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Modelo empirico para prevision de la temperatura superficial del mar peruano.

Resumen

En el presente trabajo se estudia un modelo empirico basado en el volumen de agua calida en el Pacifico ecuatorial que se aplica para hacer previsiones de temperatura superficial del mar frente a Peru, lo cual sirve como una herramienta de alerta temprana de los efectos de El Nino. La relacion del volumen de agua calida con la profundidad de la isoterma de 20[grados]C es mayor en el Pacifico central en la latitud cero. Los cambios de este volumen afectan despues varios meses la temperatura superficial del mar frente a Peru, particularmente cuando este volumen presenta anomalias positivas. El modelo logra estimar el momento en que se inicia el aumento de temperatura superficial del mar asociado a los efectos de El Nino en la Region Nino 1 costera, el momento de ocurrencia del pico de los eventos, y las tendencias a mediano plazo.

Palabras claves: Modelo empirico, volumen de agua calida, Pacifico Ecuatorial, temperatura superficial, El Nino.

Empirical model for forecast the Peruvian sea surface temperature

Abstract

In the present work an empirical model based on the warm water volume in the Equatorial Pacific Ocean is studied as a tool to forecast variations of sea surface temperature off the coast of Peru, which will be useful as a tool for giving early warnings of El Nino effects. The relation between the warm water volume and the depth of the 20[degrees]C isotherm is greater in the Central Pacific along latitude 0[degrees]. Several months later the changes of this volume affect the sea surface temperature off Peru particularly when its anomalies are positive. The model estimates the time when sea surface temperature begins to rise associated with El Nino effects in the coastal Nino 1 Region, the time when the event peaks, and the medium term trends.

Keywords: Empirical model, warm water volume, Equatorial Pacific Ocean, surface temperature, El Nino

Introduccion

El Nino-Oscilacion del Sur (ENOS) es un evento oceano-atmosferico de macro-escala, recurrente en una escala de tiempo interanual, que produce impactos en varias regiones del mundo, en particular la region oriental del Pacifico ecuatorial la cual es mas la afectada. Numerosos trabajos de investigacion se han realizado con el fin de poder predecir el evento no solo por el interes cientifico sino tambien por su enorme implicancia socioeconomica (Arntz y Fahrbach 1996).

Una de las primeras hipotesis sobre ENOS fue la postulada por Bjerknes (1969) quien sostuvo que el evento es el resultado de interacciones oceano--atmosfericas en el Pacifico tropical y que los vientos alisios son producto del gradiente termico Oeste--Este del oceano. Estos vientos, por su parte, contribuyen a fortalecer este gradiente termico, produciendo un mayor enfriamiento de las masas de aguas del Pacifico Este. Otras hipotesis bastante aceptadas (Cane y Zebiak 1985 y Wyrtki, 1986) propusieron que hay una recarga de agua calida antes de un El Nino y que despues del evento el contenido de calor es bajo y esto equivale a La Nina. La recarga de agua calida se puede considerar como la expansion de la piscina caliente del Oeste. Esta expansion esta confinada al Pacifico Oeste y se observa principalmente en el espesor (vertical) de la region caliente asi como en el sentido meridional (McPhaden 2003). La expansion zonal es minima debido a que la piscina caliente del Oeste tiene la masa continental como limite en el Oeste, mientras que por el Este es contenida por los vientos alisios, los cuales incluso se intensifican en el sentido zonal hacia el Oeste debido a un aumento en la gradiente termica zonal. En el caso de intensificarse los vientos alisios, la extension zonal de la piscina caliente disminuiria. Al ocurrir El Nino, esta piscina caliente o agua calida se desplaza hacia el Pacifico Este. Dado que existe una demora en el traslado de agua calida del Oeste hacia el Este, es posible que el analisis de su movimiento sirva como herramienta para la prevision de la temperatura en el Pacifico Este, y en especial frente a Peru. A pesar de que esta relacion pueda estar afectada por otros procesos fisicos, es necesario explorar su efectividad como herramienta de prevision.

