2.1. Análisis de tendencia de la precipitación anual y déficit del año hidrológico 2022 a 2023

Como punto de partida, se utilizaron los datos de precipitación del Aeropuerto de AASANA-Cbb, considerados los más confiables y con una extensión temporal significativa. En la Figura 1 se presentan los registros de precipitación anual de los últimos 81 años, comprendidos entre 1941 y 2023. Se observa una ligera tendencia decreciente, manifestada por la pendiente de la línea de regresión, que indica un descenso global de 13.6 mm por cada 10 años.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1: Totales de precipitación anual medidos en AASANA-Cbba, años 1942 a 2023. 

La Figura 1 también muestra la línea del valor esperado de precipitación en un año seco, con una probabilidad de excedencia del 75%. Se verifica que los años en que no se alcanza esta magnitud son considerados años secos. Destaca que la precipitación registrada en el último año hidrológico, comprendido entre agosto de 2022 y julio de 2023, fue de tan solo 231.6 mm.

Considerando que el promedio anual a largo plazo en esta estación es de 450.3 mm, se concluye que en el último año hidrológico se registró un déficit del 49% con respecto al promedio anual. La repercusión de este déficit se acentúa debido a que el agua almacenada y disponible para ser usada en los meses de estiaje del presente año fue insuficiente y las lluvias del presente año hidrológico están muy atrasadas.

La metodología empleada para el análisis de los datos de precipitación en AASANA-Cbb se replicó en otras zonas del departamento de Cochabamba. Un resumen de las evidencias se presenta en la sección de resultados.

2.2. Análisis especializado de la tendencia de la precipitación anual en el departamento de Cochabamba

Con el propósito de ampliar el análisis de la tendencia de la precipitación en todo el departamento de Cochabamba, se utilizó la grilla GMET de precipitación, elaborada por el SEI ^{(Stockholm Environment Institute)} para el estudio denominado "Balance Hídrico de Bolivia 1980-2020", encargado por el Ministerio de Aguas. El GMET es una representación en grilla de la precipitación diaria y mensual para todo el territorio de Bolivia, con una resolución espacial de 10 km, abarcando un período de 40 años comprendido entre 1980 y 2020.

La metodología empleada para detectar un patrón de tendencia consiste en comparar el promedio de precipitación anual en los últimos 20 años del GMET con el promedio de precipitación de los primeros 20 años, es decir, de 1980 a 2000. La comparación se realiza en términos de fracción: si se obtiene un valor inferior a 1, significa que hay una tendencia decreciente; si el valor es mayor que 1, la tendencia es creciente. Los resultados de este análisis se presentan en el subcapítulo 3.2.

2.3. Variabilidad y tendencias climáticas

Para el estudio de las tendencias en las precipitaciones, es necesario entender las variaciones históricas de estas series. Sobre la base de estas variaciones (oscilaciones), que reflejan la variabilidad temporal natural, se puede evaluar si las tendencias recientes son estadísticamente significativas. Se utilizaron series en años hidrológicos, tanto de las precipitaciones acumuladas como del promedio del IOS (Índice de Oscilación del Sur) ^[8].

En este estudio, se emplea el método de perturbación de cuantiles para el análisis. Las perturbaciones se refieren a los cambios relativos entre dos series. La metodología propuesta por Ntegka y Willem ^[3] para el análisis de tendencias y anomalías en extremos hidroclimáticos está basada en las perturbaciones en los cuantiles. Una de las series se toma como referencia, mientras que la otra serie es la subserie de interés. En este estudio, los cálculos se aplicaron a la serie mensual del IOS desde 1876. La serie de referencia es la serie histórica completa disponible, mientras que la subserie es un bloque de 12 años. Se realizaron pruebas con otras longitudes de bloque, pero la de 12 años es la que muestra mejor identificación de ciclos. El enfoque de la perturbación de cuantiles también se aplica a las series de precipitación acumulada en años hidrológicos.

Los intervalos de confianza se calculan mediante una técnica no paramétrica de “bootstrapping”. Los valores de la serie completa se vuelven a generar aleatoriamente un gran número de veces (1000 ejecuciones); cada ejecución contiene el mismo número de valores que la serie completa sin sustitución. Para cada ejecución, los factores de perturbación se recalculan, y luego se calculan los intervalos de confianza para cada paso de tiempo, basados en los 1000 factores de perturbación ordenados, con niveles de confianza del 95% y 5%.

