para estas unidades administrativas (Tablas 2 y 3). Se observa en la Tabla 2que 8 de los 10 cantones presentaron un IDS con categoría normal (N), bajo lo normal (BN) o muy por debajo de lo normal MBN y de laTabla 3que 9 de los 12 distritos presentaron un IDS en dichas categorías. Lo anterior sugiere que la mayoría de las unidades administrativas presentadas en lasTablas 2y3no muestran un IDS alto o muy alto; sin embargo, esto requiere un estudio posterior debido a que el IDS analizado corresponde al año 2007 y el número de eventos reportados corresponde al periodo 1970-2007; además, situaciones particulares en unidades administrativas más pequeñas a las consideradas podrían elevar el IDS de algún cantón o distrito específico. Al comparar nuestros resultados con los presentados por el Instituto Mixto de Ayuda Social33, se nota que los cantones de Desamparados, central de Puntarenas y Pérez Zeledón, también se ubican entre los primeros cantones con mayor número de familias en pobreza básica y en pobreza extrema.
La Tabla 4muestra las correlaciones de Pearson entre las series de tiempo de lasFigs. 2,3 y 7. Se observa, que todas las correlaciones calculadas fueron positivas y todas las significancias estadísticas de los eventos reportados durante la presencia de ciclones tropicales son superiores al 99% (columna derecha). Lo anterior es importante ya que describe una covariabilidad significativa de las series, a pesar que no concuerden necesariamente con el comportamiento y/o significancia de su tendencia lineal. Para ambas series de tiempo asociadas a los desastres producidos por eventos hidrometeorológicos, la mayor correlación se observó con la serie de tiempo asociada a la frecuencia de huracanes intensos, sin embargo los huracanes intensos fueron solamente el 11% del total de ciclones tropicales en el periodo de estudio (Fig. 2). Lo anterior es relevante ya que el impacto del ciclón sobre las comunidades en Costa Rica no está necesariamente relacionado con su intensidad, sino que también en función de su posición y permanencia en la cuenca con respecto al sitio de interés. Un ejemplo reciente de lo anterior fue la depresión tropical No. 16 en el año 2008 que ocasionó condiciones de fuerte temporal en el litoral pacífico del 12 al 17 de octubre. Se reportaron 486 comunidades afectadas con inundaciones, deslizamientos, afectación en puentes, carreteras, infraestructura y otros. Hubo 18 533 personas afectadas directamente por inundaciones y deslizamientos, para un total de 92 655 personas afectadas34.
Con el fin de hacer un análisis exploratorio entre el índice de ocurrencias presentado en laFig. 3y alguna variable macroeconómica, se presenta en laFig. 10el diagrama de dispersión de la tasa de variación del PIB a precios de mercado vrs. el índice de ocurrencias. De la figura se nota que el 35% de las veces (14 casos) en que el índice de ocurrencias se observó por arriba (abajo) de su mediana, la tasa de variación se observó por abajo (arriba) de su respectiva mediana. Nótese también que, la probabilidad de observar un índice de ocurrencia por arriba (abajo) de su mediana en concordancia con una tasa de variación también por arriba (abajo) de su mediana fue menor, con un 15% (6 eventos) en ambos casos. Esta relación merece un estudio posterior, ya que las variaciones del PIB no sólo se ven influenciadas por variables climáticas no asociadas a los ciclones tropicales, sino también por distintos factores externos como los mercados internacionales que no necesariamente están relacionadas con la variabilidad climática, por mencionar únicamente uno de ellos.
Conclusiones
No se encontró una tendencia lineal positiva estadísticamente significativa en el número anual del total de ciclones tropicales observados en el Mar Caribe en la base de datos HURDAT, ni tampoco en la suma de las posiciones anuales registradas dentro de un radio de 7° de algún punto de la costa Caribe de América Central para los 40 años del periodo 1968-2007 (Figs. 2y3). Sin embargo, si se hayó una tendencia lineal positiva y estadísticamente significativa en el número anual de huracanes intensos, o sea, aquellos que registraron una categoría 3 o mayor, en el Mar Caribe de acuerdo a la escala de Saffir-Simpson. Estos últimos representaron el 11% del total de los ciclones considerados en el estudio.
El impacto de un ciclón en las comunidades en Costa Rica no está necesariamente relacionado con su intensidad, sino que también está en función de su posición y permanencia en la cuenca con respecto al sitio de interés o velocidad de avance35. Un ejemplo de lo anterior fue la depresión tropical No. 16 en el año 2008 que ocasionó condiciones de fuerte temporal en el litoral pacífico del 12 al 17 de octubre, donde se reportaron muchas comunidades afectadas con inundaciones, principalmente en la provincia de Guanacaste (Fig. 9). Los principales reportes de impactos fueron en deslizamientos, afectación en puentes, carreteras e infraestructura. También se reportaron inundaciones importantes en Guatemala, Honduras, El Salvador y Nicaragua36.