Los cambios espaciales de esta agua calida se hacen evidentes por su avance hacia el Este lo cual resulta en la profundizacion de la termoclina conforme se expande hacia esa direccion, por lo que es importante identificar el punto zonal donde el cambio de la profundidad de la termoclina esta mas relacionado al inicio de un El Nino. Al realizar este analisis se debe considerar que los flujos meridionales que convergen o divergen en el ecuador tambien influyen en la profundidad de la termoclina. Es posible que estos flujos en algun momento puedan configurar el oceano ecuatorial de tal manera que el sistema oceano--atmosfera responda con un El Nino ante pulsos de vientos del Oeste.

El desplazamiento de agua calida del Oeste hacia el Este asociado a El Nino, se puede iniciar hipoteticamente por ondas Kelvin dependiendo del estado del oceano en el momento que se producen. Estas ondas pueden ocurrir por pulsos de vientos hacia el Este en el Pacifico Oeste asociados ala oscilacion Madden--Julian, o por el reflejo de una onda Rossby a la altura de la linea ecuatorial. El Pacifico Oeste y Central es muy sensible a cambios de temperatura y un ligero calentamiento debilita (fortalece) de inmediato el componente zonal de los vientos que soplan hacia el Oeste (Este). Esto da inicio a una retroalimentacion positiva entre los vientos alisios y la temperatura superficial del mar (TSM), de modo que el aumento de TSM debilita los vientos lo cual permite un desplazamiento de agua hacia el Este y por ende un nuevo incremento de la TSM.

[FIGURA 1 OMITIR]

Entre los posibles indicadores de El Nino, el desplazamiento de agua calida en el Pacifico ecuatorial se identifica en este trabajo como un indice oceanico para estudiar la prevision y evolucion del evento. Se considera estudiar este indice a traves del volumen de agua calida (VAC) descrito inicialmente por Meinen y McPhaden (2000).

El VAC ha sido definido como el agua de mar con temperatura mayor a 20[grados]C entre latitudes 5[grados]S-5[grados]N y longitudes 120[grados] E-80[grados]W (Meinen y McPhaden, 2000). Es importante notar que el desplazamiento vertical de las isotermas es fundamental en la expansion del VAC, a pesar de que sea solo del orden de algunos metros. El VAC cubre una zona muy extensa del Pacifico ecuatorial por lo que una pequena variacion vertical de su limite inferior (la isoterma de 20[grados]C), produciria un gran cambio del VAC.

[FIGURA 2 OMITIR]

El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un modelo empirico para la prevision de la Temperatura Superficial del Mar (TSM) en la Region Nino 1. Dicho modelo se basa en la hipotesis de que el volumen de agua calida en el Pacifico ecuatorial esta directamente relacionado a El Nino y afecta con un desfase temporal a la TSM frente al Peru.

Materiales y metodos

Se definieron dos zonas de estudio:

i) La zona del Pacifico Ecuatorial, dentro del cual esta definido el VAC, se extiende entre las latitudes 5[grados]S-5[grados]N y las longitudes 120[grados]E-80[grados]W (Fig. 1).

ii) La zona original de la Region Nino 1 se extiende entre las latitudes 10[grados]S-5[grados]S y las longitudes 90[grados]W-80[grados]W El modelo utiliza los datos registrados por las estaciones coste ras de IMARPE (Paita 05[grados]04'S, San Jose 06[grados]46'S, Chicama 07[grados]41'S, Chimbote 09[grados]04'S). Por tal motivo los resultados del modelo son mas representativos de la franja costera de la Region Nino 1, que en este trabajo fue denominada Region Nino 1 costera (Fig. 2).

Se utilizaron las siguientes variables:

i) Profundidad de la isoterma de 20[grados]C (Z20, en m). Esta variable se obtuvo de las boyas del proyecto conjunto Tropical Atmosphere Ocean project (TAO) l Triangle Trans-Ocean buoy Network (TRITON). Dicho proyecto es operado por la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de Estados Unidos y Japan Marine Science and Technology Center (JAMSTEC) de Japon. La profundidad de la isoterma de 20[grados]C es calculada de perfiles de temperatura utilizando una interpolacion lineal de profundidad versus temperatura. La distancia maxima entre temperaturas es 50 m, siendo tipicamente 20 o 25 m (TAO 2005). Se trabajo con todas las boyas del proyecto TAO l TRITON entre 05[grados]S y 05[grados]N, entre enero 1980 y octubre 2003, a intervalos diarios. La informacion de cada boya fue organizada en archivos separados donde se procedio a calcular promedios mensuales, promedios patrones y anomalias mensuales.

