Sequías reconstruidas en los últimos 600 años para el noreste de México*

Reconstructed droughts in the last 600 years for northeastern Mexico

Julián Cerano Paredes^1§, José Villanueva Díaz¹, Ricardo David Valdez Cepeda², Jorge Méndez González³ y Vicenta Constante García¹

¹ Centro Nacional de Investigación Disciplinaría en Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera. INIFAP. Gómez Palacio, Durango, México. C. P. 35140. Tel. 01 871 1590104 y 159 01 05. ^§ Autor para correspondencia: cerano.julian@inifap.gob.mx.

³ Departamento Forestal. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Saltillo, Coahuila. (jorgemendezgonzalez@gmail.com).

* Recibido: abril de 2011
Aceptado: junio de 2011

Resumen

La generación de series paleoclimáticas con base en técnicas dendrocronológicas, permite el análisis histórico de la variabilidad climática. La dendrocronología constituye una excelente alternativa cuando se dispone de bases de datos instrumentales de extensión corta, que limitan analizar históricamente su variabilidad en el tiempo. El objetivo de este trabajo fue analizar la variabilidad climática de los últimos 600 años para el noreste de México, determinar la periodicidad de eventos hidroclimáticos extremos (sequías) y su impacto en la sociedad, empleando como proxy los anillos de crecimiento de las especies Pseudotsuga menziesi y Pinus cembroides. En este estudio, se analizaron series paleoclimáticas de más de 400 años para el noreste de Coahuila y de 600 años para la región sur de Nuevo León, se reconstruyeron sequías severas que tuvieron un impacto significativo en la disponibilidad de agua, producción agrícola, daños a la ganadería y por consiguiente un impacto socioeconómico. Las sequías en la región noreste de México, para el periodo 1400-2004 presentan una recurrencia de 50 años (p< 0.05); sin embargo, los eventos más intensos se observaron de manera significativa (p< 0.05) a intervalos de 100 años; 1450, 1560, 1660, 1750-1760, 1850-1870 y 1950-1960, ésta última con gran impacto social y económico. La reconstrucción de series paleoclimáticas, brindan información elemental para la modelación de eventos hidroclimáticos extremos, que pueden ocurrir en el futuro bajo diferentes escenarios climáticos, información que permite fundamentar decisiones técnicas para el uso sustentable de los recursos hídricos en esta región.

Palabras clave: dendrocronología, reconstrucción, sequías, sociedad.

The generation of paleoclimate series based on dendrochronological techniques, allows the historical analysis of climatic variability. Dendrochronology is an excellent alternative when the instrumental data bases of short extension are available, that limit to historically analyze its variability over time. The aim of this paper was to analyze the climatic variability over the past 600 years in northeastern Mexico, to determine the frequency of extreme hydroclimatic events (droughts) and their impact on society, using as proxy the growth rings of the species Pseudotsuga menziesi and Pinus cembroides. In this paper, paleoclimate series of over 400 years for the northeastern Coahuila and of 600 years for southern Nuevo León were analyzed, there were rebuilt severe droughts that had a significant impact on water availability, agricultural production, damage to livestock and therefore, a socioeconomic impact. Droughts in the northeastern region of Mexico for the period 1400-2004, have a recurrence of 50 years (p< 0.05); but more intense events were observed (p< 0.05) at intervals of 100 years; 1450, 1560, 1660, 1750-1760, 1850-1870 and 1950-1960, the latter with great social and economic impact. The reconstruction of paleoclimate series provide basic information for modeling extreme hydroclimatic events that may occur in the future under different climatic scenarios; information for substantiating technical decisions for the sustainable use of water resources in this region.

Key words: dendrochronology, reconstruction, droughts, society.

