Materiales y métodos

Método

El método de investigación del presente estudio cuantitativo ya manejaremos una serie de datos numéricos para obtener las tendencias en el cambio climático de la región costa del Ecuador, para lo cual analizaremos datos de precipitaciones y temperaturas. Se desarrollará una investigación inductiva, asociada directamente con los procesos cuantitativos, ya que recogeremos y analizaremos valores pertenecientes a las variables numéricas antes mencionadas ^{(Pita Fernández & Pértegas, 2002)}.

Inicialmente, se seleccionaron las series por el periodo de registro de las estaciones existentes >20 años y porcentaje faltante menor < al 10%, y una vez filtrada la base, se procedió a la homogenización de los datos a través del paquete de R Climatool.

Al desarrollar el análisis de la serie de datos seleccionada es posible obtener componentes como la tendencia con el fin de caracterizarla o modelarla, para identificar si existe o no un cambio climático en la región Costa del Ecuador; en los últimos años procederemos a la búsqueda de un patrón en series de precipitación y temperatura, para lo cual desarrollaremos el presente estudio mediante el análisis de los 4 momentos y los test estadísticos no paramétrico Mann Kendall. A continuación, se presenta una breve explicación de los métodos utilizados.

Análisis Estadístico

El análisis estadístico de los datos hidrológicos, en este caso en específico precipitación y temperatura, implica el estudio de una serie de tiempo ^{(Beecham & Chowdhury, 2009)}, para lo cual con el tamaño de muestra de 39 años se estudian los cuatro momentos estadísticos, a continuación, se detallan.

Primer momento (media):

Segundo momento (varianza):

Desviación estándar:

Tercer momento (coeficiente de asimetría):

Cuarto momento (coeficiente de kurtosis):

Test Mann Kendall

Para determinar las tendencias de las series de precipitación y temperatura de la región Costa del Ecuador aplicamos el método Mann Kendall analizando la significancia estadística de los cambios. Este método no paramétrico se basa en rangos, la razón principal para su uso es que se cree es más adecuada para datos que no se encuentran distribuidos normalmente en series de tiempo meteorológicas ^{(Beecham & Chowdhury, 2009)}.

MK estadístico:

Resultados

El análisis se lleva a cabo por estación y por parámetro; es decir, por temperatura y precipitación respectivamente, para luego integrar los resultados de todas las zonas de estudio y evidenciar las características de cambio comunes para toda la región. Se presentan, además, tablas de resumen de los resultados de tendencias lineales y valores de cambio para todas las estaciones meteorológicas empleadas en la investigación (Tabla 2).

Fuente: INAMHI.

Ilustración 1. Ubicación estaciones de temperatura. 

Fuente: INAMHI.

Ilustración 2. Ubicación estaciones de precipitación. 

Cabe recalcar, que la situación geográfica de todas las estaciones a considerar en la investigación es diferente, es así que un grupo de estaciones se encuentran bajo la influencia del mar en todo el contexto y por lo tanto la ocurrencia de eventos ENSO; es decir, efectos de gran y corta escala espacial y temporal. Por otra parte, un segundo grupo ubicados en zonas urbanas, alturas mayores, y por lo tanto, influenciadas por el efecto urbano propio del crecimiento poblacional, industrialización y urbanización. A continuación podemos observar los gráficos de tendencia lineal varias de las estaciones de temperatura y precipitación (Ilustración 3, 4, 5, 6,7).

Fuente: Propia.

Ilustración 3. Datos de tendencias lineales de temperatura.  

Fuente: Propia.

Ilustración 4. Datos de tendencias lineales de temperatura. 

Fuente: Propia.

Ilustración 5. Tendencia lineal acumulados anuales precipitaciones.  

Fuente: Propia.

Ilustración 6. Tendencia lineal acumulados anuales precipitaciones. 

Fuente: Propia.

Ilustración 7. Tendencia lineal acumulados anuales precipitaciones. 

En relación a la temperatura varias de las estaciones de la costa, presentan una tendencia al incremento con valores entre 0.20 C y 0.50 C en sus datos de temperatura media diaria, sin embargo, en ciertas estaciones la tendencia fue de disminución en -0.2 C y otros valores negativos, en algunos casos la variación es mínima con valores de 0.03 C y 0.06 C. A pesar de estar ubicadas en la región Costa en su totalidad sus condiciones climáticas y geográficas son diferentes.