ii) Volumen de agua calida (VAC, en [10.sup.14] [m.sup.3]). El VAC se define como el agua sobre la isoterma de 20[grados]C, por ubicarse en el centro de la termoclina ecuatorial que divide la capa calida superficial, del agua fria subsuperficial (Kessler 1990 en Meinen y McPhaden 2000). Su extension horizontal y vertical se haya a partir de la Z20. Los datos de la serie VAC observada de enero 1980 a mayo 2003 fueron proporcionados por M. J. McPhaden (com. per. 2002).

iii) Temperatura superficial del mar de la Region Nino 1 costera (TN1c, en [grados]C). Se promediaron las temperaturas de 4 estaciones costeras (Paita 05[grados]04'S, San Jose 06[grados]46'S, Chicama 07[grados]41'S, Chimbote 09[grados]04'S) proporcionadas por la Direccion de Oceanografia Fisica del IMARPE. En el campo, la TSM se registra 3 veces por dia en el muelle de cada estacion costera. Se trabajo con datos mensuales desde enero 1980 hasta octubre 2003, empleando una regresion lineal con la estacion mejor correlacionada para completar los datos faltantes de cada serie. Los datos de la estacion de San Jose tuvieron que ser completados hacia atras debido a que las observaciones recien iniciaron en enero 1991. El metodo de interpolacion empleado fue la descomposicion y desestacionalizacion de las series, seguidas de una regresion lineal entre las estaciones mejor correlacionadas.

Analisis de datos

El desarrollo del modelo se realizo siguiendo los procedimientos similares a los usados por Meinen y McPhaden (2000). Se estimo una relacion entre el VAC y la Z20, para lo cual es importante examinar el rol de la isoterma de 20[grados]C en distintos puntos del oceano Pacifico ecuatorial, con el fin de hallar su relacion exacta con la variacion del VAC. Con este fin se calcularon las correlaciones cruzadas a diferentes rezagos entre el VAC y la serie de Z20 para todas las boyas TAO ubicadas en el Ecuador (latitud 0[grados]), registrandose la mayor correlacion de cada longitud.

Luego se estimo una relacion entre la anomalia del VAC (AVAC) y la anomalia de la temperatura en la Region N1c (ATN1c). Las previsiones de la ATN1c hasta julio de 2004 fueron clasificadas en 5 condiciones mensuales con rangos equitativos (fria, neutra, calida debil, calida moderada y calida fuerte). La base de datos y los algoritmos del modelo se implementaron usando la hoja de calculo Excel.

Resultados

Inicialmente se busco simular el VAC a partir de los datos de Z20 de una boya o combinacion de boyas en el Pacifico ecuatorial. Teniendo en mente que el VAC es dependiente de Z20 se busco ademas un retraso en la respuesta del VAC, de tal manera poder predecir acorto plazo la variable. Se realizaron correlaciones cruzadas entre el VAC y la serie de Z20 de todas las boyas en latitud 0[grados]N. El coeficiente de determinacion ([r.sup.2]) para cada boya se muestra en la Tabla 1.

La Z20 en las boyas de 180[grados]W, 170[grados]W, y 155[grados]W, es decir aquellas ubicadas en el Pacifico central, son las que muestran los mas altos [r.sup.2] con el VAC, lo que indica que las oscilaciones de Z20 en los extremos del Pacifico probablemente se deban a procesos locales de corta duracion que no influyen el VAC.

Se busco mejorar el [r.sup.2] utilizando combinaciones de 2 0 3 boyas en una misma zona incluyendo las boyas de latitudes 2 a 5[grados] norte y sur. Zonalmente Z20 en el Pacifico central mostro el mas alto [r.sup.2] con el VAC, mientras que meridionalmente fue en latitud cero. El mayor [r.sup.2] con el VAC lo mostro el promedio de Z20 registrado en las boyas de latitud 0[grados]N y longitud 180[grados]W, 170[grados]W y 155[grados]W, que con Z20 rezagado 2 meses presento un [r.sup.2] de 0,7714.

