DOS GRANDES VERTIENTES 1. Vertiente popular 2. Vertiente culta.
Variación de baja frecuencia y tendencias en la relación entre el Fenómeno El Niño y las...
13
Variación de baja frecuencia y tendencias en la relación entre el Fenómeno El Niño y las precipitaciones en la Vertiente del Pacífico Peruano Low-frequency variation and trend of the relationship between ENSO and precipitation along the Peruvian Pacific slope and coast • Pedro Rau (UPS GET) • Luc Bourrel (IRD GET) • Boris Dewitte (IRD LEGOS) • David Labat (UPS GET) • Frédéric Frappart (GET LEGOS) • Waldo Lavado (SENAMHI) XXVII Congreso Latinoamericano de Hidraulica LADHI 2016, 26-30 Septiembre 2016, Lima, Peru [email protected]
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Variación de baja frecuencia
y tendencias en la relación
entre el Fenómeno El Niño y
las precipitaciones en la
Vertiente del Pacífico
Peruano
Low-frequency variation
and trend of the relationship between
ENSO and precipitation along the
Peruvian Pacific slope and coast
• Pedro Rau (UPS GET)
• Luc Bourrel (IRD GET)
• Boris Dewitte (IRD LEGOS)
• David Labat (UPS GET)
• Frédéric Frappart (GET LEGOS)
• Waldo Lavado (SENAMHI)
XXVII Congreso Latinoamericano de Hidraulica
LADHI 2016, 26-30 Septiembre 2016, Lima, Peru
Pérdidas asociadas estimadas en USD 1000 millones.
Una disminución del PBI de 12%.
OPS (2000)
1. Problemática
Indicadores del
fenómeno
ENSO
INUNDACIONES: USD 800 millones en pérdidas
SEQUIAS: USD 200 millones en pérdidas
ENSO El Niño 1997/1998
1/11
Inundación
Sequía
Pronóstico
Climático
Pronóstico
Hidrológico
Wyrtki (1975)
Bjerknes (1969)
Rasmusson et
Carpenter (1982)
TahitiDarwin
2. El Fenómeno ENSO y sus índices
2/11
Niño 4
Niño 3.4
Niño 3
Niño 1+2
Índices clásicosÍndices
dinámicos
Índices
Atmosféricos
Índices
Oceanográficos
SST (Sea Surface Temperature,
SST1+2, SST3, SST3.4, SST4),
SOI (Southern Oscillation Index),
MEI (Multivariate ENSO Index)
E et C
MJO (Índice de
la actividad
Madden Julian)
AKm1, AKm2
(Ondas Kelvin)
El indice C o Cindex
describe El Niño Modoki (y
los eventos La Niña)
Eventos de tipo « clásico o canónico » EP « Pacifico Este »
Eventos de tipo « Modoki » CP « Pacifico Central »
El indice E o Eindex describe
los eventos extremos
Recalentamiento en la zona central del Pacifico
Tropical, rodeado por anomalías de Temperatura Superficial del Mar (SST) mas frías de lo normal
(Takahashi et al., 2011)
2. El Fenómeno ENSO y sus índices
3/11
Precipitacion anual: Estacion pluviometrica PIURA (Norte de Peru)
P media (sin Niños extraordinarios) ~ 60 mm/año
P en 1983 ~ 2400 mm/año
P en 1998 ~ 1900 mm/año
40 veces mas!
Una anomalía de precipitación única en el mundo!
3. Impacto de los dos últimos eventos ENSO extremos
4/11
31 veces mas!
