Pronóstico a Largo Plazo de Sequías
en EEUU Basado en la Actividad Solar
por Dr Theodor Landscheidt
Schroeter Institute for Research in Cycles of Solar Activity
Klammerfelsweg 5, 93449 Waldmuenchen, Germany
1. Introducción
Las sequías ocurren si hay una ausencia o insuficiencia de lluvia durante un período extenso de tiempo que causa un considerable desequilibrio hidrológico y, en consecuencia, escasez de agua, daños a los cultivos, reducción de las corrientes de agua, y disminución del agua subterránea y de la humedad del suelo. La sequía es el riesgo físico más serio para la agricultura. En los Estados Unidos, las sequías del "tazón de polvo" de las décadas del 30 y del 50 son los ejemplos más severos del efecto devastador de extensos períodos de sequía. En los años 30, la sequía cubrió prácticamente toda la región de las Grandes Planicies durante casi una década. Muchos cultivos fueron dañados por la escasez de lluvias, altas temperaturas, fuertes vientos, infestación de insectos, y tormentas de polvo.
La depresión agrícola que resultó de ello, contribuyó al cierre de bancos durante la Gran Depresión, pérdida en negocios, y un creciente desempleo. Estas penurias esparcieron ondas económicas y sociales a lo largo del país. Millones de personas emigraron de las áreas de sequía en búsqueda de trabajo, resultando en conflictos entre los recién llegados y los antiguos residentes, y una sobrecarga para las agencias de salud y seguridad social.
De manera comprensible, dichas condiciones fueron un fuerte motivo para monitorear, mitigar y predecir sequías. Se han desarrollado diversos índices de sequías y el Centro Nacional de Mitigación de Sequías (NDMC) ofrece consejos para la planeación contra la sequía. El Centro de Predicción del NOAA, y el Monitor de Sequía de los EEUU, como también muchas instituciones, publican evaluaciones de las condiciones actuales y las perspectivas estacionales.
La causa inmediata de la sequía es un predominante movimiento de hundimiento del aire que da por resultado un calentamiento por compresón o alta presión, que inhibe la formación de nubes y se traduce en una disminución de las lluvias. Las sequías prolongadas ocurren cuando anomalías a gran escala en los patrones de la circulación atmosférica persisten durante meses, estaciones, y aún más tiempo. La extrema sequía sufrida por EEUU y Canadá durante 1988 fue causada por la persistencia de una anomalía a gran escala en la circulación atmosférica.
Hay muchas variables que pueden causar tales anomalias: ineracción aire-océanos, humedad del suelo, procesos en la superficie de la tierra, topografía, dinámica interna, y la influencia acumulada de sistemas del tiempo sinópticos dinámicamente inestables a escala global. Según el Centro de Mitigación de Sequías, (2003) , hasta los científicos que usan los Modelos de Circulación General no alcanzan a manejar estas complejidades. No saben cómo predecir una sequía con un mes o más de anticipación para la mayoría de las regiones. Especialmente en las regiones fuera de los trópicos, los actuales pronósticos a largo plazo son de una muy escasa confiabilidad. En los trópicos, se han encontrado relaciones empíricas entre las lluvias y los eventos ENSO (El Niño/Oscilación del Sur), pero muy pocas de dichas teleconexiones se han confirmado por encima de los 30° N. de latitud.
2. El Largo Ciclo del Movimiento Solar y la Sequía en EEUU
Es un notable paso adelante el que la variación de la actividad solar ofrezca una manera de predecir las sequías en los EEUU muchos años antes de que se produzca. He demostrado que los eventos ENSO, la Oscilación del Atlántico Norte (NAO), la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO), extremos en las anomalías de las temperaturas globales, sequías en África e inundaciones en Europa están conectadas a los ciclos del movimiento orbital del Sol alrededor del centro de masa del sistema solar (Landscheidt, 1983-2003). La Figura 1 demuestra que también existe dicha relación entre las sequías de los EEUU y los ciclos solares.