[FIGURA 3 OMITIR]

El modelo inicial que se utilizo con la combinacion de boyas 0[grados]N y 180-170-155[grados]W fue:

[y.sub.t] = [0,0642x.sub.t-2] + 17,661

donde: [ys.ub.t], es el VAC, x es la Z20 en o[grados]N y 180-170-155[grados]W

Se empleo este modelo para obtener una serie del VAC simulado y se comparo con el VAC observado. Los promedios mensuales de los errores mostraron una marcada estacionalidad, siendo positivos en los meses de primavera y verano austral (noviembre a marzo) (Fig. 3).

Esto implica que existe algun factor con comportamiento estacional que afecta la relacion entre la Z20 en el Pacifico central y el VAC por lo cual se decidio separar la serie en dos partes: la primera parte abarco los meses de noviembre a marzo y la segunda parte de abril a octubre. El procedimiento fue repetido y se obtuvo un [r.sup.2] de 0,7881 para noviembre-marzo y un [r.sup.2] de 0,8324 para abril-octubre. El VAC que se simulo empleando estos dos modelos tuvo un mejor ajuste con el VAC observado.

[FIGURA 4 OMITIR]

Para minimizar el error en la simulacion del VAC, se sustrajo el promedio mensual del error respecto a la serie original. Esto disminuyo el valor maximo, minimo y el promedio del error, mejorando el ajuste con el VAC observado. Los modelos que se aplicaron finalmente para la estimacion del VAC fueron:

Para noviembre-marzo

[y.sub.t] = 0,0606 [x.sub.t-2] + 17,787 - [[bar.e].sub.m]

Para abril-octubre

[y.sub.t] = 0,0719 [x.sub.t-2] + 16,817 - [[bar.e].sub.m]

Donde: [y.sub.t] es el VAC, x es la Z20 en 0[grados]N y 180-170-155[grados] W, [[bar.e].sub.m] es el error promedio mensual segun el mes que se estima.

Luego se simulo el AVAC mostrando ser muy similar a la serie original (Fig. 4), particularmente durante El Nino de 1997-98. Sin embargo la serie simulada presento un pequeno ruido debido a que estuvo en funcion a la Z20 en tres boyas, las cuales probablemente presentaron fluctuaciones asociadas a procesos locales.

El comportamiento de la AVAC fue practicamente inverso a la Z20 en las boyas 180-170-155[grados]W (Fig. 5), tendiendo a incrementar cuando la Z20 se profundiza. Esta variable alcanzo su mayor profundidad al comienzo de El Nino 1997-98 que fue cuando ocurrio la maxima AVAC simulada. Luego, durante el mismo evento se registro la mayor elevacion de Z20 desde que se iniciaron las observaciones, lo cual fue acompanado por el mayor descenso de la AVAC simulada. En cuanto a los ultimos meses de 2003, la AVAC simulada ha mostrado poca variacion, producto de la estabilidad de la Z20.

[FIGURA 5 OMITIR]

Para ampliar el horizonte de prevision de la AVAC por 2 meses adicionales se experimento emplear el modelo con la combinacion de boyas ubicadas en latitud 2[grados]N y longitud 165[grados]E, 180[grados]W, 170[grados]W que presento un [r.sup.2] de 0,678 con Z20 rezagado 4 meses. En general el modelo reprodujo bien la serie original de la AVAC aunque durante algunos periodos cortos lo sobrestimo demasiado, lo cual podria aumentar el error en la prevision de variables dependientes de la AVAC, tal como la ATN1c.

El siguiente paso fue encontrar una relacion entre la AVAC y la ATN1c. Se realizo una correlacion cruzada entre ambas variables que mejoro al utilizar una media movil de 5 meses para la AVAC. Los coeficientes de determinacion fueron bajos por lo que se separo los datos de la AVAC en valores positivos y negativos. Se repitio el procedimiento y los [r.sup.2] incrementaron. La relacion con la ATN1c fue mayor para los valores positivos de la AVAC (Fig. 6). Una relacion similar fue mostrada por Meinen y McPhaden (2000) pero con la anomalia de la temperatura de la Region Nino 3.

