La delimitación de áreas con diferentes comportamientos de la precipitación puede ser la base para la planificacion del uso y manejo sostenible de los suelos, en la actualidad existen mediciones directas de la precipitación que pueden usarse para proporcionar la informacion sobre la variabilidad del clima, por lo general incluyen los datos de precipitaciónes mensuales y anuales, que permiten evaluar la estacionalidad, agresividad y propriedades relevantes como: factores relacionados con los riesgos de erosion hidrica (Pizarro et al., 2008; Cortez et al., 2011).
La variabilidad de las precipitaciónes, tanto espacial como temporal, está relacionada con la dinámica general de la atmosfera, de la cual dependen el regimen pluviometrico y las oscilaciones interanuales, que sumados a la topografía y el relieve, introducen desequilibrios muy marcados en la distribución espacial de las precipitaciónes (Báez y Fernández, 1995; Bonilla et al., 2010).
En este sentido podemos afirmar que la susceptibilidad de las tierras a procesos de degradación está asociada a los factores del clima, particularmente a la precipitación, quizas por ser la más variable en tiempo y espacio. El estudio de las caracteristicas de la precipitación es importante no solo por su relación con la productividad, sino, por lo que concierne al uso balanceado de los recursos y las necesidades de proteccion de los ecosistemas(Tapia et al., 2002; Hernández y Dufilho, 2012).
Uno de estos problemas quizás el más grave lo constituye la erosión acelerada provocada por la actividad humana como consecuencia del pobre o incorrecto uso de la tierra, ocasionando la degradación de extensos territorios o por las fuertes lluvias sobre los suelos pobres en vegetación (Vega-Carreño y Febles-González, 2005; Vásquez y Tapia, 2011; Cardona et al., 2015).
La erosión hídrica es un proceso dañino y extensivo, que ha ocurrido en Cuba y en el mundo, a lo largo de cientos de años(Nájera González et al., 2016). En la actualidad en todo el país se pierden miles de hectáreas de suelosquedado totalmente improductivos (Loredo et al., 2007; Rivera et al., 2012).
Para predecir la degradación de los suelos por erosión hídrica se han utilizado ampliamente diferentes métodos que permiten identificar pérdidas actuales y potenciales no tolerables, sobre la base de las cuales se seleccionan las mejores prácticas de control de la erosión (Oñate-Valdivieso, 2004; Desir y Marín, 2009).Los aspectos anteriores justifican el desarrollo de una investigación donde el principal objetivo es determinar la existencia de Agresividad Climática y el comportamiento futuro de este fenómeno a través del Índice Modificado de Fournier y el ajuste a la función de Distribución de Gumbel asociados a los Períodos de Retornos en áreas agrícola aledañas a la red pluviométrica del municipio de Venezuela, lo que contribuirá a aplicar estrategias para la conservación del suelo y la vegetación en áreas agrícolas donde se desarrolla la investigación.
La investigación se desarrolla en extensión del área agrícola del Municipio Venezuela localizado al Sur de la Provincia Ciego de Ávila, a los 208˚ y 218˚ de latitud Norte y los 714˚ y 722˚ de longitud Oeste, Figura 1.
Para el análisis de la agresividad climática se utilizaron los valores medios de la precipitación mensual perteneciente a los pluviómetros CA-45, CA-53, CA-54, CA-79, CA-813, CA-851 y CA-863 del INRH. Con una extensión media de 30 años (Tabla 1).
Arnoldus (1977), propuso una modificación del IF, en la que además de considerar la precipitación mensual del mes más húmedo, agrega la precipitación de cada mes, en la Tabla 2 se muestra la clasificación del mismo.
donde: IMFj es el Índice Modificado de Fournier, para el año j; Pij es la precipitación mensual del mes i (mm), en el año j y Pm es la precipitación media anual.
La FDP de Gumbel según Flowers et al. (2014)se define mediante la siguiente expresión:
donde: x es el valor a asumir por la variable aleatoria; d, μ son los parámetros a ajustar de la función; e es el constante de Neper.
Luego, para el ajuste de la variable IF a la FDP de Gumbel según Flowers et al. (2014), se calculan los parámetros µ y d, los que están definidos por la siguiente expresión, respectivamente:
donde: y es la media aritmética de la serie de datos considerada y S es la desviación típica de la muestra de datos considerada.
donde: n es el número de orden ascendente de la serie de datos y N es el número total de datos.
Es el tiempo esperado o tiempo medio entre dos sucesos de baja probabilidad. En ingeniería hidráulica es el tiempo medio entre dos avenidas con caudales iguales o superiores a uno determinado, mientras que en ingeniería sísmica es el tiempo medio entre dos terremotos de magnitud mayor que un cierto valor.
Despejando la variable “x” de la FDP de Gumbel, queda que:
En la Tabla 3 se evidencia las incidencias de la Agresividad Climática en los equipos pluviométricos analizados. En el equipo CA-45 encontramos que el 58,34% están dentro de la categoría muy bajo o baja; mientras que las categorías Moderado, Alta y Muy Alta representan el 41.66%. El análisis del pluviómetro CA-53 presentó similares características, se aprecia que el 58,34% se encuentran en las categorías que no afectan el área estudiada; no obstante, el 41,66%son de las categorías Moderado, Alta y Muy Alta. El pluviómetro CA-54 muestra que el 58,33%y el 41,67% manifiesta una alta tasa de agresividad climática. Los equipos CA-79, CA-813 y CA-862, describen similar comportamiento, ya que alcanzan valores de 57,14%, 52,78% y 50.00% de agresividad climática muy baja o baja y el rango de moderada, alta y muy alta se encontraron valores de 42,86%, 47,22% y 50,00%. Un resultado muy diferente se aprecia en el equipo CA-851, donde se aprecia que existe una tendencia poco significativa de moderada, alta o muy alta agresividad climática con valores de 28,58%. A pesar de presentar este porciento relativamente bajo.