Latitud 3.5°S 18.5°S
Año hidrológico: SEP-AGO
124 estaciones SENAMHI: Costa Peruana
06 estaciones INAMHI: Sur de Ecuador
15 estaciones SENAMHI (>3000 msnm):
Cuenca Amazónica
Periodo 1964-2011 (48 años)
Área ~ 280 500 km²
5/11
4. Zona de estudio
HIDRO-CLIMATOLOGIA DE LA COSTA
PERUANA Y SUD-ECUATORIANAHorel and Cornejo-Garrido, 1986; Goldberg et
al., 1987; Tapley and Waylen, 1990; Takahashi,
2004; Nickl, 2007; Lagos et al., 2008; Lavado et
al., 2012; Lavado and Espinoza, 2014; Bourrel
et al., 2015; Rau et al., 2016.
Validación de datos de precipitación,
homogenización. Regionalización vía clusterizacion
k-means y vector regional (c.f. Rau et al., 2016)
Periodicidad de series / Picos
máximos y sus frecuencias (c.f.
Bourrel et al., 2015)
Nivel de coherencia entre índices ENSO
seleccionados y precipitación por región
(c.f. Bourrel et al., 2015)
Relación entre indices ENSO seleccionados y
precipitacion por region considerando saltos climaticos
y correlacion corrida (c.f. Bourrel et al., 2015)
5. Metodología
Ondeletas y análisis espectral
Análisis de coherencia
de ondeletas
Análisis de
correlación
Regionalización
6/11
-Bourrel L, Rau P, Dewitte B et al. 2015 Low-frequency modulation and trend of the
relationship between ENSO and precipitation along the northern to centre Peruvian
Pacific coast. Hydrol. Process.
-Rau P, Bourrel L, Labat D et al. 2016. Regionalization of rainfall over the Peruvian
Pacific slope and coast. Int J Climatol.
0
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P (
mm
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mm
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1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
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300
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P (
mm
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600
800
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
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P (
mm
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1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
0
10
20
30
40
50
S O N D J F M A M J J A
P (
mm
)
R7
0
20
40
60
80
100
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
0
50
100
150
200
250
300
S O N D J F M A M J J A
P (
mm
)
R5
0
200
400
600
800
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
0
50
100
150
200
250
300
S O N D J F M A M J J A
P (
mm
)
R6
0
200
400
600
800
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
0
50
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150
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250
300
S O N D J F M A M J J A
P (
mm
)
R8
0
200
400
600
800
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
0
50
100
150
200
250
300
S O N D J F M A M J J A
P (
mm
)
R9
0
100
200
300
400
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
P (m
m)
90 mm367 mm
16 mm
23 mm
492 mm
366 mm
1024 mm
296 mm
594 mm
Rau P, Bourrel L, Labat D et al.
2016. Regionalization of rainfall
over the Peruvian Pacific slope
and coast. Int J Climatol.
6. Regionalización
7/11
Espectro global de ondeleta (i.e R1)
Ondeleta de precipitación (i.e R1)
Quasi-decenal
Quasi-cuadrienal
Intervalo de
confianza
80%
7. Ondeletas y análisis espectral
1982/1983
1997/1998
Cuenca baja Cuenca alta
R1 R2 R3
R4 R5 R6
Norte
Sur
R7 R8 R9
8/11
Peak = 0,60Peak = 0,8 Peak = 0,6Peak = 0,55
SST 1+2 E SST 4 C
8. Análisis de coherencia de ondeletas
La frecuencia decenal de la relación ENSO-precipitación de los índices SST 1+2 y SST 4, queda
mejor representada con los índices E y C respectivamente (i.e. R1).
