Ecología

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Eventos climáticos extremos y sus impactos en los socio-ecosistemas de México

2015



Juan Carlos Álvarez-Yépiz y Angelina Martínez-Yrízar

Los modelos recientes del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) pronostican que los eventos extremos del clima como los huracanes de alta intensidad, las sequías prolongadas y las heladas severas se presentarán con mayor frecuencia en diversas regiones del mundo.

No todos los eventos climáticos son extremos. Un evento climático es extremo porque ocurre rara vez con una intensidad inusual o extrema, y por lo tanto causa una respuesta también extrema del socio-ecosistema donde incide. Un socio-ecosistema se puede definir como un sistema ecológico que incluye a las poblaciones humanas locales interactuando con su entorno.

Los eventos climáticos extremos que se han presentado con mayor frecuencia en las últimas décadas son los huracanes de alta intensidad que pueden afectar directamente a los asentamientos humanos porque pueden provocar inundaciones severas y daños por el impacto del viento. También pueden afectar a los ecosistemas naturales debido a que se modifican los cauces de los ríos o se producen deslaves. Pero también son eventos climáticos extremos las sequías prolongadas y las heladas severas, cuyos efectos dependen de la exposición y vulnerabilidad — social y ambiental — de la región geográfica donde éstos ocurren.

En el caso de las sequías, éstas tienen un impacto directo en las actividades económicas productivas como la ganadería y la agricultura y, debido a la pérdida de biomasa, se altera gradualmente la productividad del ecosistema. De esta manera, disminuye el valor económico de las tierras y propicia el abandono del campo y la migración hacia las ciudades. También se ha observado que cuando hay sequías los árboles son más vulnerables al ataque por insectos, en particular a los escarabajos descortezadores, que les pueden causar la muerte. Es así como estos insectos que infestan a los árboles debilitados por la sequía han causado la pérdida de grandes extensiones de bosques templados en México y los Estados Unidos.

Las heladas extremas pueden también causar mortandad de plantas en campos agrícolas y en los bosques, efecto que es visible rápidamente después de la helada por la presencia de numerosos árboles muertos en pie. La acumulación de este material vegetal muerto — incluyendo gran cantidad de troncos, ramas, varas y hojas (ver Figura 1 a y b) — debido al efecto de huracanes, sequías y heladas aumenta el riesgo de incendios forestales severos, y con ello la liberación de bióxido de carbono a la atmosfera, uno de los más importantes gases de efecto invernadero (GEI).


Figura 1. Efectos del huracán Jova en octubre de 2011 en la región de Chamela en la costa de Jalisco, México. En la figura se muestra a) y b) árboles nativos derribados en el bosque, c) y d) la inundación en centros urbanos. Fotos: A. Martínez-Yrízar y A. Verduzco.

Además del impacto a la infraestructura y pérdidas monetarias cuantiosas asociados a los eventos climáticos extremos como los huracanes de alta intensidad (Figura 1), la afectación a los ecosistemas naturales también representa un reto para el desarrollo y mantenimiento de numerosas actividades económicas que dependen directamente de ellos, deteriorando el bienestar económico y social (Figura 2). Por ejemplo, la extensa muerte de árboles por estos eventos disminuye significativamente la provisión de madera y otros recursos forestales de alto valor comercial, como resinas, ceras y miel, impactando la economía local y regional en el corto y mediano plazo.

Los ecosistemas han evolucionado bajo condiciones de alta variabilidad ambiental y las especies cuentan con mecanismos ecológicos y fisiológicos adaptativos que les permiten responder a esta variabilidad ambiental. Sin embargo, es indudable que la deforestación y en general el cambio de uso de suelo han acentuado la vulnerabilidad de los socio-ecosistemas a eventos climáticos extremos y disminuido su resiliencia, es decir, su capacidad de regresar al estado previo al disturbio. De la misma manera, es evidente que la mala planeación urbana ha incrementado la vulnerabilidad social ante eventos climáticos extremos, especialmente en zonas marginadas que son generalmente las más afectadas.
Existen muy pocos estudios sobre el efecto de los eventos climáticos extremos en México, especialmente los que usan un enfoque integral y de largo plazo. Estos estudios son necesarios para detectar si un evento climático es extremo o no, y analizar con mayor precisión cuáles son los riesgos que se derivan de estos eventos, tanto para los ecosistemas como para la sociedad. También se requieren para aportar información relevante sobre el diseño de mejores políticas públicas de planeación urbana y manejo de ecosistemas. A continuación presentamos algunos estudios de caso sobre el impacto de estos eventos extremos en México.


