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ESTRATEGIAS DE DESARROLLO ENERGÉTICO EN LOS MERCADOS REGIONALES INTEGRADOS Curso XVI sobre Economía Energética Montevideo, 1996 Editores Amalio Saiz de Bustamante Ventura Nunes Vicente Gil Sordo
España
ESTRATEGIAS DE DESARROLLO ENERGETICO EN LOS MERCADOS REGIONALES INTEGRADOS
Ponencias del Curso XVI sobre Economía Energética celebrado en Montevideo, Uruguay Septiembre 9-17, 1996
Editores
Amalio Saiz de Bustamante,
Universidad Politécnica de Madrid
Madrid, España Ventura Nunes, Universidad de la República Montevideo, Uruguay Vicente Gil Sordo, Unidad Eléctrica, S.A.
Madrid, España
1.7. PREDICCIÓN CLIMÁTICA EN EL SUDESTE DE SUDAMÉRICA José Luis Genta
Universidad de la República, Uruguay
1. INTRODUCCIÓN Uruguay se encuentra en una de las regiones donde el clima está fuertemente impactado por las anomalías de la temperatura de la superficie del mar en el Océano Pacífico (El Niño Oscilación Sur). Esta teleconexión, permite en muchos casos predecir con meses de antici-
pación y altos niveles de significación, las precipitaciones y caudales de la. región. Recientemente se ha constatado, que además de la oscilación de El Niño,
de 4 a 5 años de período, se insinúan oscilaciones de mayor período, 65 a 70 años, en las anomalías de temperatura del Océano Pacífico ecuatorial central, que también están correlacionadas con las anomalías de los caudales de los ríos de la Cuenca del Plata. Este documento fue elaborado a partir de los trabajos realizados por el Grupo de Dinámica de la Atmósfera y el Océano (GDAyO) del Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (IMFIA), Facultad de Ingeniería, Uni-
versidad de la República, Uruguay. El GDAyO
está también
integrado por los
Ings. G. Pisciottano, A. Díaz, G. Cazes y R. Terra, y tiene como asesor científico al Dr. C.R. Mechoso (UCLA), quien es también Profesor Libre de la Facultad de Ingeniería.
143
;
2.
PREDICCIÓN
ASOCIADA A EL NIÑO
OSCILACIÓN
SUR
Las posibilidades más recientes de predicción climática (meses) en el Uruguay y en la región, están relacionadas con el forzante de la atmósfera que es la Oscilación Sur «El Niño», en el Pacífico Tropical Ecuatorial Central, expresado a través de anomalías de presiones en las estaciones de Darwin y Tahiti (Indice SO),
o de las Temperaturas de la Superficie del Mar (TSM) en el Pacífico Ecuatorial Central, expresadas a través del Indice de la región de Wright y la región Niño 3. Las Figuras 1.7.1 y 1.7.2 dan una descripción de la oscilación sur en sus fases extremas (El Niño fase cálida y La Niña fase fría).