[FIGURA 6 OMITIR]

La AVAC fue rezagada 7 meses respecto a la ATN1c con lo cual se obtuvo el siguiente modelo:

Para una AVAC positiva [a.sub.t] = 3,1696 [b.sub.t-7] - 1,5808

Para unaAVAC negativa [a.sub.t] = 0,4122 [b.sub.t-7] - 0,2991

Donde: a es la ATN1c, b es la AVAC

Aplicando este modelo se simulo la ATN1c desde 1980 hasta 2003 (Fig. 7).

[FIGURA 7 OMITIR]

Para validar el modelo, se analizaron los principales eventos calidos (Tabla 2), encontrandose que el modelo reproduce satisfactoriamente la mayoria de eventos El Nino. La Tabla 2 muestra que el modelo simulo aceptablemente las fechas de inicio y maximo de los eventos calidos previstos con un error maximo de 3 meses, pero subestimo la intensidad de los maximos con un rango de error entre 0,25[grados]C y 4,79[grados]C.

El Nino 1997-98 fue bien reproducido salvo un ligero retardo en el inicio del evento. El caso de El Nino 1982-83 fue muy distinto, lograndose simular el momento de inicio pero no la intensidad del evento. Esto sugiere que el proceso de estos dos fenomenos El Nino fue distinto: en el caso del evento 1982-83 la recarga y descarga del VAC fue mucho menor que en 199798, sugiriendo que el VAC podria tomar distintas formas fisicas al proyectarse hacia la costa de Sudamerica, resultando en que aguas calidas lleguen a la costa en 1982-83, pero en menor cantidad. La retroalimentacion de estas aguas calidas en 1982-83 con la atmosfera posiblemente fue mayor debido a la epoca del ano en que ocurrio, lo cual contribuyo a incrementar la temperatura mas de lo esperado. Cabe notar que en 1982 la ATN1c empezo a tender hacia valores positivos en octubre (mes de primavera en la Region N1c) mientras que en 1997 fue en marzo (mes de otono en la Region N1c), es decir en epocas opuestas del ano.

Historicamente la primera mitad de la decada del 90 fue como ninguna otra, debido al suceso de tres consecutivos eventos El Nino, lo cual es aun inexplicable para muchos cientificos, que postulan que es necesario un periodo de recarga de calor antes de un nuevo evento. Esta falta de recarga de calor resulto que el modelo no reprodujera los El Nino 1993 y 1994. De manera contraria, el modelo simulo calentamientos que nunca ocurrieron en 1990 y 1991 basado en dos periodos de elevados valores positivos de la AVAC. Esto implica que la expansion del VAC no se manifesto en la Region N1c y por lo tanto hubo una mayor expansion vertical y/ o meridional del VAC en alguna otra region del Pacifico ecuatorial. De cualquier modo, el periodo entre 1990 y 1995 requiere de un mayor estudio y quizas la postulacion de nuevas hipotesis sobre El Nino.

[FIGURA 8 OMITIR]

Utilizando los desfases entre la Z20 y la AVAC, y entre la AVAC y la ATN1c, fue posible prever la ATN1c hasta con 9 meses de anticipacion (Fig. 8). El modelo estimo bien las tendencias a mediano plazo, observandose desde 1999 la gradual transicion de valores negativos de la ATN1c hacia valores ligeramente positivos. Sin embargo, debido a que esta prevision de la ATN1c utilizo una AVAC simulada, el error aumento en las estimaciones mensuales. El calentamiento asociado a El Nino 1997-98 fue simulado por un periodo mas corto de lo que ocurrio, debido a que el VAC simulado fue ligeramente menor al observado.

La causalidad entre las series de la ATN1c y de la AVAC, la cual a su vez es explicada por la serie de la Z20 en 180-170-155[grados] W, se muestra claramente en la figura 9. Por ejemplo el maximo de la ATN1c prevista para el verano 2004 es producto del aumento de AVAC en agosto de 2003, el cual es el resultado de la profundizacion de la Z20 en junio 2003. En cuanto a la estimacion de recientes eventos calidos, el modelo reprodujo el breve aumento de la ATN1c que ocurrio en marzo y abril 2002, asi como El Nino 2002-03 que se manifesto en la costa de Peru por un periodo corro.