MJO
El indice MJO presenta una alta coherencia en las regiones altas
del norte para la frecuencia cuadrienal y decenal (i.e. R3, R5)
Pe
rio
d (
ye
ars
)
a
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
b
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
c
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
d
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
e
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
f
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
g
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
a
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
b
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
c
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
1
Pe
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d (
ye
ars
)
d
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
e
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
f
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
g
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
a
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
b
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
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16 0
0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
c
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
d
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
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4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
e
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
f
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
g
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
a
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
b
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
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d (
ye
ars
)
c
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
d
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
e
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
f
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
8
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0.5
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Pe
rio
d (
ye
ars
)
g
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
1
2
4
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0.5
1
Pe
rio
d (
ye
ars
)
a
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
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0.5
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Pe
rio
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ye
ars
)
b
1970 1980 1990 2000 2010
0.25
0.5
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Pe
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d (
ye
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)
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1970 1980 1990 2000 2010
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Pe
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ye
ars
)
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0.25
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1
2
4
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1
9/11
9. Análisis de correlaciónVariación de baja frecuencia en la relación entre el ENSO y las precipitaciones anuales
2 Principales saltos climáticos en el Pacifico Tropical:
Salto de 1976/1977’s (Miller et al., 1994; otros)
Salto del 2000‘s, condiciones medias mas frias (Tsonis et al., 2007; otros)
P1: 1964-1975
P2: 1977-1999
P3: 2001-2011
Variabilidad decenal y tendencias: Correlación corrida con una ventana de 11 años
10/11
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0.7
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9R1
R2
R3
R4
R7
R5
R6
R8
R9
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0.03 -0.02 -0.01 0
Linear trend Slope
E trend slope Signif icant 90%
R1
R2
R3
R4
R7
R5
R6
R8
R9
Regiones Norte
(baja/media/alta)
Regiones bajas
Regiones altas
Eindex vs Precipitación
sin los eventos extremos
del 82/83 y 97/98
Relación inversa entre el
índice E y las
precipitaciones a partir de
los 2000s. Condiciones
secas significativas en R2 y
R7.
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0.9
-0.7
-0.5
-0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
-0.03 -0.02 -0.01 0 0.01
Linear trend Slope
C trend slope Signif icant 90%
R1
R2
R3
R4
R7
R5
R6
R8
R9
R1
R2
R3
R4
R7
R5
R6
R8
R9
C index vs Precipitación
sin los eventos extremos
del 82/83 y 97/98
Relación inversa entre el
índice C y las
precipitaciones
acentuándose en los 2000s
(excepto para R1, R2 y R5),
relacionado a condiciones
frías del océano.
Se definen nueve regiones de precipitación homogénea (proceso iterativo de
clusterización k-means y el método del vector regional). Metodología valida
para series no-gausianas.
10. Conclusiones
11/11
El método de ondeletas (espectros y coherencias) entre la precipitación de las
nueve regiones y los índices ENSO (E, C y MJO), evidencian los tres modos
dominantes de variación de baja frecuencia del ENSO: quasi-bienal y quasi-
cuadrienal (en el Norte) y quasi-decenal (en todas las regiones).
El análisis de correlación muestra un cambio significativo en la relación
ENSO/precipitación a lo largo de la vertiente del Pacifico peruano. Existe una
predominancia del índice C en las ultimas décadas. Este cambio es debido a la
influencia de los saltos climáticos de los años de 1976 y 2000.
Se corrobora la influencia directa del índice E en las regiones del Norte (R1 al
R3) durante el periodo 1977-1999 y se evidencia una inversión de dicha
influencia en la ultima década. Se muestra una influencia inversa del índice C
sobre las regiones altas (R3, R6, R8 y R9) y la influencia directa del índice
MJO sobre las regiones media y alta en la zona norte en la ultima década.
REFERENCIAS:
-Bourrel L, Rau P, Dewitte B et al. 2015 Low-frequency modulation and trend of the relationship between ENSO and precipitation along the northern to centre
Peruvian Pacific coast. Hydrol. Process. http://dx.doi.org/10.1002/hyp.10247
-Miller A, Cayan D, Barnett T et al. 1994. The 1976–77 climate shift of the Pacific Ocean. Oceanography. http://dx.doi.org/10.5670/oceanog.1994.11
-Rau P, Bourrel L, Labat D et al. 2016. Regionalization of rainfall over the Peruvian Pacific slope and coast. Int J Climatol. http://dx.doi.org/10.1002/joc.4693
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