Los meses en los cuales es más probable la ocurrencia de ciclones tropicales cerca de la costa caribe de América Central fueron agosto-setiembre-octubre (69%,Fig. 5). Al comparar la distribución espacial de diferentes variables geofísicas durante los años de mayor ocurrencia de ciclones tropicales cerca de América Central, con respecto a aquellos años de menor ocurrencia (Fig. 3), se notó que durante este trimestre se presentaron en el Atlántico Tropical Norte condiciones de anomalías positivas de temperatura superficial del mar y humedad relativa en el nivel de 700 hPa; y negativas en la presión media al nivel del mar (Fig. 6). Todo lo anterior favorece la convección profunda y fomenta la formación de ciclones tropicales. Por otra parte, durante este trimestre, se observaron también anomalías negativas en la región del Pacífico ecuatorial, lo anterior también favorece la convección profunda y la formación de ciclones tropicales en el Atlántico Tropical al disminuir la cortante vertical del viento sobre esa región37.
Al estudiar, el número anual de desastres asociados a eventos hidrometeorológicos en la base de datos DesInventar, se encontró una tendencia lineal positiva y estadísticamente significativa en el período 1970-2007 (Fig. 7). Este mismo resultado se halló para aquellos reportes realizados durante la presencia de algún ciclón tropical en el Mar Caribe. La razón de lo anterior no es clara y podría asociarse a un mejor registro de los desastres por una fuente de información oficial, la Comisión Nacional de Emergencias de Costa Rica, en el periodo 1995 – 2007. Por otra parte, aunque en Costa Rica se ha observado en los últimos años que el porcentaje de personas viviendo en condición de pobreza ha permanecido aproximadamente constante38, también hubo un aumento de los hogares que no satisfacen las necesidades básicas, más aquellos viviendo en extrema pobreza. En términos absolutos, el número de personas viviendo en condición de pobreza ha aumentado, lo que podría estar relacionado con un mayor número de personas vulnerables ante el impacto de algún evento de tipo hidrometeorológico que puede generar un reporte de desastre. Por lo anterior, es recomendable un estudio posterior que profundice en este tema, e incluya además otras bases de datos sobre desastres de origen natural, lo que permitiría verificar este resultado.
Todas las unidades administrativas en el nivel cantonal (municipios) y distrital que reportaron mayor cantidad de desastres en presencia de algún ciclón tropical en el Mar Caribe, se ubicaron en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica (Tablas 2 y 3 y Fig. 9). Lo anterior confirma que la mayoría de los efectos sufridos en el país provocados por estos eventos son los llamados efectos “indirectos”, es decir, aquellos inducidos por la interacción del flujo del oeste con la topografía local, lo cual está asociado también a la ocurrencia de los llamados “temporales” en la Vertiente del Pacífico de Costa Rica, con lluvia continua sobre este vertiente, en general relacionado a nubosidad de tipo estratiforme39. Por último, al analizar el Índice de Desarrollo Social del año 2007 para todas las unidades administrativas de Costa Rica y agruparlas en cinco categorías; a saber, muy por debajo de lo normal (MBN), bajo lo normal (BN), normal (N), arriba de lo normal (AN) y muy por arriba de lo normal (MAN), se encontró que la mayoría de las unidades descritas en laFig. 9se ubicaron en las categorías N, BN o MBN (Tablas 2 y 3).
Agradecimientos
Este trabajo se realizó gracias a los proyectos CRN2050-IAI y 805-A7-002, A8-606, A9-532-UCR. También se agradece al Programa de Estudios Sociales de la Ciencia, la Técnica y el Medio Ambiente, 805-A4-906-UCR. Se agradece a Tito Maldonado por su colaboración en el procesamiento de algunos de los datos y figuras. A David Enfield, Adriana Bonilla, Berny Fallas, Xinia Soto, Luis F. Alvarado y Omar Lizano por sus comentarios y sugerencias durante la elaboración del trabajo.
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Citas y notas
1 (e.g. Alfaro, 2007; Alvarado y Alfaro, 2003; Banichevich y Lizano, 1998; Lizano y Fernández, 1996)
2 (Amador y Bonilla, 2009)
3 (e.g. Gutowski, Jr., et al., 2008).
