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Las observaciones realizadas muestran que en la actualidad ocurren cambios en la cantidad, intensidad, frecuencia y tipo de precipitación. Estos aspectos de la precipitación generalmente muestran gran variabilidad natural; y fenómenos como El Niño y los cambios en los patrones de la circulación atmosférica como la Oscilación del Atlántico Norte tienen una notable influencia. En algunos lugares se han observado tendencias pronunciadas a largo plazo desde 1900 a 2005 en cuanto a la precipitación: significativamente más húmedo en las zonas orientales de América del Norte y del Sur, Europa septentrional, Asia septentrional y central, pero más seco en el Sahel, África meridional, el Mediterráneo y Asia meridional. Hay más precipitación en forma de lluvia que como nieve en las regiones septentrionales. Se han observado amplios incrementos en precipitaciones intensas hasta en lugares donde las cantidades totales han disminuido. Estos cambios se asocian al incremento del vapor de agua en la atmósfera debido al calentamiento de los océanos mundiales, sobre todo en las latitudes más bajas. También se han experimentado incrementos en algunas regiones respecto de la ocurrencia de sequías e inundaciones.
La precipitación es el término general que abarca las lluvias, nevadas y otras formas de agua líquida o congelada que cae de las nubes. La pre¬cipitación es intermitente y cuando ocurre, su carácter depende en gran medida de las condiciones del tiempo y la temperatura. Las condiciones meteorológicas determinan el suministro de humedad a través de los vientos y la evaporación en la superficie y la forma en que se agrupan las nubes en las tormentas. La precipitación se forma al condensarse el vapor de agua, usualmente en aire ascendente que se expande y por tanto, se enfría. El movimiento ascendente es el resultado del aire que se eleva de las montañas, el aire caliente que se desplaza por encima del aire más frío (frente caliente), el aire más frío que hace presión por debajo del aire caliente (frente frío), la convección del calentamiento local de la superficie, y otros sistemas meteorológicos tiempo y de nubes. Por tanto, los cambios que se produzcan en cualquiera de estos aspectos alteran la precipitación. Como los mapas de precipitación tienden a ser dispersos, en el Índice de Severidad de Sequías de Palmer (Figura1) se indican las tendencias generales en la precipitación. Este Índice constituye una medición de la humedad del suelo usando la precipitación y estimaciones crudas de cambios en la evaporación.
Una consecuencia del calentamiento incrementado del efecto invernadero inducido por los seres humanos es el aumento de la evaporación, siempre que haya suficiente humedad en la superficie (como sucede siempre encima de los océanos y otras superficies húmedas). Sin embargo, la humedad superficial actúa de manera eficaz como una ‘aire acondicionado’, pues el calor usado para la evaporación humedece el aire en lugar de calentarlo. Una consecuencia observada de ello es que a menudo los veranos tienden a ser cálidos y secos o fríos y húmedos. Por tanto, en las zonas orientales de América del Norte y del Sur donde el clima se ha tornado más húmedo (Figura 1), las temperaturas se han incrementado menos que en otras regiones (PF 3.3, Figura 1 para cambios en los días cálidos). Sin embargo, en el invierno en los continentes septentrionales, el mayor volumen de precipitación se asocia a las temperaturas más altas pues la capacidad de retención de agua de la atmósfera aumenta en las condiciones más cálidas. No obstante, en estas regiones donde las precipitaciones han aumentado algo por lo general, los incrementos en la temperatura (PF 3.1) han aumentado la seca, haciendo menos evidentes los cambios en la precipitación en la Figura 1.
En la medida en que cambia el clima, varias influencias directas alteran la cantidad, intensidad, frecuencia y tipo de precipitación. El calentamiento acelera el secado de la superficie del suelo e incrementa la posible incidencia y severidad de las sequías, que ha sido observada en muchas partes del mundo (Figura 1). Sin embargo, una ley física bien establecida (la relación Clausius-Clapeyron) determina que la capacidad de retención de agua de la atmósfera se incrementa en un 7% por cada 1°C de aumento en la temperatura. Las observaciones de tendencias en la humedad relativa son inciertas pero sugieren que en general permanecen igual, desde la superficie hasta la troposfera y, por tanto, el incremento de la temperatura traerá como resultado un aumento del valor de agua. A lo largo del siglo XX, basado en los cambios de temperatura de la superficie marina, se estima que el vapor de agua en la atmósfera aumentó en ≈5% sobre los océanos. Como la precipitación proviene fundamentalmente de los sistemas meteorológicos que se alimentan del vapor de agua almacenado en la atmósfera, esto ha incrementado la intensidad de la precipitación y el riesgo de intensas lluvias y nevadas. Resulta una teoría básica; los modelos de simulaciones climáticas y las pruebas empíricas confirman que en los climas más cálidos, debido al incremento del vapor de agua, se aprecian precipitaciones más intensas aún cuando el total anual de precipitación se reduzca ligeramente, y hay más posibilidades de sucesos aún más fuertes cuando se incrementan las cantidades totales de precipitación. Por tanto, un clima más cálido incrementa los riesgos de sequía –donde no llueve- y de inundaciones –donde sí llueve- pero en diferentes momentos y/o lugares. Por ejemplo, en el verano de 2002 hubo grandes sequías en Europa pero al año siguiente -2003- hubo las mayores olas de calor y sequías registradas. La distribución y el momento de aparición de las inundaciones y las sequías se ven más profundamente afectados por el ciclo de El Niño, sobre todo en los trópicos y en gran parte de las latitudes medias de los países de la cuenca del Pacífico.