3.1. Análisis de tendencia de la precipitación anual y déficit del año hidrológico 2022 a 2023

En la Tabla 1 se presenta la tasa de decaimiento de la precipitación anual. Se observa que en la mayoría de las estaciones el término de tendencia de la línea de regresión es negativo, con valores que oscilan entre -0.7 para la estación de San Benito y -3.06 para la estación de Anzaldo. Este patrón no se detecta en Colomi y Embalse Corani, estaciones de medición situadas en la vertiente norte de la cordillera del Tunari, donde el comportamiento pluvial parece ser distinto.

En la última columna de la Tabla 1 se presenta también el déficit de precipitación del año hidrológico 2022-2023 con respecto al promedio de la precipitación anual de largo periodo. La única estación que no presenta déficit es Embalse Corani, ubicada en una cota más baja en la vertiente norte de la cordillera del Tunari.

3.2. Análisis especializado de la tendencia de la precipitación anual en el departamento de Cochabamba

Los resultados de la tendencia de la precipitación anual, en términos de la comparación del promedio temporal de la precipitación anual, presentados como la fracción entre el promedio de precipitación en los últimos 20 años con relación a los primeros 20 años, se muestran en la Figura 2 Se reitera que valores menores a uno expresan una disminución del promedio de precipitación en los últimos 20 años en comparación con los primeros 20 años de la serie. Se observa que en la provincia de Mizque se detectan las mayores tendencias decrecientes, las cuales también están presentes al suroeste y norte de la provincia de Campero y al sur de la provincia de Carrasco. Las coloraciones más azuladas indican tendencias positivas de incremento de la precipitación a lo largo del tiempo.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 2: Fracción calculada como la relación de la precipitación promedio anual en los últimos 20 años, con relación a la precipitación promedio de los 20 años anteriores. 

3.3. Análisis de la variabilidad la oscilación y la tendencia del clima

En la búsqueda de los posibles ciclos naturales de la oscilación de los fenómenos El Niño y La Niña, se encontraron los factores de perturbación del IOS para una ventana móvil de 12 años, identificando ocho ciclos marcados de periodos de El Niño y La Niña (Figura 3). Cuando la Anomalía PF tiene valores negativos, hablamos de fenómenos El Niño, y cuando son positivos, de fenómenos La Niña. Estos ciclos pueden ajustarse a una función senoidal dinámica, representada por una línea continua violeta en la Figura 3. De este ajuste se observa que, a partir de los años 50, hay una desviación hacia valores negativos de los factores de perturbación, lo que indica que los fenómenos El Niño serían cada vez más fuertes. La función senoidal dinámica ajustada se alteró por un factor lineal, resultando en la línea continua celeste de la Figura 3. Esta última tiene un ajuste con un coeficiente de correlación de 0.78 con los factores de perturbación ^[8].

Fuente: Elaboración propia

Figura 3: Factores de perturbación de la serie histórica del IOS y ajuste de función senoidal y senoidal alterada.  

Siguiendo estadísticamente esta tendencia, se observa que estamos entrando en un nuevo ciclo de fenómenos El Niño, similar a los de finales de los 50-principios de los 60 y de los 80-principios de los 90. La diferencia es que, si la tendencia se mantiene, los fenómenos El Niño serían aún más fuertes que los ocurridos en los años 80. Este periodo de fenómenos El Niño se extendería entre finales de esta década y principios de la próxima.

El mismo ejercicio se realizó para las series históricas de precipitación de cada estación a nivel mensual, considerando el año hidrológico en bloques de 12 años (Figura 3). Partimos de la hipótesis de que existe una teleconexión entre los ciclos de los fenómenos El Niño y La Niña y el régimen hidrológico en las estaciones pluviométricas de Cochabamba ^{([7]; [1]; [5])}. Con la función senoidal alterada, se buscan indicios de teleconexión en los ciclos identificados en las estaciones.

Se observan dos ajustes marcados en los valles y el altiplano, donde los ciclos se ajustan a la función senoidal dinámica decreciente, mostrando ciclos similares en duración y frecuencia (Figura 4a y 4b) para las estaciones AASANA y San Benito, respectivamente. En las estaciones de Capinota y el embalse Corani, el ajuste a la función senoidal es evidente en el último ciclo (Figura 4c y 4d), donde aparentemente los ciclos secos tienden a ser más acentuados. Se observa un ciclo lluvioso importante a finales de los años 70, seguido de un ciclo seco a finales de los años 80 y principios de los 90.

Fuente: Elaboración propia

Figura 4: Factores de perturbación acumulada en año hidrológico.