Índice
2. Bosques y lluvia en la cadena costera mediterránea
Antonio Ruiz de Elvira (Tomado de Millán Millán)
ant@not-clima.es
Departamento de Física aplicada, Universidad de Alcalá
1. Introducción ..............................................................................................................................1
2. Tipos de precipitación en la
3. Evolución de los tipos de precipitación en la CAV
4. Lluvias en la cuenca del Mediterráneo
5. Comportamiento de la humedad en la atmósfera
6. Cambios en la vegetación – Primer ciclo de realimentación
7. Lluvias torrenciales – Segundo ciclo de realimentación .........................................................10
8. Desertificación en el Sudeste Mediterráneo, un proceso contra el que es posible luchar ....10
9. Conclusiones............................................................................................................................11 Resumen
Se describen los resultados de una serie de campañas de medida de variables meteorológicas en la Comunidad Autónoma de Valencia realizadas por el Doctor Millán Millán y su equipo. Se explican los tipos de precipitación en esta región, las lluvias en otras zonas de la cuenca del Mediterráneo y los efectos de los cambios sufridos por la vegetación en las zonas costeras e interiores. La humedad del mar Mediterráneo que llega a tierra no precipita por falta de vegetación que aporte la humedad faltante y ocurren descargas de lluvias torrenciales ya sea en la zona u otras alejadas como países del norte de Europa, provocando erosión del suelo e inundaciones.
1. Introducción
Este capítulo debería haber sido escrito por el Doctor Millán Millán, Director Emérito del CEAM de Valencia. Su triste fallecimiento hace que me decida a exponer sus ideas por la importancia de estas para el problema de la lluvia en una parte importante de España.
La restauración de los paisajes vegetales en el semiárido español
En un artículo de síntesis, “Extreme hydrometeorological events and Climate Change predicciones in Europe” (Millan, 2014) describe los resultados de una serie de campañas de medida de variables meteorológicas en la Comunidad Autónoma de Valencia dentro de una serie amplia de proyectos financiados tanto por la UE como por los Gobiernos Español y Valenciano. A eso hay que añadir los análisis teóricos realizados por el Dr. Millán y su equipo de colaboradores a lo largo de varias décadas. Los resultados pueden aplicarse con las correcciones necesarias al resto de las costas mediterráneas.
Al principio se utilizó
1. Precipitación en mm en la CAV, Comunidad Autónoma Valenciana, y sus tipos (tomada de Millán, 2014)
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2 Bosques y lluvia en la cadena costera mediterránea
2. Tipos de precipitación en la CAV
Para la CAV las precipitaciones pueden clasificarse en tres tipos:
A) Frentes Atlánticos
Es vapor de agua generado sobre el Atlántico Central y arrastrado por el Chorro Polar en dirección Oeste-Este, con aire frío en altura. La precipitación se genera cuando el aire asciende por las laderas, sobre todo de la cordillera ibérica (las cabeceras del Tajo, Júcar, Turia y Mijares). A esto añadimos la convergencia de este aire con las brisas costeras mediterráneas, y en ocasiones una reducción de presión con aire frío en el nivel de los 500 hPa (unos 5.000 m de altura, que produce precipitaciones intensas sobre la cordillera, que disminuyen a cero sobre la costa. Este tipo de precipitación llega a algo menos del 20% de la lluvia caída en la, CAV.
B) Tormentas de Verano
Asociadas con la baja térmica ibérica en verano debida al calentamiento del interior. Derivan de las brisas marinas que ascienden por las tardes por las colinas a una distancia de entre 60 y 100 km de la costa. El agua precipita sobre todo en las laderas orientales de la Cordillera ibérica y contribuyen con entre un 11 a 16% de la lluvia total en la zona.
C) Ciclogénesis Mediterráneas o “Levantes”
Están asociadas con un anticiclón sobre Europa Central que arrastra en su flanco occidental aire frío del norte de Europa hacia un Mediterráneo aún muy caliente desde otoño hasta el comienzo de la primavera. Si a esto se añade una baja aislada en el Golfo de Cadiz que migra hacia el Mediterráneo Occidental, la precipitación del vapor de agua arrastrado desde el mar hacia tierra, el área es más extensa y la lluvia puede durar hasta una semana, sobre el flanco Este de la Cadena Costera y las áreas de costa. Este tipo de precipitación contribuye más del 65% de la lluvia en la región.