INTRODUCCIÓN

Las sequías están indisolublemente ligadas a la ausencia, retraso o déficit de lluvias, por lo que se pueden definir como la precipitación pluvial significativamente más baja que el promedio o que un valor específico durante un período de tiempo. Dada la frecuencia y la intensidad con que el fenómeno de las sequías se ha hecho presente en nuestro territorio, a lo largo de miles de años, que abarcan tanto la historia como la prehistoria del país, podríamos acotarlas como situaciones relativamente normales dentro de las oscilaciones climáticas propias de esta zona, que se detectan fácilmente en lapsos de una o dos décadas (Sánchez-Santillán, 2001).

Por otro lado, el cambio climático global en los últimos años ha producido alteraciones en los patrones generales del clima, que generan cambios en variables atmosféricas como la precipitación y la temperatura. Si bien estas alteraciones son normales en la climatología terrestre, el problema estriba en la rapidez con que estos cambios se están suscitando en los últimos años, sin dar tiempo a los seres vivos para adaptarse a ellos (Prager y Earle, 2001).

Las reconstrucciones paleoclimáticas además de permitir conocer y analizar la variabilidad hidroclimática a través del tiempo, constituyen un soporte adicional para sustentar las hipótesis de las condiciones climáticas extremas que prevalecieron e interactuaron, magnificando los impactos de carencia de alimentos, brotes epidémicos, mortandad, abandono de pueblos, conflictos sociales y políticos de los grupos humanos establecidos (Acuña-Soto et al., 2002; Therrell et al., 2006; Stahle et al., 2011).

De igual manera, las series paleoclimáticas permiten analizar la variabilidad de fenómenos de circulación general como El Niño Oscilación del Sur (ENSO, por sus siglas en inglés), la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO, por sus siglas en inglés) y como su ocurrencia y efectos han variado a causa del calentamiento global, y a su vez, estos como han modificado las condiciones climáticas, situaciones fuera de la variabilidad climática histórica.

La dendrocronología con base en el fechado exacto de los crecimientos anuales, constituye un proxy para la reconstrucción de variables climáticas como precipitación, temperatura, flujos de ríos, regímenes ecológicos de incendios, etc.; estas reconstrucciones son tan extensas como tan longevos son los árboles. En algunos países del mundo como en los Estados Unidos de América, se han desarrollado reconstrucciones milenarias y en el caso de México, actualmente se cuenta con más de 100 series de tiempo para el norte y centro del país, algunas con extensiones de más de 500 años y un número reducido de cronologías milenarias pero de gran relevancia científica (Stahle et al., 2011).

MATERIALES Y MÉTODOS

El análisis de variabilidad de la precipitación en el tiempo y su efecto en la sociedad del noreste de México, ha sido posible gracias a reconstrucciones paleoclimáticas generadas en la última década, con base en núcleos de crecimiento y secciones transversales de especies arbóreas como Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco y Pinuscembroides Zucc., distribuidas en la Sierra Madre Oriental.

En Sierra de Arteaga, se colectaron muestras de Pseudotsuga menziesii en las montañas El Coahuilón, La Viga, Los Pilares, El Morro y El Tarillal. En la parte media y baja de la Sierra de Zapalinamé, se tomaron núcleos de crecimiento de pino piñonero (Pinus cembroides) de las áreas, Cuauhtémoc, El Diamante y Huachichil. Para el estado de Nuevo León, el área de estudio se ubica en Peña Nevada, donde se trabajó con Pseudotsuga menziesii (Figura 1).

Los núcleos de crecimiento, se identificaron, montaron y pegaron en secciones acanaladas de madera para facilitar su manejo; posteriormente éstas se pulieron con diversos grados de lija (grano grueso a fino, de la 120 a la 1 200); el mismo procedimiento fue utilizado en las secciones trasversales para resaltar sus estructuras de crecimiento. En el Laboratorio de Dendrocronología del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), Centro Nacional de Investigación Disciplinaria Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera (CENID-RASPA) y con el apoyo de un estereomicroscopio trilocular de alta resolución, los anillos se contaron y fecharon al año exacto de su formación, mediante el uso de técnicas dendrocronológicas estándar (Stokes y Smiley, 1968). Una vez fechadas las muestras, cada crecimiento individual de Pseudotsuga menziesii y Pinus cembroides se midió individualmente con un sistema de medición Velmex con una precisión de 0.001 mm (Robinson y Evans, 1980).