Figura 2. Diagrama conceptual simplificado de cómo interactúan los eventos climáticos extremos con los socio-ecosistemas. Los servicios ecosistémicos conectan a la sociedad con su entorno biofísico (Modificado de Collins et al. 2011).
Huracanes

En las últimas décadas, la frecuencia de los huracanes en México ha aumentado significativamente según lo explica Ernesto Jáuregui en su artículo en la revista Atmósfera. Peter J. Webster y colaboradores explican, en su artículo de la revista Science, que también se ha incrementado el poder destructivo de los huracanes, como lo demuestra el aumento reciente en el porcentaje de huracanes de alta intensidad de categoría 4 y 5 en la escala de vientos de Shaffir/Simpson. Este incremento en los huracanes se ha relacionado con cambios en la temperatura superficial de los mares tropicales.

En el artículo Tropical cyclones of the Eastern North Pacific Basin 1949-2006, Erik S. Blake y su equipo muestran que de 1949 a 2006, 71 huracanes impactaron tierra por la costa del Pacífico mexicano, 30 de los cuales lo hicieron entre Jalisco y Oaxaca. La mayoría fueron huracanes de categoría 1 o 2; el más extremo fue el llamado Huracán 12 que en octubre de 1959 alcanzó la categoría 5. Este huracán entró por la costa de Manzanillo, Colima, causando la muerte de 1,500 personas y graves daños a la infraestructura de la región. A la costa de Jalisco han entrado siete huracanes desde 1949. En octubre de 2011 el Huracán Jova, categoría 2, con vientos sostenidos de 150-180 kmph y alta precipitación, impactó duramente la región de Chamela-Cuixmala, ocasionando severos daños a los pobladores, a sus cultivos y a los ecosistemas (Figura 1). Los huracanes son infrecuentes en esta región del país ya que, desde los años sesenta, antes del Huracán Jova sólo cuatro huracanes se habían presentado en la costa de Jalisco. Curiosamente, cuatro años después, en octubre de 2015 el Huracán Patricia de categoría 5 tocó tierra en esta misma costa y aunque perdió intensidad rápidamente, sus efectos inmediatos visibles por los fuertes vientos fueron al parecer aún más severos que Jova (Figura 3). Miembros del Sitio Chamela de la Red Mex-LTER, un grupo de investigación interdisciplinaria con un enfoque de largo plazo, estamos trabajando en la evaluación de los daños al socio-ecosistema de la región Chamela-Cuixmala comparando los efectos de estos dos huracanes recientes de diferente intensidad.


Figura 3. Vista del bosque tropical seco de la Estación de Biología Chamela de la UNAM en la costa de Jalisco días antes (a) y días después (b) del paso del Huracán Patricia el 23 de Octubre de 2015. Es evidente el daño al bosque por la pérdida inmediata de follaje y caída de árboles. Fotos: A. Verduzco.

Los estudios ecológicos que iniciamos hace 30 años muestran que Jova fue un evento climático extremo para algunos componentes del ecosistema que respondieron de manera también extrema. Por ejemplo, en el bosque tropical seco de Chamela, encontramos que el efecto combinado de viento y agua del huracán derrumbó numerosos árboles y cayeron muchas de las hojas de árboles y arbustos que se mantuvieron en pie. La defoliación por el paso de Jova fue excepcional, ya que se triplicó la caída de hojarasca que normalmente es muy baja en el mes de octubre (Figura 4), y se espera que los efectos del Huracán Patricia en la hojarasca sean mayores.


Figura 4. Caída total de hojarasca en los meses de octubre de 1983 a 2012 en el bosque tropical seco en la estación de biología Chamela, UNAM en la costa de Jalisco, México. El pico más alto, sin precedente en la historia reciente del bosque, representa la caída de hojarasca aún verde debido al huracán Jova.
La caída de hojarasca es un proceso biológico clave del ecosistema porque es la principal vía de entrada de energía y nutrientes al suelo, y es una medida de la productividad primaria, es decir indica cuánto tejido vegetal se produce gracias a la fotosíntesis. Sin embargo, las hojas y ramas que cayeron a consecuencia del huracán Jova fueron arrastradas hacia los principales arroyos por las intensas corrientes de agua superficiales, alterando sensiblemente el ciclo de nutrientes del bosque.