3. Evolución de los tipos de precipitación en la CAV
En los últimos 50 años la precipitación debida a los frentes atlánticos ha disminuido de forma continua y la asociada a las tormentas de verano ha casi desaparecido, mientras que la asociada con los “Levantes” se ha extendido desde el verano tardío hasta bien entrada la primavera y se convertido en cada vez más torrencial.
La precipitación de los tipos Tormenta de Verano y “Levantes” llega al 80% de la lluvia en esta zona, y ambos tipos ocurren con el vapor de agua evaporado sobre un Mediterráneo cada vez más caliente y arrastrado hacia tierra por vientos del este (Levantes). Esta lluvia es propia del Mediterráneo y depende adicionalmente de la orografía.
Figura 2. La línea divisoria entre las zonas de influencia mediterránea y las de influencia atlántica (tomada de Millan, 2014)
4. Lluvias en la cuenca del Mediterráneo
La cuenca del Mediterráneo occidental está limitada por una divisoria entre los sistemas más locales y las masas de aire atlánticas. La divisoria la forman las montañas de la cadena costera desde Gibraltar a la Cordillera Ibérica, fuente de los ríos Tajo, Júcar, Turia y Mijares, y algo más lejos de la misma, el Guadiana), desde donde se desplaza a la costa cantábrica y sigue por los Pirineos, siguiendo por el Macizo Central francés, los Alpes y hacia Centroeuropa. De hecho, el Mediterráneo es una zona marina rodeada de montañas casi por todos los lados, una cuenca/caldera cerrada, que genera constantemente vapor de agua en grandes cantidades. Si elegimos un transecto típico (y que para este libro nos interesa mucho) a lo largo del paralelo 40ºN desde 40 km mar adentro, hasta 120 km en dirección oeste, con el origen de coordenadas en la ciudad de Castellón de la Plana.
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3. Transecto entre Castellón de la Plana y la Sierra de Javalambre (tomada de Millán 2014)
Millán muestra en su figura 4, el desarrollo de un sistema de circulación cerrada de tipo “Levante” para el día 27 de Julio de 1989. Se representa la velocidad vertical ω del aire. Las flechas azules indican masas de aire en dirección tierra-mar y descendente en altura; las rojas, masas de aire del mar hacia tierra, y ascendentes en corrientes de convección. El fenómeno, típico de esta zona, se desarrolla en las siguientes secuencias. Panel f): 22:00 UTC. El aire más frío desciende de las montañas hacia el mar. Panel a): 02.00 UTC. El aire más frío se calienta sobre el mar y empieza la convección. Panel b) 0:00 UTC. El aire del mar caliente, con vapor de agua, comienza a desplazarse hacia el interior de la costa y genera vórtices verticales de convección, como los que se pueden observar cuando entra el sol rasante por una ventana bajo la cual hay un radiador: Se ven ascender las motas de polvo que cerca del techo vuelven a bajar en un movimiento cerrado.
Panel c) : 12:00 UTC. Las celdas de convección van acoplándose en una secuencia representada en los paneles c, d, e, a las horas 12:00, 14:00 y 18:00 UTC, cuando a esta hora ya solo queda una celda. El aire en altura vuelve hacia el mar, en un ciclo cerrado.
Figura 4. Celdas de convección (velocidad vertical ω) el día 27 de Julio de 1987, desde 40 km al Este de Castellón de la Plana, hasta 120 km hacia al Oeste a lo largo del transecto de la figura 3 (tomada de Millán, 2014)
Este sistema de circulación combina vientos ladera arriba y brisas marinas, combinación que Millán denomina brisa combinada. En general la trayectoria de las brisas combinadas está condicionada por la orografía y el desarrollo de las nubes en la zona delantera de propagación del aire es similar al de las nubes en chimenea. Millán define una chimenea convectivaorográfica como una inyección hacia arriba de aire superficial en una cabecera de avance específica de la brisa combinada. La altura que alcanza cada chimenea crece al avanzar hacia alturas crecientes del suelo, por la altura desde donde empieza a crecer, y porque la temperatura convectiva del aire se incrementa al recorrer una distancia mayor sobre suelo caliente.