En las Figuras 1.7.3 y 1.7.4 se presentan las teleconexiones entre las fases extremas de la oscilación sur: El Niño - La Niña, y las anomalías de precipitación
en determinadas regiones del planeta. El Uruguay forma parte la región que se denominó Sudeste de Sud América (SSA), que se caracteriza por presentarse anomalías húmedas asociadas a la fase cálida de la oscilación (El Niño, EN), y anomalías secas asociadas a la fase fría (La Niña, LN). El GDAyO, con financiamiento de la empresa estatal de electricidad (UTE),
estudió en forma más detallada la teleconexión en el Uruguay y en particular en la cuenca de Rincón de Bonete. Se utilizaron para ello 86 estaciones de la red
pluviométrica nacional de la Dirección Nacional de Meteorología. Los resultados del estudio se presentan en las Figuras 1.7.5 y 1.7.6, donde se observa la existen-
cia de dos períodos asociados a cada fase: EN - Nov-Dic-Ene del año O y Mar-Abr-May-Jun-Jul del año 1 LN - Oct-Nov-Dic del año O y Mar-Abr-May-Jun-Jul del año 1
siendo el año O el año en que se desarrolla la fase extrema. En la Figuras 1.7.7 y 1.7.8 se observa el nivel de significación de la correlación, entre los años 1914 y 1977: en el período Nov-Dic-Ene 11 de 15 años de
EN tuvieron precipitaciones por encima de la media, y en el período Oct-NovDic 12 de 13 años de LN tuvieron precipitaciones por debajo de la media. Dado que para la caracterización de un año como El Niño o La Niña se deben cumplir muchas condiciones, no siempre predecibles con suficiente ante-
lación, se encaró por parte del GDAyO el análisis de la correlación entre las anomalías de la TSM del Océano Pacífico y las precipitaciones en la Cuenca de Rincón de Bonete. El estudio se realizó considerando
en los años en que
las anomalías
de
TSM es mayor de 5 décimas de grado celsius (Indice de Wright, 50) en algunos meses (p.e.: Set-Oct) como queda condicionada la precipitación de meses posteriores (p.e.: Nov-Dic), en la Figura 1.7.9 se presenta un ejemplo, donde se pue-
144
den comparar los cuartiles de probabilidad sin considerar las TSM (distribución de la serie histórica completa) con las distribuciones de precipitación de los años en que se cumple la anomalía en las TSM.
circulación
pane
CIRCULACION
vertical en
DE WALKER
el Ecuador
A
Figura 1.7.1 Patrón de circulación típica.
circulación del aire en un plano vertical en el Ecuador
Pl nas más caliente. [AY mar más frío
Posición de altas presiones típicas
"vientos superficiales
de verano Figura 1.7.2 Circulación durante «El Niño».
145
40H
0
—60N
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20N p
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Representación esquemática de las precipitaciones relacionadas con la oscilación Sur «El Niño» basado en un análisis detallado de las regiones.
Figura 1.7.3 Esquema de áreas con una señal de precipitación consistente con la oscilación Sur «El Niño».
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Representación esquemática de las precipitaciones relacionadas con índice oscilación Sur alto basada en el análisis de precipitaciones y series históricas.
Figura 1.7.4 Esquema de áreas con una relación de precipitación consistente con un índice de oscilación Sur alto «La Niña».
146
PERC - GAMMA
9 0 Jedi
20 TITS año
ride
dd
dec
TT NIT NFS DT ET (0) mes año (+)
20
20
Figura 1.7.5 El Niño/Datos de 86 estaciones pluviométricas. Uruguay (años 1914 a 1977).
PERC - GAMMA
20
Figura 1.7.6
Aedes
LAA
20
A.
20 TT año
ATEN FS DT 337 (O) mes año (+)
Indice SO alto/Datos de 86 estaciones pluviométricas.
20
Uruguay (años 1914 a 1977).
147
40 30”
o
¡PERC - GAMMA
207
“07 -207 -307 -40
L
10
L
l
20
30
l
l
_40 50 ANOS DESDE 1900
pos
60
70
-40
80
Figura 1.7.7 Datos de 86 estaciones pluviométricas Uruguay/Nov (0) - Ene (+) (años 1914 a 1977). 40
L o
PERC - GAMMA
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= 107] -207 -307 -40
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L
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AÑOS DESDE 1900 Figura 1.7.8
Datos de 86 estaciones pluviométricas Uruguay/Oct (0) - Dic (0) (años
148
1914
a 1977).