El fechado, la calidad de la respuesta climática y la exactitud de la medición de cada anillo se verificó con el programa Cofecha (Holmes, 1983; Grissino-Mayer, 2001). Las tendencias biológicas y geométricas no relacionadas con el clima, se removieron con el programa Arstan, al insertar una curva exponencial negativa o línea recta a la serie de medición y luego al dividir cada valor anual de medición entre el valor obtenido de la curva, maximizando la señal climática (Cook, 1987).

Una vez desarrolladas las cronologías o series de tiempo para cada uno de los diferentes sitios en Sierra de Arteaga (El Coahuilón, La Viga, Los Pilares, El Morro y El Tarillal), Sierra de Zapalinamé en Coahuila (Cuauhtémoc, Diamante y Huachichil) y Peña Nevada, en Nuevo León, se corrió un análisis de componentes principales (PCA, por sus siglas en inglés) empleando el software Statistica, con el objeto de determinar la variabilidad común entre las series y optar por trabajar con series individuales o regionales.

Las cronologías se calibraron con datos climáticos de precipitación de las estaciones más cercanas, datos obtenidos del software Eric III (IMTA, 2000). Se generó un modelo lineal entre índice de anillo y la precipitación observada que, permitió reconstruir la variabilidad de la precipitación para la longitud total de la cronología.

Para un análisis detallado de la variabilidad climática histórica de la región, se siguieron tres etapas: 1) se desarrolló un análisis comparativo entre las series de precipitación reconstruidas; 2) con base en archivos históricos y reconstrucciones paleoclimáticas tanto para el centro como para el norte del país, se analizó el impacto de fenómenos extremos tales como sequías y sus estragos económicos, políticos y sociales producidos en la población del noreste de México; y 3) basados en esta información, la intensidad (precipitación por debajo de la media) y amplitud (número de años sin lluvia por arriba de la media) de las sequías reconstruidas para el noreste de México, se definió el grado de severidad de las sequías.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se desarrollaron nueve cronologías de diferente extensión y alta variabilidad interanual y multianual. Seis de las cronologías fueron de Pseudotsuga menziesii y tres más de Pinus cembroides (Cuadro 1).

El PCA indicó, que todas las cronologías de P. menziesii presentan una misma variabilidad común (PC 1), lo cual puede atribuirse que son áreas en un rango de elevación similar, donde fenómenos climáticos comunes modulan la variabilidad de la precipitación en toda esta región del noreste de México (Figura 2). De igual manera, se observa una misma variabilidad entre las series de P. cembroides (PC 2), debido que son áreas de menor elevación y la especie se desarrolla en condiciones climáticas similares, normalmente de precipitaciones inferiores a 500 mm anuales (Figura 2). Aun cuando se trata de diferentes especies y que se desarrollan en regiones distantes, se observa una misma variabilidad entre las series (r= 0.56; p< 0.0001, n= 302), con mayor relación en periodos específicos, eventos modulados por fenómenos que se extendieron en una mega región.

La variabilidad común entre las cronologías permitió desarrollar series regionales, para Sierra de Arteaga y una más para Sierra Zapalinamé. Aún cuando la cronología de Peña Nevada mostró una variabilidad similar con las series de Sierra de Arteaga, se consideró por separado, dado que representa la serie más extensa. De esta manera, se generaron tres reconstrucciones regionales para analizar la variabilidad climática para el noreste de México (Figura 3).

La reconstrucción de la precipitación para Sierra de Arteaga con una extensión de 3 02 años (1700-2001), indica alta variabilidad interanual y multianual que ha caracterizado la precipitación en los pasados tres siglos en esta región (Figura 3). La reconstrucción de precipitación de 410 años (1595-2004) para Sierra de Zapalinamé, permite observar que esta zona ha estado sujeta a una alta variabilidad hidroclimática histórica (Figura 3). Ambas con una variabilidad común en precipitación (r= 0.6; p< 0.0001).