2 Bosques y lluvia en la cadena costera mediterránea
La lluvia se produce cuando la masa de vapor de agua en gramos, por kilogramo de aire en un cierto volumen de éste, sobrepasa un valor crítico que depende exponencialmente de la temperatura. En el día más seco del año en cualquier localidad, un vaso de cerveza fría se cubre de gotas de agua que han condensado al superar la (baja) cantidad de vapor que se precisa cuando la temperatura es fría.
Si el aire al ascender se enfría lo suficiente y contiene una cantidad de vapor de agua adecuada para alcanzar la saturación, es decir una humedad relativa del 100%, este vapor condensa y se produce lluvia. Si falta vapor para alcanzar la saturación el aire vuelve al mar sin precipitar.
5. Comportamiento de la humedad en la atmósfera
¿Cuál es el comportamiento de la humedad en la atmósfera? Sabemos que la humedad relativa crítica (100% = condensación) depende exponencialmente la temperatura del aire, de manera que este puede acumular mucha humedad mientras la temperatura sea alta, pero condensa con mucha menos humedad con temperaturas bajas.
La relación matemática entre evaporación en litros por metro cuadrado y día, y la razón de mezcla de vapor y aire seco, que es equivalente a la Humedad Relativa (HR), es bastante complicada para escribirla aquí. Los cálculos de Millán señalan que, con una evaporación de entre 5 a 7 (l/m2 día) en la plana costera, y entre 1 a 3 (l/m2 día) sobre la maleza de las laderas de las colinas, se puede alcanzar una cantidad añadida a la humedad de la atmósfera de entre 5 a 6 g/kg.
El valor climatológico de la razón de mezcla (*) en la costa, era, antes de 1999, de 14 g/kg y la temperatura 26ºC. Si la masa de aire aumenta su temperatura al avanzar sobre una llanura y laderas recalentadas, en 16ºC, esa masa de aire alcanzaría una temperatura de 42 ºC y no alcanzaría en su ascenso hacia capas frías una altura de condensación inferior a los 2.000 m, la máxima altura de la cadena costera en esa región. La altura de condensación se debe a que el aire se enfría al ascender, al alejarse del suelo. Al ir subiendo, la cantidad de aire que tiene encima disminuye, y por lo tanto baja su presión. Pero la temperatura del aire es muy aproximadamente proporcional a su presión, según la relación de los gases perfectos. Por lo tanto, al ascender, el valor crítico de la razón de mezcla disminuye, y una masa de aire con una razón de mezcla superior a ese valor crítico dependiente de la altura, condensa y precipita.
Si la brisa combinada se calienta 19ºC, la razón de mezcla tiene que subir a 25 g/kg, es decir, una cantidad procedente de evaporación y transpiración de 11 g/kg, algo a todas luces imposible en las condiciones actuales de suelo tremendamente seco, para la condensación antes de su retorno hacia el mar.
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Si en vez de eso, la brisa combinada solo se calentase 13ºC (con una temperatura resultante de 39ºC) el aporte de la evapotranspiración solo debería ser de 4 g/kg para la condensación.
Figura 5. A) Aporte moderado de calor sobre tierra y aporte adicional de vapor de agua desde la llanura húmeda y los árboles: Convección y lluvia. B) Aporte alto de calor y escaso de vapor sobre la llanura y falta de árboles: No hay precipitación y el vapor vuelve al mar.
Cómo hemos visto, en las costas mediterráneas, la lluvia procedente del vapor de agua producido en el mar representa el 80% de la precipitación, necesaria para la economía de esas zonas basada en la agricultura y el turismo. Sin precipitación no torrencial, esas actividades económicas dejan de poder mantenerse. arco de plantación (tomada de Millán,2014)
6. Cambios en la vegetación – Primer ciclo de realimentación
Hace unos 70 años, antes de la desecación contemporánea de las marismas y la disminución radical de los bosques de las laderas mediterráneas, la brisa combinada se calentaba aún menos de 4ºC y la evapotranspiración proporcionaba más de los 4g/kg de vapor. El aire, en su ascenso orográfico podía alcanzar la saturación antes de su retorno hacia el mar y el suelo se mantenía húmedo un día tras otro, en una realimentación positiva constante.