[FIGURA 9 OMITIR]

Sin embargo se estimo un nuevo aumento anomalo de la TNlc para abril-julio 2003 (Fig. 10) que nunca ocurrio a pesar de que la AVAC simulada no tuvo errores significativos. La explicacion probablemente se deba a la participacion de otras variables que intervengan en el proceso de desplazamiento de agua calida (vientos, flujos oceanicos, gradiente termico, etc.). Como ya se menciono, a una escala mensual este modelo empirico no simula con precision la variacion de la ATN1c, pero sigue relativamente bien las tendencias a mediano plazo. Los efectos de El Nino 2002-03 sobre la costa peruana duraron solo 3 meses y la prevision para el periodo entre noviembre 2003 a julio 2004 mostro una TN1c fluctuando cerca de su promedio patron (Tabla 3). La tabla 3 muestra que el modelo simulo condiciones frias desde agosto 2003 hasta julio 2004, a excepcion de noviembre-diciembre 2003 (condicion neutra) y marzo 2004 (condicion calida).

Discusion

El modelo empirico basado en el VAC es una herramienta util para la prevision de tendencias de la ATN1c dado que esta basado en unavariable cuyos cambios responden al estado general del Pacifico tropical y subtropical. Como es de esperar, a corto plazo las previsiones muestran mayores errores, especialmente cuando la AVAC es negativa. Sin embargo, el modelo reprodujo bien el momento en que la ATN1c empezo a ascender antes de El Nino y tambien los momentos en que ocurrieron los picos de los eventos. En este sentido, el modelo empirico es mas confiable a mediano plazo en comparacion con los modelos autoregresivos, los cuales son mas confiables a corto plazo. La intensidad de los eventos tambien fue bien reproducida con excepcion de los casos 1982-83, 1993, y 1994 donde posiblemente el proceso dominante no fue la recarga y descarga del VAC. En este caso no se sostendria la hipotesis de Cane y Zebiak (1985) y Wyrtki (1986) quienes propusieron que hay una recarga de agua calida antes de un El Nino y que despues del evento el contenido de calor es bajo.

[FIGURA 10 OMITIR]

Existen diversas maneras de mejorar el modelo empirico. Durante la fase experimental del trabajo se realizaron distintas pruebas con las variables, incluyendo probar la relacion entre la AVAC y la ATN1c durante verano e invierno austral, tambien se probo estimar datos para la region Nino 1+2 pero el modelo funciono mejor para la Region N1c y sin hacer distinciones para el verano e invierno. Una prueba interesante seria trabajar con una zona reducida del VAC para que abarque un area mas restringida a la linea ecuatorial y al continente sudamericano. Tambien se podria incorporar datos de la Z20 entre 1980 y 1993 para definir la relacion entre dicha variable y el VAC en ese periodo con el fin de variar el modelo segun las decadas.

Para agregar nuevas variables al modelo se requeriria de un estudio previo de relaciones causa-efecto de El Nino donde se buscaria identificar los procesos de mayor importancia, ademas del traslado de agua calida hacia el Pacifico Este.

La interaccion oceano-atmosfera juega un rol importante dando lugar a una retroalimentacion entre los dos procesos, que pueden acelerar y/o prolongar un calentamiento. Es posible que el modelo empirico haya estimado tarde El Nino 1997-98 debido a que no tomo en consideracion los efectos aceleradores de la atmosfera. Ademas el evento estimado fue mas corto de lo observado posiblemente porque en la realidad el debilitamiento de los vientos contribuye a mantener las aguas calidas por mayor tiempo. De antemano seria necesario hacer un analisis de los vientos en la Region N1c o en una zona cercana para estudiar el efecto de esta variable sobre la expansion del VAC hacia el este.