En el caso de la precipitación, hay estaciones cuyos valores han ido en aumento con valores de hasta +18.58 mm al año y en otras con valores de disminución muy bajos. En las estaciones que cuentan con valores de tendencias de precipitación y temperatura fue posible obtener el coeficiente de correlación para establecer si los cambios están correlacionados (Tabla 3).

De acuerdo a los valores obtenidos, no existe una regla general para el aumento o disminución de las variables hidrológicas pues si bien en algunas áreas estos cambios son directamente proporcionales en otras zonas de la costa no se encuentran relacionados ni directa ni inversamente.

Por otra parte, a partir del desarrollo del análisis estadístico de los cuatro momentos se identificó que en los meses de periodo de estiaje estos valores son relativamente pequeños y en época de lluvia claro está son de mayor valor, además en los años de ocurrencia de eventos extremos estos tienen cambios muy bruscos en su tendencia. Para fines ilustrativos se presentan los gráficos de los 4 momentos de algunas de las estaciones que tienen tendencias crecientes significativas en la precipitación (Ilustración 8, 9, 10) Estos cálculos determinan si nuestros datos están distribuidos uniformemente y el grado de uniformidad en que se concentran alrededor de la media.

Fuente: Propia.

Ilustración 8. Propiedades estadísticas de la precipitación anual, estación M0171. 

Fuente: Propia.

Ilustración 9. Propiedades estadísticas de la precipitación anual, estación M0455. 

Fuente: Propia.

Ilustración 10. Propiedades estadísticas de la precipitación anual, estación M0455.  

Test de Mann Kendall

Para la obtención de los valores del test estadístico no paramétrico Mann Kendall, se hizo uso del software TREND, creado con el fin de facilitar las pruebas estadísticas y basado en la investigación de expertos de la OMM y UNESCO.

Los valores resaltados son los resultados del test Mann Kendall que tienen significancia; es decir, existe una tendencia significativa creciente de precipitación en ciertas zonas; en el caso de la temperatura los valores están dentro de los rangos permitidos, por lo tanto, no existe una tendencia creciente o decreciente significativa.

Discusión

Según el estudio de ^{(Cáceres, Mejía , & Ontaneda, 1998)} desarrollado en el Ecuador en un total de 15 estaciones de la costa y la sierra ecuatoriana existen patrones de cambio en la temperatura y precipitación; sin embargo, es necesario desarrollar un estudio con datos actualizados debido a la importancia del establecimiento de estos factores para el ambiente; en dicha investigación no se excluyeron los años del fenómeno ENSO, filtración mediante la cual se puede intensificar la señal principalmente en la costa pues estas estaciones son las más afectadas por este evento climático. A pesar de la incertidumbre encontrada en la investigación es posible encontrar valores de cambio.

Por su parte, en el año 2010, en un estudio desarrollado en estaciones de la costa ecuatoriana y estaciones limítrofes de Perú que tienen influencia sobre la cuenca binacional Catamayo - Chira se tomaron en cuenta un total de 40 estaciones para la generación de escenarios de cambio climático ^{(Bartoli, Hurst, Mortsch, Paehlke, & Scavia, 2015)}, encontrando tendencias al aumento de la temperatura y disminución de la precipitación excluyendo el ENSO para su correcto análisis; sin embargo, en ciertas estaciones con altitud mayor se presentaron patrones de disminución en la temperatura.

En la actualidad, tomando como base una serie de datos de precipitación y temperatura máxima en las estaciones de la costa Ecuatoriana en un periodo mínimo de 20 años, es posible determinar patrones de cambio en ciertas áreas; sin embargo, estas discrepan de las investigaciones pasadas pues no existe una regla general para todas las zonas de la costa, existiendo así áreas en las que el aumento de la precipitación tiene una tendencia creciente marcada y en otras donde esta tendencia no tiene mayor importancia, en el caso de la temperatura es muy bajo el de grado de cambio. Estas diferencias están muy relacionadas con los factores de ubicación geográfica, clima, altitud, cercanía al mar de las estaciones meteorológicas.

Se debe tomar en cuenta que las series de datos existentes no se encuentran homogenizadas o completas en su totalidad y requieren de un tratamiento previo al análisis del cambio climático, para lo cual es necesario determinar la correlación existente entre la temperatura y la precipitación o entre sí respectivamente con las diversas estaciones de estudio, dicho proceso es indispensable para la presentación y determinación de patrones reales y además determinar el nivel de incertidumbre de los resultados obtenidos.