En la ingeniería química hay un par de términos, ‘arrastre ’( lo que arrastra un componente de un sitio a otro) y ‘gatillo’ , lo que dispara una reacción. Si, por ejemplo, se asume que la cantidad máxima de agua que precipita de una masa de aire con vapor es 1/3 de la cantidad de este, y se precisan 21g/kg para la condensación, los 14 g/kg que entran desde el mar son el ‘arrastre ’ que es necesario para la precipitación, pero no es suficiente. Los 7 g/kg de la
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evapotranspiración son el gatillo que dispara la condensación. En esta zona (14 g/kg procedentes del mar) los 7 g/kg son el límite superior de la cantidad de agua que puede ser retransferida a la atmósfera para la condensación.
Según esto, la misma cantidad de agua que precipita (7g/kg) es la que se evapora, de forma que no se obtendría ninguna ventaja para las necesidades de agua. Pero aquí estamos en una falacia repetida una y otra vez en los análisis estadísticos de toda clase de fenómenos desde elecciones políticas a situaciones socioeconómicas. La reflexión de arriba es para los valores de equilibrio, que se dan muy raras veces. Cuando el ‘arrastre ’ es superior a 14 g/kg, los 7 g/kg evaporados proporcionan más de 7g/kg de lluvia. Puesto que esta lluvia, si no es torrencial, queda en el suelo y permea hacia ríos y embalses, el resultado es positivo para las necesidades de agua. Se trata entonces de aprovechar los casos de un arrastre de agua desde el mar superior a los 14 g/kg cuando este arrastre es inferior a 21 g/kg.
La conclusión es que, en un primer ciclo de realimentación, la lluvia llama a la lluvia, en el sentido de que un suelo húmedo mantiene el aire más frío sobre el suelo y proporciona vapor de agua adicional para alcanzar la saturación.
En este sentido, es muy interesante estudiar la figura 6 en la que se grafica la escorrentía anual en la Confederación Hidrográfica del Segura entre 1931 y 2009. Se observa una disminución de unos 170 hm3 a partir de 1980. El trasvase del Tajo-Segura llegó a este río en 1979. En esa misma fecha se comenzó a comercializar el sistema de riego por goteo. El agua pasó a ser un bien económico que había que pagar. Es posible (debería ser un tema de investigación) que se cambiase la humedad del suelo y dejase el aire bruscamente de absorber la pequeña cantidad de vapor que necesita para la condensación, ya que los sistemas de riego por goteo mantienen muy seca la superficie entre goteros.
Figura 6. Gráfico de la escorrentía anual de la cuenca del Segura entre 1931 y 2009 (Tomada de Millán, 2014, a partir de la CHS y la Profesora Sandra García)
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7. Lluvias torrenciales – Segundo ciclo de realimentación
Pero hay otro segundo ciclo de realimentación. En la actualidad, con pocos bosques en las laderas y la plana costera muy seca (incluso muchos cultivos se realizan gota a gota, manteniendo los suelos completamente secos) no se dan las condiciones para el primer ciclo de realimentación, y el agua evaporada vuelve a las capas atmosféricas sobre el mar en muchos ciclos repetidos, de manera que el vapor de agua aumenta su concentración localmente en la vertical del mar adentro (Modo de acumulación). Esta enorme cantidad de vapor de agua almacenada sobre las aguas puede, tras algunos meses, con ocasión del desarrollo de algún área de baja presión (Ciclogénesis mediterránea) descargar lluvias torrenciales que producen inundaciones con nulo impacto en la disponibilidad de agua, desde el otoño a la primavera. Estas lluvias torrenciales, cayendo sobre laderas desprovistas de árboles incrementan la erosión y producen pérdidas masivas de suelo que podría haber sido fértil pero que tras décadas de descargas violentas ya retiene poca fertilidad. Esto refuerza el primer ciclo de realimentación. El modo de acumulación de vapor sobre el mar puede ser considerado como la memoria a largo plazo de los cambios en los usos del suelo. Este modo de acumulación causa lluvias torrenciales en otras muchas partes del Mediterráneo.
El crecimiento de población de las sociedades exigido por la necesidad racional de aumentar la riqueza de los seres humanos, ha ido llevando, en multitud de casos, a un destrozo de la capacidad para ese aumento a lo largo de los años, décadas y siglos. La llanura enormemente fértil hace unos ocho mil años, del delta de los dos ríos, Tigris y Éufrates, tuvo que ser abandonada al cabo de un milenio, al haberse salinizado por la inyección constante de agua dulce para el cultivo. Es muy posible que la necesidad de tierras fértiles hiciese a la colonización romana del Mediterráneo desecar las marismas costeras ya hace un par de milenios. Las necesidades aceleradas de madera para una población creciente en un área donde los árboles que prosperan son de crecimiento lento, actúa en la misma dirección. Si a esto añadimos la urbanización extensa de las planas costeras, y los incendios repetidos con mayor frecuencia que la reposición natural de los bosques, tenemos las condiciones adecuadas para una disminución constante de la precipitación suave y el aumento de los fenómenos extremos. Es interesante notar que la descarga interanual de agua en la Confederación Hidrográfica del Segura tuvo una disminución de unos 170 Hm3 a partir de 1980, como hemos dicho más arriba.