El ejemplo de la cuantificación de los efectos del huracán Jova en Chamela, demuestra la importancia de los estudios de largo plazo para entender procesos ecosistémicos complejos que ocurren a gran escala, y también permiten comprender la respuesta de los ecosistemas a eventos climáticos extremos como pueden llegar a ser los huracanes.

Sequías

Los diferentes modelos de cambio climático también predicen que en regiones áridas como el noreste de México, las sequías serán más intensas y prolongadas.

Se ha observado que los individuos jóvenes y adultos de plantas leñosas de larga vida como los juníperos y muchas especies de los desiertos, enfrentan los eventos extremos de sequía con diversas estrategias; por ejemplo, sus hojas se marchitan, pierden el follaje totalmente o mueren algunas ramas. Esta última estrategia es un fenómeno común en muchas especies, que se caracteriza porque las puntas de las ramas terminales empiezan a morir progresiva y gradualmente hacia la base, sin comprometer la supervivencia total de la planta.

En 2013 Víctor M. Anguiano Millán realizó estudios experimentales en invernadero con plántulas de cuatro especies de palo verde, árboles comunes del desierto Sonorense del género Parkinsonia, de la familia de las leguminosas. Sus experimentos muestran que las hojas comienzan a marchitarse a los cinco días de que se suspende el riego, y que en tan sólo 30 días las plántulas de todas las especies tiran todo su follaje. La mortalidad en algunas especies inició después de los 20 días mientras que en otras hasta casi los 40 días después de la suspensión del riego. Anguiano Millán observó que la muerte parcial y/o total de las plántulas depende de la resistencia de cada especie a la sequía (Figura 5). De acuerdo con estos resultados pudo identificar a las especies de Parkinsonia que tendrían más posibilidades de sobrevivir en un clima más seco.


Figura 5. Árboles y plántulas de Pakinsonia conocidas como palo verde o brea en el desierto Sonorense en el noroeste de México. a) Árboles muertos en condiciones de campo, b) y c) plántulas creciendo en invernadero iniciando el proceso de marchitamiento y muerte parcial de ramas ante la sequía inducida. Foto: V. Anguiano-Millán.
Por lo tanto, si aumenta la frecuencia de los eventos extremos de sequía en el noroeste de México, es posible que la distribución y abundancia de especies nativas como el palo verde cambie drásticamente en un futuro. Una mayor sequía promovería aún más la expansión de especies exóticas e invasoras resistentes a la falta de agua, como el zacate buffel. El cambio en la composición de especies nativas por invasoras ya comenzó a tener consecuencias negativas en la diversidad, estructura y productividad actual del Desierto Sonorense. Por ejemplo, ahora es posible distinguir porciones de desierto donde la especie dominante es el zacate buffel. Este zacate con hojas altamente inflamables promueve la proliferación de incendios y una menor abundancia de cactáceas columnares y arbustos del matorral que no están adaptados al fuego.

Heladas

Una helada extrema es otro fenómeno climatológico que puede causar la muerte masiva de plantas, especialmente de origen tropical. En Protección contra las heladas: Fundamentos, práctica y economía Richard L. Snyder y J Paulo de Melo-Abreu explican que una helada consiste en el descenso de la temperatura ambiente a niveles inferiores a cero, momento en el cual el vapor de agua se congela y se deposita en forma de hielo sobre cualquier superficie. Las heladas extremas están asociadas frecuentemente con frentes fríos y pueden causar severas pérdidas económicas en la agricultura.

Por ejemplo, la helada extrema que se presentó en el noroeste de México del 2 al 4 de febrero de 2011 afectó principalmente a Sonora, Chihuahua y Sinaloa. Las temperaturas más bajas fluctuaron de -3 °C en tierras bajas (en donde se distribuye el bosque tropical seco — zonas históricamente libres de heladas), hasta -17 °C en las partes montañosas. Los efectos en Sonora fueron los más devastadores, 71 de sus 72 municipios fueron afectados por la helada, y 59 fueron incluidos en la declaratoria federal de emergencia. Agricultores contribuyentes de impuestos de las zonas de cultivo afectadas por la helada, recibieron beneficios fiscales extraordinarios para compensar las pérdidas económicas derivadas de este evento. Es probable que estas pérdidas sean aún mayores, porque los efectos de la helada no se cuantificaron más allá de la agricultura.