Algunos calentamientos cortos observados en la Region N1c podrian ser generados por ondas Kelvin que no afectan significativamente al VAC, por lo que no serian previstos por el modelo. Por otro lado, las ondas Kelvin demoran 2 a 3 meses en cruzar el oceano Pacifico, y si es que la Z20 se profundizara, su efecto sobre la ATN1c simulada por el modelo se manifestaria 9 meses despues.

Durante la fase experimental se trabajo con datos de la region Nino 1+2 para cubrir una zona donde no actuan procesos costeros, pero la relacion entre la ATSM y la AVAC fue menor que cuando se usaron datos de la region N1c. Esto sugiere que aguas calidas desplazadas hacia el Este tienen mayor influencia en las zonas mas costeras, mientras lejos de lacosta posiblemente haya mayor influencia de grandes corrientes u otros procesos de macroescala.

En suma podemos decir que:

1) El volumen de agua calida (VAC esta mejor relacionado con la profundidad de la isoterma de 20[grados]C (Z20) en el Pacifico central, y la correlacion disminuye conforme los datos de la Z20 provengan de los extremos del Pacifico ecuatorial.

2) La relacion entre la Z20 y el VAC mejora al separarlos datos de la Z20 en dos partes: noviembre a marzo, y abril a octubre. Probablemente esto se deba a que los flujos meridionales estacionales de entrada al VAC tengan una mayor extension espacial que los flujos de salida.

3) La relacion entre la anomalia del volumen de agua calida (AVAC) y la anomalia de temperatura en la Region N1c (ATN1c) es mayor si se emplea un modelo para los valores positivos de la AVAC y otro modelo para los valores negativos.

4) La variacion del VAC influye sobre la ATN1c varios meses despues, mostrando una mayor correlacion con un desfase de 7 meses.

5) La prevision de El Nino 1997-98 tuvo una duracion mas corta que lo observado, posiblemente por procesos de mantenimiento de calor en la Region N1c aun cuando el VAC inicio su proceso de descarga. La relacion entre las variables AVAC, Z20 y ATN1c es netamente oceanica, por lo que el modelo no considera los efectos atmosfericos, que en el caso de El Nino 1997-98 actuaron como un acelerador de los procesos de calentamiento en el oceano, y mantuvieron el calor en la Region N1c mientras el VAC disminuia en el Pacifico Oeste.

6) El modelo reprodujo la intensidad de El Nino 1997-98 el cual se inicio en enero, pero no la intensidad de El Nino 1982-83 que se inicio en marzo, lo cual sugiere que podria existir algun mecanismo que amplifica el efecto del VAC sobre la ATN1c durante ciertas epocas del ano.

Agradecimientos

Se agradece al Dr. Michael J. McPhaden por proporcionar la serie de anomalias del VAC y por sus comentarios al respecto. De igual manera se agradece a la Direccion de Investigaciones Oceanograficas por proporcionar los datos de los laboratorios costeros de IMARPE. Finalmente se reconoce el apoyo del proyecto CENSOR y del CIMOBP, en especial de la Dra. Sara Purca y del Tco. Augusto Ingunza.

Presentado: 11/12/2005

Aceptado: 25/02/2007

Literatura citada

Arntz, W. E. & E. Fahrbach. 1996. El Nino. Experimento climatico de la naturaleza. 311 p.

Bjerknes, 7.1969. Atmospheric teleconnections from the equatorial Pacific. Mon. Wea. Rev. 97:163-172.

Cane, M. A. & S. E. Zebiak. 1985. A theory for El Nino and the Southern Oscillation. Science. 228(4703):1085-1087.

McPhaden, M. 7. 2003. Tropical Pacific Ocean heat content variations and ENSO persistence barriers. Geophysical Research Letters. 30(9):1480, doi:10.1029/2003GL016872.

Meinen, C. S. & M.7. McPhaden. 2000. Observations of warm water volume changes in the equatorial Pacific and their relationship to El Nino and La Nina. 7. Climate. 13:3551-3559.

TAO (Tropical Atmosphere Ocean Project). 2005. (en linea). Data Display. NOAA. Pacific Marine Environmental Laboratory. < http://www.pmel.noaa.gov/tao/data_deliv/>. Acceso al 03/11/05.

Wyrtki, K. 1986. Water displacements in the Pacific and genesis of El Nino cycles. 7. Geophys. Res. 91:7129-7132.