8. Desertificación en el Sudeste Mediterráneo, un proceso contra el que es posible luchar
Las costas del Mediterráneo occidental se han ido desertizando de manera casi constante desde hace al menos dos mil años, con desiertos hoy bastante cerca del mar. Es cierto que si no se ha cruzado un punto crítico en el cual los suelos aún pueden soportar el crecimiento de árboles, si queda o se puede proporcionar algo de suelo fértil, se puede tratar de revertir la primera realimentación positiva y tratar de recuperar las lluvias suaves y frecuentes sobre las montañas que rodean el Mediterráneo, y con esto, también reducir la segunda realimentación que genera el modo de acumulación y las lluvias torrenciales.
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Otro ejemplo de posible cambio de los regímenes de precipitación puede haber ocurrido en las laderas del sur del Atlas. El aire atlántico que cruza Francia y llega a Sicilia, gira a veces hacia Túnez y empieza un recorrido hacia el Atlántico recorriendo el sur de esta cadena montañosa.
Fig 7: Parte del sur del Atlas se deforestó, como en Almería, en la segunda mitad del siglo XIX, para diversos usos de la madera, como por ejemplo, traviesas para ferrocarriles. Aunque es preciso repetir los estudios del tipo de este capítulo para las condiciones meteorológicas del Atlas, es muy posible que las masas de aire de origen atlántico en camino desde Túnez a las costas marroquíes no precipiten hoy por falta de vapor de agua local y un aumento notable de la temperatura del suelo.
9. Conclusiones
Para finalizar, dos comentarios del autor de este capítulo:
1) Las “buenas” medidas pueden tener efectos contrarios a lo que se pretende. Los sistemas naturales y socioeconómicos son no lineales y están sometidos a ciclos de realimentación positiva, que exageran a veces lo que se quería corregir. Es evidente que los sistemas de riego por goteo, y el plantar cultivos exigentes de agua en zonas áridas, o cultivos que dejan de producir tras heladas repentinas, llevan riqueza a esas zonas, pero solo momentáneamente. ¿Cómo se puede compaginar la disminución de pobreza en el momento, con la destrucción de la riqueza acumulada a lo largo del tiempo? Las personas tienen derecho a sus cultivos para acceder a la riqueza que todos queremos, pero el acceso a la riqueza debe garantizarse no solo para el momento actual, sino a lo largo de periodos extensos de tiempo.
2) Se propone, a veces, eliminar bosques de las cabeceras de las cuencas, con el peregrino argumento de aumentar el caudal de los ríos aguas abajo. Puede ser, pero, ¿cómo aumentar un caudal cuando no llueve, cuando no hay agua, cuando la deforestación a reducido las
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precipitaciones que mojan el suelo y solo quedan las lluvias torrenciales que no sirven para las necesidades anuales y a más largo plazo de agua? Debemos considerar los problemas en toda su magnitud, en todas sus relaciones de unos sistemas con otros, y no asumir una especialización extrema. Como mejor ejemplo, la situación de la movilidad eléctrica en España en 2024. Se ha propuesto sustituir los vehículos de combustión de diversos derivados de petróleo y gas, por vehículos eléctricos de baterías. Pero estimulando la venta de estos vehículos, no se han proporcionado a los usuarios cargadores ultrarrápidos que reemplacen con la misma funcionalidad (dos minutos de carga) a los surtidores de gasolina y gasóleo. El resultado es que la sustitución no ha avanzado más allá de los vehículos de alta gama con funciones meramente representativas. Se ha dejado de considerar el problema en todos sus aspectos.
(*) Razón de mezcla es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire seco (g/kg)
Bibliografía
Millán, M.M. (2014) “Extreme hydrometeorological events and climate change predictions in Europe” . Journal of Hydrology. 518: 206-224.
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