Nuestras observaciones indican que la helada de febrero de 2011 causó una mortandad de árboles nativos sin precedente en el bosque tropical seco, principalmente en Sonora y norte de Sinaloa. Una de las especies más afectadas fue la leguminosa, Acacia cochliacantha o huinolo (Figura 6). En el sur de Sonora esta especie es la dominante de los bosques jóvenes (30-40 años) que se han establecido, mediante el proceso de sucesión secundaria en campos de cultivos abandonados. La muerte masiva de estos árboles lleva forzosamente a la pérdida de servicios ecosistémicos como son los almacenes de carbono y al reinicio del lento proceso de regeneración natural del bosque.


Figura 6. Vista panorámica del bosque tropical seco después de la helada de febrero de 2011 en el sur de Sonora, México. El área gris representa la mortandad de la leguminosa Acacia cochliacantha (también denominada huinolo), pionera en el proceso de recuperación natural del bosque en campos de cultivo abandonados. Foto: J.C. Álvarez-Yépiz.

Mirando hacia el futuro

Los modelos atmosféricos globales propuestos por organizaciones como el IPCC predicen cambios climáticos futuros, pero tienen limitaciones para simular matemáticamente condiciones de tiempo severo como huracanes o heladas, o de clima extremo, como las sequías. Aunque aún existe una gran incertidumbre en las proyecciones futuras de eventos climáticos extremos, actualmente es incuestionable su mayor incidencia y se pueden ver las señales de su paso por diversos socio-ecosistemas en muchas regiones del mundo. Algunos ejemplos son los que hemos mencionado anteriormente.

Por lo tanto es urgente realizar más estudios y a mayor detalle sobre la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos en México, y sus efectos en los ecosistemas y en la sociedad que depende de sus recursos. Esto requiere de la participación conjunta de los distintos grupos sociales con órganos de gobierno y especialistas de diversas áreas, incluyendo expertos en clima, en ciencias sociales y naturales, en economía y en planeación urbana.

Nuestros estudios sobre el efecto de huracanes como el Jova en Jalisco, de las sequías en el Desierto Sonorense y de las heladas asociadas a frentes fríos en el noroeste de México, proveen información científica valiosa para entender la respuesta de los ecosistemas al impacto de eventos climáticos extremos. Pero además, serán una fuente de información valiosa para diseñar mejores planes de manejo para nuestros desiertos y bosques. De igual manera estudios de este tipo son valiosos para diseñar mejores programas de prevención de riesgos y de contingencia ante fenómenos naturales, ya que pueden aportar evidencia científica que confiera mayor confianza para el manejo y conservación de nuestros recursos naturales, así como mayor seguridad y estabilidad social.

Agradecimientos

Agradecemos el apoyo del proyecto SEP/CONACYT 179045 y PAPIIT DGAPA/UNAM IN207315, al Grupo Chamela de la Red Mex-LTER, a Enriquena Bustamante, Raúl Ahedo, Salvador Araiza y Abel Verduzco.

Para saber más

Anguiano-Millán, V.M. 2013. Mortalidad parcial y selectiva de ramas en cuatro especies de Parkinsonia en el Desierto Sonorense: efectos del ambiente biótico y abiótico. Tesis de Maestría. UNAM. México, D.F. (http://132.248.9.195/ptd2013/agosto/0700400/Index.html)

Blake, E.S., E.J. Gibney, D.P. Brown, M. Mainelli, J.L. Franklin y T.B. Kimberlain. 2009. Tropical cyclones of the Eastern North Pacific Basin 1949-2006. Historical Climatology Series 6-5. National Climate Data Center, Ashville, NC. (http://www.nhc.noaa.gov/pdf/TC_Book_Epac_1949-2006_hires.pdf)

Collins S.L., et al. 2011. An integrated conceptual framework for long-term social-ecological research. Frontiers in Ecology and the Environment 9: 351-357. Doi http://dx.doi.org/10.1890/100068 (http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/100068)

IPCC. 2007. Working group I: The Physical Sciences Basis. Contribution of working group 1 to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (eds. S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M Tignor y H.L. Miller), Cambridge University Press, Cambridge.
(http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_wg1_report_the_physical_science_basis.htm)

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