En el gráfico de la Figura 1 se muestra el comportamiento de la agresividad climática del pluviómetro CA-45, se aprecia que los años 1980, 1981, 1988, 1997,1999, 2001, 2002, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 y 2011 son los que han presentado agresividad climática moderada, alta y muy alta. El año 2002 fue en las tres últimas décadas el que ha sido donde mayor cantidad de tormentas tropicales han afectado la provincia de Ciego de Ávila.
Mientras que el equipo CA-53 (gráfico de la Figura 2), se aprecia que los años 1981, 1986, 1988,1991,1996, 1997, 1999, 2001, 2002, 2005, 2007, 2008, 2009, 2010 y 2011 son los que han presentado agresividad climática moderada alta y muy alta. El año más afectado fue 1988. Se debe reconocer que 13 de septiembre de 1988, el huracán Gilbert (categoría cuatro) ocasionó penetraciones del mar e intensas lluvias en la Isla de la Juventud, dejó abundantes lluvias al resto del país sobre todo en la provincia de Ciego de Ávila.
El gráfico de la Figura 3 evidencia los impactos provocado por el fenómeno en el pluviómetro CA-54, se aprecia que los años 1981, 1988, 1990, 1995, 1996, 1997,1999, 2000, 2001, 2002, 2005, 2007, 2008, 2009 y 2011 son los que han presentado agresividad climática alta y muy alta. Los años 1988 y 2005 sobresalen por una muy alta agresividad climática. En el caso del año 2005 está asociado al huracán Dennis (julio2005), la característica principal de este fueron los fuertes vientos a la costa sur de Cuba, y pasa a la altura de Cabo Cruz, Provincia Granma catearía 4 (vientos de 238 kph).
En el gráfico de la Figura 4 se muestra el comportamiento de la agresividad climática en el pluviómetro CA-79, se aprecia que los años 1981, 1983, 1988, 1995,1996,1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2005, 2007, 2010 y 2012 son los que han presentado agresividad climática alta y muy alta.
El comportamiento de la agresividad climática del pluviómetro CA-813 se observa en el gráfico de la Figura 5, en el mismo se evidencia que los años 1980, 1982, 1986, 1988, 1990, 1992, 1996, 1997, 1999, 2002, 2005, 2007, 2010 y 2012 son los que han presentado agresividad climática moderada, alta y muy alta.
En el gráfico de la Figura 6 se manifiesta el comportamiento de la agresividad climática en el pluviómetro CA-851, se aprecia que los años 1981, 1988, 1990, 1995, 1997, 1997, 2002, 2005, 2007, 2008 y 2012 son los que han presentado agresividad climática moderada, alta y muy alta.
En el gráfico de la Figura 7 se muestra el comportamiento de la agresividad climática en el pluviómetro CA-862, se aprecia que los años 1996, 1997, 1998, 1999, 2002, 2005, 2008, 2010, 2012 y 2015 son los que han presentado agresividad climática moderada, alta y muy alta.
Una vez obtenidos los valores extremos (moderados, altos y muy altos) de la agresividad climática se procedió al ajuste a través de la Función de Distribución de Probabilidad de Gumbel (FDP) según Flowers et al. (2014), Tabla 4.
En la Tabla 5 se muestra las ecuaciones a las cuales se ajustan los pluviómetros según la Función de Distribución de Probabilidad de Gumbel (Flowers et al., 2014).
Aplicado el ajuste en todos los casos estudiados se ha comprobó que la diferencia máxima en valor absoluto, comparada con el Dt con N igual a 20, 35 y 36 y un 99% de confiabilidad, se demostró que (Dt > Dc), por lo tanto, el ajuste es aceptado con un 99% de confiabilidad.
Los modelos propuestos explican en un 99% la variabilidad de las frecuencias observadas, lo cual es excelente. Solo los pluviómetros CA-851 y CA-79 muestran valores de R2 inferiores con valores de 0,89 y 0,93; sin embargo, son resultados que demuestran la confiabilidad, Tabla 6.
Como ya se demostró que los valores del IMF se ajustan a la FDP de Gumbel, lo que permite obtener los valores de IMF asociados a distintos períodos de retorno Tabla 7
En el gráfico de la Figura 8 se muestra la tendencia según el período de retorno de la agresividad climática en la red de pluviómetros analizada.
Las ecuaciones de las curvas del Período de Retorno se muestran en la Tabla 8
La existencia del fenómeno de Agresividad Climática a través del Índice Modificado de Fournier (IMF), en todos los pluviómetros del sector CA-II-1, evidenció un elevado por ciento de impactos moderados, altos y muy alto, lo que demuestra la existencia de erosión hídrica, sobre todo en los años comprendidos entre 2005 a 2015.
Se observó que existieron varios años con grandes impactos sobre el suelo, el clima y la vegetación, los cuales coinciden con los años azotados por eventos meteorológicos extremos como tormentas tropicales y huracanes en los años 1988 y 2005.
Se obtuvieron modelos matemáticos predictivos con una gran confiabilidad a través de la Función de Distribución de Gumbel, para la determinación de los posibles eventos de Agresividad Climática en el área de estudio, lo cual permitirá trazar estrategias de mitigación y adaptación para la conservación del suelo y la vegetación, sobre todo por ser un sector eminentemente agrícola, afectados también por erosión eólica y antropogénica.
Se obtuvieron curvas para los Períodos de Retornos de 5, 10, 15, 20, 30 y 50 para todos los pluviómetros analizados, lo que permitirá pronosticar el comportamiento futuro de la agresividad climática.