4 (e.g. Bender et al., 2010; Knutson et al., 2008; Bengtsson et al., 2007)
5 (e. g. Landsea et al., 2009; Kunkel, 2008; Kossin et al., 2007; Landsea et al., 2006)
6 (e.g. Woodruff, et al., 2008; Liu, 2007)
7 (e.g. Knutson et al., 2008; Saunders y Lea, 2008; Goldenberg et al., 2001)
8 (Amador y Bonilla, 2009; Bonilla y Amador, 2009; Pielke et al., 1993)
9 (Landsea et al. 2009; 2004)
10http://www.aoml.noaa.gov/hrd/hurdat/(última visita el 18 de enero de 2010)
11 De acuerdo a la clasificación empleada en este trabajo la Perturbación Tropical se define como una zona de inestabilidad atmosférica asociada a la existencia de un área de baja presión, la cual propicia la generación incipiente de vientos convergentes cuya organización eventual provoca el desarrollo de una depresión tropical. Para la Depresión Tropical, los vientos se incrementan en la superficie, producto de la existencia de una zona de baja presión. Dichos vientos alcanzan una velocidad sostenida menor o igual a 62 kilómetros por hora. En una Tormenta Tropical, el incremento continuo de los vientos provoca que éstos alcancen velocidades sostenidas entre los 63 y 118 km/h y las nubes se distribuyen en forma de espiral. Cuando el ciclón alcanza esta intensidad se le asigna un nombre preestablecido por la Organización Meteorológica Mundial. Un Huracán es un ciclón tropical en el cual los vientos máximos sostenidos alcanzan o superan los 118.1 km/h. El área nubosa cubre una extensión entre los 500 y 900 km de diámetro, produciendo lluvias intensas. El ojo del huracán alcanza normalmente un diámetro que varía entre 24 y 40 km, sin embargo, puede llegar hasta cerca de 100 km. Los huracanes se clasifican como categoría: 1 si sus vientos máximos están entre 118.1 y 154, 2 entre 154.1 y 178, 3 entre 178.1 y 210, 4 entre 210.1 y 250 y 5 si son mayores a 250 km hora-1 (tomado de:imn.ac.cr)
12 (Hobgood, 2005)
13 (Alfaro 2007; Taylor y Alfaro 2005; Alvarado y Alfaro 2003; Lizano 1996)
14 (Hobgood, 2005; Taylor y Alfaro, 2005)
15 (Velásquez y Rosales, 1999)
16 Se seleccionaron los eventos y causas que tienen mayor relación con un fenómeno de índole hidrometeorológico. Las causas de orden hidrometeorológico serían en este caso: Lluvias, Inundación, Deslizamiento, El niño, Condición atmosférica, Depresión tropical, Desbordamiento, La Niña, Erosión, Inversión Térmica, Neblina, Sequia, Tempestad, Vendaval. Por otro lado, los eventos de índole hidrometeorológico serían: Inundación, Deslizamiento, Avenida, Lluvias, Vendaval, Marejada, Huracán, Sedimentación, Helada, Granizada, Sequía, Litoral, Aluvión, Alud, Tsunami, Licuación, Tormenta eléctrica, Nevada, Ola de calor, Tornado, Neblina.
17 (Solano et al., 2010)
18 (MIDEPLAN, 2007)
19 (Beven II et al., 2008)
20 (Taylor y Alfaro, 2005; Alvarado y Alfaro, 2003; Fallas y Oviedo, 2003)
21 (Fallas y Oviedo, 2003)
22 (Davis, 1976)
23 (Taylor y Alfaro, 2005)
24 (Saunders y Lea, 2008; Wang et al., 2006)
25 (Wang y Lee, 2009; Latif et al., 2007; Alfaro, 2007; Alvarado y Alfaro, 2003)
26 (Velásquez y Rosales, 1999)
27 (Davis, 1976)
28 (ver:http://online.desinventar.org/, para más detalles, última visita 21/01/2010)
29 (Informe del Programa Estado de la Nación, 2009)
30 (ver:http://online.desinventar.org/, para más detalles, última visita 21/01/2010.
31 (Fallas y Oviedo, 2003)
32 (Alvarado y Alfaro, 2003; Fallas y Oviedo, 2003).
33 (verhttp://www.imas.go.cr/perfil/sist_info/sipo/mapas_pobreza.html, última visita el 1/10/2010)
34 (Chinchilla, 2008)
35 (Taylor y Alfaro, 2005; Alvarado y Alfaro, 2003; Lizano, 1996).
36 (Chinchilla, 2008)
37 (Wang y Lee, 2009; Latif et al., 2007; Alfaro, 2007; Hobgood, 2005; Alvarado y Alfaro, 2003; Lizano y Fernández, 1996)
38 (Programa Estado de la Nación, 2009)
39 (Fallas y Oviedo, 2003)
Correspondencia a: Eric J. Alfaro: Centro de Investigaciones Geofísicas, Escuela de Física, Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología, Universidad de Costa Rica
Adolfo Quesada: Centro de Investigaciones Geofísicas
Flora Solano: Centro de Investigaciones Geofísicas
Fecha de recepción: 15 de abril 2008 - Fecha de aceptación: 16 de setiembre 2010
Fechas de Publicación
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Publicación en esta colección
24 Nov 2011 -
Fecha del número
Set 2010
Histórico
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Recibido
15 Abr 2008 -
Acepto
16 Set 2008