Benjamin Matellini (1), Jorge Tam (1) y Carlos Quispe (1)

(1) Centro de Investigaciones en Modelado Oceanografico y Biologico Pesquero (CIMOBP), Instituto del Mar del Peru (IMARPE), Apdo. 22, Callao, Peru.

Email Jorge Tam: jtam@jmarpe.gob.pe
Tabla 1. Coeficientes de determinacion {[r.sup.2]} a diferentes
rezagos entre el volumen de agua calida (VAC) y la de la
isoterma de 20[grados]C {Z20, en m} en boyas ubicadas a
0[grados]N. En negrita, el mayor valor de cada longitud.

               147         156         165         180         170
Rezago   [grados]E   [grados]E   [grados]E   [grados]    [grados]W

     0       0,04        0,06        0,12        0,35        0,54
     1       0,09        0,14        0,20        0,52        0,68
     2       0,16        0,23        0,30        0,62        0,71
     3       0,23        0,31        0,38        0,64        0,66
     4       0,27        0,36        0,43        0,64        0,60
     5       0,28        0,38        0,45        0,62        0,49
     6       0,29        0,38        0,45        0,59        0,40
     7       0,32        0,38        0,44        0,51        0,30
     8       0,35        0,38        0,44        0,43        0,21
     9       0,40        0,38        0,45        0,33        0,14
    10       0,42        0,35        0,43        0,25        0,09

               155         140         125         110          95
Rezago   [grados]W   [grados]W   [grados]W   [grados]W   [grados]W

     0       0,70        0,55        0,57        0,30        0,04
     1       0,72        0,48        0,52        0,15        0,00
     2       0,62        0,37        0,41        0,04        0,02
     3       0,48        0,26        0,27        0,00        0,07
     4       0,35        0,17        0,15        0,01        0,14
     5       0,24        0,10        0,06        0,05        0,21
     6       0,14        0,06        0,02        0,10        0,28
     7       0,07        0,03        0,00        0,15        0,36
     8       0,03        0,01        0,00        0,19        0,44
     9       0,00        0,00        0,01        0,23        0,51
    10       0,00        0,00        0,03        0,28        0,55

Tabla 2. Validacion del modelo empirico durante los
principales eventos calidos.

Periodo      Mes de       Error temporal       Error
  del       inicio de      en el inicio       temporal
evento      d(ATN1c)/      de d(ATN1c)/        en el
calido       dt > 0           dt > 0           maximo

1982-83        Oct        3 meses tarde     1 mes antes
1986-87        Nov        3 meses tarde     1 mes antes
1991-92        Nov           0 meses        1 mes antes
 1993          Abr         No previsto
 1994          Jun         No previsto
1997-98        Mar        3 meses tarde     1 mes antes
2002-03        Set           0 meses       3 meses antes


Periodo       Error         Error en
  del       temporal        intensidad
evento        en el         del maximo
calido       maximo
                            [grados] C           %

1982-83    1 mes antes        -4,79            54,68
1986-87    1 mes antes        -1,25            40,45
1991-92    1 mes antes        -1,41            35,70
 1993
 1994
1997-98    1 mes antes        -0,71             9,16
2002-03   3 meses antes       -0,25            10,12

Tabla 3. Previsiones de la temperatura
superficial del mar de la Region Nino 1
costera {ATN1 c, en [grados]C} simulada basada
en la anomalia de volumen de agua calida
(AVAC) simulada.

               ATN1c       Condicion
Mes / Ano   ([grados]C}     mensual

Ago 2003       -0,40          fria
Set 2003       -0,60          fria
Oct 2003       -0,99          fria
Nov 2003       0,16          neutra
Dic 2003       0,01          neutra
Ene 2004       -0,66          fria
Feb 2004       -0,24          fria
Mar 2004       1,78       calida debil
Abr 2004       -0,89          fria
May 2004       -0,24          fria
Jun 2004       -1,50          fria
Jul 2004       -0,66          fria
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Author:Matellini, Benjamin; Tam, Jorge; Quispe, Carlos
Publication:Revista peruana de biologia
Date:Aug 1, 2007
Words:5747
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