En las zonas donde la contaminación de los aerosoles encubre al suelo de la luz solar directa, las disminuciones en la evaporación reducen el suministro general de humedad a la atmósfera. Por ello, aún cuando cantidades mayores de vapor de agua potencian precipitaciones más intensas, la duración y frecuencia del episodio pudieran disminuir pues demora más la recarga de la atmósfera con vapor de agua.
Los cambios locales y regionales en cuanto al carácter de la precipitación dependen mucho también de los patrones de circulación atmosférica determinados por El Niño, la Oscilación del Atlántico Norte (medida de la fuerza de los vientos del oeste sobre el Atlántico Norte durante el invierno) y otros patrones de variabilidad. Algunos de estos cambios observados en la circulación se asocian al cambio climático. Una variación observada en la trayectoria de un ciclón hace que unas regiones sean más húmedas y otras, a menudo cercanas, más secas. Por ejemplo, en el sector europeo una Oscilación del Atlántico Norte más positiva en el decenio de 1990 condujo a condiciones de mayor humedad en Europa septentrional y más secas en las regiones del Mediterráneo y de África meridional (Figura 1). La prolongada sequía en el Sahel (Figura 1), declarada desde finales del decenio de 1960 hasta finales del decenio de 1980, continúa, aunque no tan intense como antes; se ha vinculado, mediante cambios en la circulación atmosférica, a los cambios en los patrones de temperatura de la superficie marina tropical en las cuencas de los océanos Pacífico, Índico y Atlántico. La sequía abarca ya gran parte de África y es más común en los trópicos y subtrópicos.
En la medida en que aumenta la temperatura, la probabilidad de precipitación en forma de lluvia, y no de nieve, aumenta, sobre todo en otoño y primavera al principio y al final de la temporada de nevadas, y en zonas donde las temperaturas se acercan a la congelación. Estos cambios se observan en muchos lugares, especialmente sobre la tierra, en las latitudes medias y altas del hemisferio norte lo cual lleva a un incremento de las lluvias, pero las nevadas se reducen y, por consiguiente, menor cantidad de recursos hídricos en el verano, que es cuando más se necesitan. No obstante, la naturaleza a menudo dispersa e intermitente de la precipitación significa que los patrones de cambios observados son complejos. El registro a largo plazo subraya que los patrones de precipitación varían algo de año en año y que, hasta sequías prolongadas durante años se ven interrumpidas, por lo general, por un año de intensas lluvias, cuando, por ejemplo, se hacen sentir las influencias de El Niño. Un ejemplo de esto pudiera ser el invierno de lluvias 2004-2005 en la parte suroeste de EEUU, después de una sequía de seis años y nevadas por debajo de lo normal.
PF 3.2, Figura 1. El patrón espacial más importante (arriba) del Índice de Severidad de Sequía de Palmer (PDSI) mensual, desde 1900 a 2002. El PDSI es un índice prominente de sequías y mide el déficit acumulativo (relacionado con las condiciones medias locales) en la humedad de la superficie terrestre mediante la incorporación al sistema de contabilidad hidrológica de las precipitaciones previas y las estimaciones de humedad captadas en la atmósfera (basados en las temperaturas atmosféricas). El Panel inferior muestra cómo el signo y la fuerza de este patrón han variado desde 1990. Las zonas rojas y naranjas son más secas (mayor humedad) que el promedio y las zonas azules y verdes son más húmedas (más secas) cuando los valores mostrados en la parte inferior son positivos (negativos). La curva negra suave muestra las variaciones decenales. Las series cronológicas corresponden aproximadamente a una tendencia y este patrón y sus variaciones representan el 67% de la tendencia lineal del PDSI desde 1900 a 2002, en toda la zona terrestre mundial. Por ejemplo, presenta la creciente sequía generalizada en África, sobre todo en el Sahel. Obsérvese también las zonas más húmedas, especialmente en la parte oriental de América del Norte y del Sur, y Eurasia septentrional. Adaptado de Dai et al. (2004b).