La reconstrucción de precipitación generada para Peña Nevada, Nuevo León, con una extensión de 603 años (1400-2002), presenta una variabilidad similar a las series de precipitación reconstruidas para el sureste de Coahuila (Figura 3). La extensión de esta serie paleoclimática permite el análisis de sequías de diferente intensidad registradas en el centro del país y su extensión hasta el noreste de México, así como el efecto que produjeron en la sociedad.

Megasequías en el siglo XV y XVI en México

En los últimos seis siglos en el norte de México, se reconstruyeron cinco sequías intensas en los periodos 1438-1460, 1517-1538, 1714-1723, 1866-1876 y 1968-1986 (Figura 4). La longitud de la serie reconstruida permitió determinar la presencia de sequías ocurridas a principios de la época colonial. La sequía reconstruida para el noreste del país a mediados del siglo XV (1438-1460), es conocida para el centro de México como "Megasequía" (Therrell et al., 2004; Stahle et al., 2011) (Figura 4a y b). Esta sequía se inició en 1454 durante el reinado de Moctezuma IIhuicamina, provocó pérdida de cosechas, hambre y mortandad; el emperador autorizó a sus súbditos emigrar, acción inusual en la estricta sociedad azteca (Sánchez-Santillán, 2001).

En la Figura 4, la línea gris de fondo indica la variabilidad anual, la línea horizontal en negro indica la precipitación promedio y la línea flexible de color negro intenso es un spline ajustado a 10 años, que permite observar los períodos secos (precipitación por abajo de la media) y los períodos húmedos (precipitaciones por arriba de le media) (a). Las sequías más intensas y los estragos en la sociedad, se analizan de manera individual para los períodos de la época prehispánica (b), la conquista (c) y otras sequías severas de los últimos tres siglos que han impactado al sector agrícola del noreste de México (d, e y f).

El impacto social de esta sequía durante la expansión del estado Azteca se desconoce, pero sequías reconstruidas a mediados del siglo XV (1452-1455) para el centro de México, la catalogan como una de las mayores calamidades sociales reportadas en la historia azteca, lo cual evidencia la vulnerabilidad de los cultivos y la producción de alimentos en esa época (Therrell et al., 2004; Stahle et al., 2011). La reconstrucción de precipitación para la región noreste de México (Figura 4a y 4b), permite corroborar la intensidad de la sequía y sus efectos hasta el norte del país, estragos similares o mayores a los registrados en el centro de México.

Sequías adicionales se reconstruyeron a principios del siglo XVI (1517-1538) para el noreste de México (Figura 4a y 4c); archivos históricos y estudios paleoclimáticos han determinado el impacto social de esta sequía en el centro del país. El colapso del estado Azteca se dio con la conquista de los españoles en 1521. La intensa sequía en Mesoamérica a principios del siglo XVI (principios de la era colonial) precedida por la llegada de Cortés y que se extendió por 26 años (1514-1539), interactuó con epidemias y favoreció la catastrófica mortandad de la población azteca a consecuencia de la conquista (Acuña-Soto et al., 2002; Stahle et al., 2011).

La población nativa de México experimentó una epidemia tras la conquista europea, la epidemia de viruela de 1519 a 1520, provocó la muerte de 5 a 8 millones de personas (Acuña-Soto et al., 2002). Lo anterior se agudizó ante las condiciones extremas de sequía que asolaban al centro de México y cuyos efectos se extendieron hasta el noreste del país (Figura 4c), donde se reconstruyeron condiciones adversas de sequía durante 22 años (1517-1538), muy similar a lo registrado en la región centro y cuyos efectos pudieron ser de consecuencias graves.

El colapso de la población en México como causa del "cocoliztli" (peste en Náhuatl) enfermedad letal, fue rápido, el cual se puede dividir en dos etapas, la primera que inicia en 1545 con la muerte estimada de 5 a 15 millones de personas, más de 80% de la población nativa de México. Una segunda etapa inicia en 15 76 matando adicionalmente de 2 a 2.5 millones de personas, alrededor de 50% de la población nativa restante, lo anterior magnificado por la pobre producción de alimento ante las extremas condiciones climáticas (Acuña-Soto et al., 2002; Therrell et al., 2006).