CUENCA
RINCON NIVEL
DE
BONETE
DE SIGNIFICACION
95%
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Enero
Enero
1996
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Enero
Enero
1995
1996
6 Meses adelante LE
T
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Y
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Enero . 1997
9 Meses adelante
Y
Y
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2084
*
2557 3057 3557 oS
Sw
SóW
S5w
57W
56w
55
54W
53w
S52W
SIW
SON
49W
48W
Figura 1.7.13. Panel superior: correlaciones entre la temperatura superficial del mar en el Océano Atlántico (TSM_A) y la serie de tiempo asociada al primer modo canónico de TSM_A para AbrilJunio en el período 1946-1980. Panel inferior: correlaciones entre las precipitaciones en Uruguay y Río Grande do Sul (P_URS) y la serie de tiempo asociada al primer modo canónico de P_URS para Abril-Julio en el período 1946-1980. En ambos paneles las áreas sombreadas indican valores significativos al 95%. 154
6. COMPARACIÓN PERIODOS
DE LAS MEDIAS
DE CAUDALES
EN DIFERENTES
Analizando diferentes ríos de la cuenca del Río de la Plata: Paraná, Para-
guay, Uruguay y Negro, se ha observado en los últimos 25 años un incremento sensible de los caudales. Tabla 1.7.1
Negro Magdalena
y
Colorado
Características de cuencas de rios analizados
ón de Calamar
ñ 10 N
5 75 W
Lee Ferry Áriz
37 N
11 wW
39.700. 257.438
o) y 01/1940-12/1991
289.562
01/1922-12/1994
Los cambios en las medias anuales se evidencian calculando la media móvil centrada de 30 años de la serie anual de caudales, ver Figura 1.7.14.
THIRTY—-YEAR Streamflow
CENTER
/
Annual
RUNNING
Std.
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5
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1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
YEAR
Figura 1.7.14 Media movil de 30 años de caudales de rios del SSA.
155
Las variaciones de los ciclos anuales de caudal, se analizó comparando un
un primer período hasta el año 1940 de forma de no incluir la larga sequía de los años 1943, 44 y 45 que se presentó en algunos de los ríos y en un segundo período que se tomó a partir de 1970, lo cual puede considerarse un tanto arbitrario, no obstante de esa forma se toma suficientemente lejano de la década del 40. Las diferencias en los ciclos anuales medios de cada período se manifiestan en los
- km*/mes
km*/mes
km*/mes
km*/mes
gráficos de la Figura 1.7.15.
Figura 1.7.15. Ciclos anuales de los caudales de los rios del SSA
156
7. TELECONEXIONES OBSERVADAS ENTRE LA SST DEL OCÉANO PACÍFICO TROPICAL CENTRAL Y LOS CAUDALES DE LOS RIOS DEL SSA
Se consideró la anomalía de la temperatura de la superficie del mar en el Océano Pacífico Ecuatorial Central a través del Indice de Wright (1881-1986) y de la región Niño 3 (1987-1995), se la denominó «índice WIN3», y se expresó en *Cx100.
La correlación entre las series anuales de caudal y el índice WIN3, es más alta en los ríos Uruguay y Negro, quienes tienen sus cuencas integramente en la región SSA fuertemente condicionado por el ENSO (El Niño Oscilación Sur), ver
la siguiente tabla. Tabla 1.7.2 Correlación: Caudal - Anomalía de SST (WIN3)
Las medias de 30 años son normalmente utilizadas en hidrología y meteorología para caracterizar y comparar las variables hidrometeorológicas (definir el clima). Para la comparación de los caudales de los diferentes ríos y las anomalías de temperatura (índice WIN3) se formaron las medias móviles de 30 años (MM30a)
normalizadas, Figuras 1.7.16 y 1.7.17.
-0.2 0.3 0.4
1880
Figura 1.7.16.
1900
1920
1940 YEAR
1960
1980
2000
Comparacion de MM30a de caudales de los rios Negro, Uruguay y Magdalena y TSM del Oceano Pacifico.
157
ARANA
ARAGUAY
0.2 —0.3
-0.4 —0:5 =0.6
1880
Figura 1.7.17.
1900 -
1920
1940 YEAR
1960
1980-
2000
Comparacion de MM30a de caudales de los rios Parana, Paraguay y Colorado y TSM del Oceano Pacifico.