Sequías en el siglo XVIII e inicio y mediados del siglo XIX

El periodo de 1714-1723, representa el tercer período seco de cinco eventos de extrema sequía reconstruidos en los últimos 600 años para el noreste de México (Figura 4a y d), que aunque no se dispone de información histórica para conocer el impacto social, se extendió desde el centro del país, donde se reportan sequías severas, hambre y una pobre producción de maíz, en la mayor parte del periodo, y cuyos efectos pudieron ser similares para el noreste de México (Florescano, 1980; 1986; Therrell et al., 2006).

Aún cuando es muy difícil precisar temporalmente el inicio de una sequía, se puede partir de 1785, por ser éste uno de los momentos en que se inició un periodo de malas cosechas en la región del sureste de Coahuila y centro-oeste de Nuevo León, que parece disminuir hasta la mitad de la segunda década del siglo XIX (García-Hernández, 1997) (Figuras 3 y 4), y que además, a partir de este período, se dispone de información histórica documentada para el noreste de México, que permite analizar el impacto de fenómenos climáticos extremos en la población (Figura 4a).

En este intervalo de falta de alimento, destaca el periodo 1785-1786, donde se registró una de las sequías más intensas que asoló el centro de México y que provocó escasez de cosechas y de alimentos, periodo conocido como "El Año del Hambre" (Swam, 1981; Florescano, 1986) (Figura 4a). Este evento se describe como el mayor desastre en la historia de la agricultura colonial, registrándose impactos severos no solo en México, si no que se extendió hasta el suroeste de los Estados Unidos de América (Florescano, 1980; Therrell et al., 2006).

Florescano y Swam (1995) mencionan que antes de la guerra de independencia en 1810, el descontento social aumentaba en el norte y centro de México, debido a los altos precios del maíz, sequías y hambre, lo cual contribuyó como un posible detonante de la guerra de independencia.

Sequías en la segunda mitad del siglo XIX

El período de 1850-1884 reconstruido como una intensa sequía con impacto en gran parte del país, pero con efectos drásticos principalmente en la parte norte de México (Figuras 3 y 4a y e). Durante los años cincuenta, los periódicos difundían información como la noticia procedente de Sinaloa, sobre la muerte diaria de 500 cabezas de ganado por la sequía, la década de los sesentas parece más prodiga que las anteriores en lo que se refiere a fenómenos climatológicos adversos (Figura 4), durante este periodo, los estados de Nuevo León, Coahuila, San Luís Potosí, Aguascalientes y Durango, comunicaron carestía de semillas (Escobar-Ohmstede, 1997).

Sequías en el siglo XX

Uno de los periodos más importantes de analizar por sus efectos ocasionados, por las intensas sequías en el noreste y en general en todo el país, es la sequía de mediados del siglo XX (Stahle et al., 2009). Las intensas sequías de la década de 1950 y mediados de 1960 (1945-1965), fueron eventos secos igual periodo 1850-1884, han impactado severamente la región norte de México (Seageret al., 2009) (Figuras 3, 4a y 4f). La década de 1950, se considera como sequía extrema que impactó a México y gran parte del suroeste de los Estados Unidos de América (Florescano, 1980).

Recurrencia de sequías en los últimos 600 años

Con base en el análisis de las series de precipitación reconstruida para Sierra de Arteaga y Sierra de Zapalinamé en el estado de Coahuila, y Peña Nevada en el estado de Nuevo León, se observa una frecuencia de sequías severas cada 100 años (1450, 1550, 1650, 1750, 1850 y 1950), durante los últimos 600 años y sequías menos intensas cada final de siglo (Figura 5); sin embargo, al considerar ambas frecuencias, los eventos registran una recurrencia de 50 años en promedio.