Se encontró una fuerte correlación de los ríos de Sud América, influencia-
dos por el ENSO, incluido el Río Magdalena que tiene una respuesta significativa al ENSO pero de signo opuesto a los ríos del SSA, ver Tabla 1.7.2 y Figura 1.7.16. Por el contrario los caudales del Río Colorado (USA) presenta una baja correlación, ver Tabla 1.7.2 y Figura 1.7.17. Para la cuantificación de los cambios observados, se consideró la media y
la desviación típica (D.TIP) de la series anuales de caudal, y la diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de la series de la medias móviles de 30 años de los caudales (Mm.MM30), tal y como puede observarse en la siguiente tabla. Tabla 1.7.3
DPS
Evolución de las series de caudales anuales
E
OS
:
Mm M.M.30
5,2
42,8
32,5
80,7
0,6
TA
Mm/MED (%)
30
29
27
21
8
57
158
8. CONCLUSIONES
El Uruguay y más en general la región del Sudeste de Sud América se encuentra fuertemente influenciada por la temperatura de la superficie del mar de los océanos. E La alta correlación entre las anomalías de temperatura del Océano Pacífico (ENSO) y las precipitaciones del SSA, ver Figuras 1.7.3 a 1.7.8, ha permitido encarar la predicción climática (precipitaciones) en períodos de meses y en muchos casos con una alta significancia estadística, ver Figuras 1.7.5 a 1.7.9.
Cuando el forzante es el ENSO la predicción de precipitaciones se puede realizar, utilizando a su vez una predicción de la temperatura del Océano
Pací-
fico Tropical Central, ver Figura 1.7.10. Es auspiciante los resultados encontrados asociando anomalías de temperatura en el Océano Atlántico con anomalías de precipitación en una región del SSA, ver Figuras 1.7.12 y 1.7.13, asi como la búsqueda de otros forzantes. Si bien el régimen anual de precipitación es diferente en las cuencas de los
principales ríos del SSA, las tendencias indicadas en la Figura 1.7.14 muestran una similitud de comportamiento interdecádico de los caudales, que va más allá de esas diferencias. Esto nos permite esperar un cambio similar en el clima de la región (caudales).
El hecho que las cuencas tengan un comportamiento similar en cada período y que se hayan en «fase» con las oscilaciones de la temperatura de la superficie del mar, sugiere que una parte importante de las tendencias interdecádi-
cas de los caudales se pueda explicar por la existencia de oscilaciones climáticas de baja frecuencia, incluso en el río Magdalena que tiene una correlación negativa con la temperatura del Océano Pacífico Tropical Central. Considerando la posible oscilación de 65 a 70 años de período, en los 30 años que tienen como centro los años de la decada de 1940 se tuvo un caudal medio sensiblemente inferior al caudal medio de los 30 años centrados en el año 1980. En la Tabla 1.7.3 se refleja la magnitud del cambio, observando que la amplitud de la «onda» representa un valor próximo a la desviación típica de la serie anual de caudal y que representa un porcentaje importante de la media, últi-
ma fila de la tabla. En la planificación de los recursos asociados a caudales (generación hi- : droeléctrica, etc.) y en el diseño de obras hidráulicas (por ejemplo hidrovía) se. debe considerar que en las primeras tres décadas del próximo siglo los caudales promedios pueden ser sensiblemente menores a los de los últimos 30 años. También el ciclo anual puede cambiar en forma significativa, ver Figura 1.7.15.
159
9. AGRADECIMIENTOS
Las actividades realizadas para la obtención de los resultados presentados en este trabajo fueron relizadas bajo financiamiento de la Comisión Sectorial de Investigación Científica de la Universidad de la República,
la empresa eléctrica
nacional UTE y el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de Uruguay. Se agradece la colaboración del Ing. Federico Charbonnier para la edición final del presente trabajo.
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