En Sierra de Arteaga, Coahuila (a); Sierra de Zapalinamé, Coahuila (b); y Peña Nevada, Nuevo León (c) de la Figura 5, muestran una variabilidad común en la precipitación y permiten analizar la recurrencia de extensas e intensas sequías cada mediado de siglo, con un fuerte impacto social y económico en la población.

Un análisis espectral permitió identificar a las frecuencias significativas (p< 0.05) de 52, 59 y 100 años, al involucrar las series de precipitación reconstruidas que comprenden los últimos 600 años (Figuras 6). En la Figura 6a del estado de Coahuila, indican frecuencias significativas (p< 0.05) de eventos ocurridos durante los últimos 400 años (1600-2004); y la Figura 6b de Peña Nevada, Nuevo León, indica frecuencias significativas (p< 0.05) durante los últimos 600 años (1400-2002).

Estudios para el centro de México, sobre las sequías en el periodo azteca mediante la interpretación de los códices, han permitido conocer el gran énfasis de la cosmología azteca en predecir eventos naturales en su calendario, asignando un nombre a un evento importante, destacando "El Año del Conejo", evento asociado con la presencia de eventos catastróficos tales como hambre y muerte, con un ciclo identificado en su calendario de 52 años (Therrell et al., 2004).

Durante el imperio azteca se identificaron 13 eventos de El Año del Conejo (882, 934, 986, 1038, 1090, 1142, 1194, 1246, 1298, 1402, 1454, 1505 y 1558) entre 882 y 1558. Series de índice anillo de crecimiento tanto del norte (Cleaveland et al., 2003) como del centro del país (Therrell et al., 2004), indican que el valor promedio de los años anteriores a El Año del Conejo fueron significativamente menores de lo normal, que indica sequías y una pobre producción de maíz. El ciclo de los años El Conejo puede coincidir con el fin de la era de los aztecas.

Para el noreste de México, la serie de precipitación reconstruida que comprende el periodo de 1400-2004, muestra claramente una disminución significativa de la precipitación en los años 1402, 1454, 1505 y 1558 (Años del Conejo), lo que representa evidencia que los fenómenos extremos como sequías, no han sido eventos localizados en el centro del país, por ser donde se dispone de la mayor información histórica, sino que se extendieron hasta el noreste de México y hasta la fecha se registran en periodos que fluctúan de 52 a 59 años (Figuras 6a y 6b).

Las frecuencias de 4 y 7 años (Figuras 6a y 6b) son asociadas al fenómeno El Niño Oscilación del Sur, pues se presenta con un periodo errático de 2 a 7 años (MacMinowski y Tziperman, 2008), fenómeno de impacto global que provoca sequía e inundaciones en diferentes regiones cuando ocurre.

CONCLUSIONES

La reconstrucción de la variabilidad de la precipitación para los últimos 600 años en el noreste del país, permitió determinar una recurrencia significativa (p< 0.05) de eventos hidroclimáticos extremos (sequías) en frecuencias de 50 y 100 años, estas últimas con efectos más severos en la disponibilidad de agua, disminución de la producción agrícola y por consiguiente estragos económicos y sociales significativos en la población. De igual manera, se determinaron frecuencias significativas (p< 0.05) de eventos extremos que pueden estar asociadas a la actividad solar y otras a la variabilidad de El Niño Oscilación del Sur.

Es importante considerar los períodos de recurrencia observados en la variabilidad climática reconstruida, ya que estos eventos se han presentado desde inicios del siglo XV a finales del siglo XX. Si las tendencias observadas continúan como en los últimos seis siglos, existe la posibilidad de que el país se vea asolado por una nueva sequía a mediados del siglo XXI, sin dejar de lado, que estos fenómenos se pudieran magnificar y presentarse de manera prematura influenciados por el cambio climático.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue desarrollado gracias al financiamiento otorgado a través de fondos del Instituto Interamericano para Investigación del Cambio Climático (IAI), proyecto CRN # 2047, a su vez financiado por el US/National Science Foundation (Grant GEO-0452325).

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