La curva marrón representa los valores crudos mensuales del Índice Palmer de Severidad de Sequía (PDSI) para 1990 hasta 2001 (NCDC, 2003). Este índice fue diseñado por Palmer (1965) para indicar la severidad de los eventos secos y húmedos en los estados contiguos de los EEUU. Usa información mensual de temperaturas y precipitaciones y el Contenido de Agua Disponible (AWC) del suelo, también llamado capacidad de retención de agua del suelo. Está basado en el concepto de la provisión y demanda de la ecuación del balance del agua, tomando en cuenta algo más que el simple déficit de precipitación en locaciones específicas. Está normalizado de acuerdo al clima local, de manera que puede aplicarse a cualquier parte del país para demostrar condiciones relativas de sequía y lluvias. El Departamento de Agricultura lo emplea para determinar cuándo debe conceder fondos de asistencia por sequía. Los valores Palmer vienen retrasados varios meses después de la aparición de sequías, pero responden de manera confiable a las condiciones del tiempo que han sido anormalmente secas o húmedas. La escala vertical de la Figura 1 indica el porcentaje del área de los EEUU afectada por sequías de moderadas a extremas. En 1943 el índice Palmer (PDSI) llegó a un valor máximo del 63 por ciento.
Los triángulos verdes y azules de la Figura 1 marcan fases especiales en los ciclos de movimientos solares que pueden ser computados. Tales ciclos han sido usados para pronosticar los eventos ENSO, la Oscilación del Atlántico Norte, (NAO), la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO), extremos en las anomlías de las temperatura globales, sequías Africanas e inundaciones Europeas (Landscheidt, 1983-2003). Ahora, se ha comprobado que estos pronósticos resultaron correctos sin excepción. Extrañamente, esto no ha enviado ninguna onda en las ciencias oficiales a pesar de que hacer la vida humana más fácil por medio de pronósticos confiables es un empeño científico proclamado.
La tasa de cambio del momento angular de la órbita del Sol L, la fuerza de rotación dL/dt que impulsa el movimiento orbital del Sol (torque), forma un ciclo de par con un largo promedio de 16 años (Landscheidt, 2001 a,b). Las perturbaciones en el curso sinusoidal de este ciclo se repite en intervalos cuasi periódicos y marca las fases cero de un ciclo de perturbación (PC) de un largo promedio de 35,8 años. Para detalles, refiero a los lectores a la Figura 2 en mi artículo "en línea" "Solar Eruptions Linked to North Atlantic Oscillation" (Landscheidt, 2001 a). En la Figura 1 presentada aquí, se marcan fases cero del PC por los triángulos verdes y la etiqueta GPTC (Greatest perturbation in the torque cycle = Mayor perturbación en el ciclo de par). Los triángulos azules etiquetados LPTC (Least perturbation in the torque cycle = Menor perturbación en el ciclo de par) marcan las fases de perturbaciones mínimas.
Yo he mostrado que estas fases indican los picos de regímenes PDO cálidos y las fases más frías de los regímenes PDO fríos (Landscheidt, 2001 b). En la Figura 1 ellas están estrechamente ligadas a las extendidas temporadas secas y húmedas. Obviamente, hay una fase de reversión en la conexión justo después de que el PDSI había llegado al un valor excepcional de 63 por ciento en 1934. La instabilidad inherente en estas condiciones parece haber contribuido a la fase de reversión, un fenómeno observado con freuencia en los ciclos solares-terrestres. Antes de la reversión de fase, GPTC (triángulo verde) coincidía con las condiciones de sequía y LPTC (triángulo azul) con las condiciones húmedas. En el último caso, esto es más fácil de ver en la Figura 2 con los datos sujetos a un suavizado kernel Gaussiano de ventana movible de 4 años. (Lorczak) .
Después del pico de sequía de 1934, la relación se revierte. Ahora los LPTCs (triángulos azules) van consistentemente junto con los picos de sequías y GPTCs (triángulos verdes) con los períodos húmedos. Este patrón estuvo estable desde 1934 y debería seguir estable por muchas décadas más ya que está modulado por un ciclo de 179 años (Landscheidt, 1998 b). De manera que el próximo período húmedo extenso debería comenzar en el 2007 y duraría unos 7 u 8 años, como se deriva de la Figura1. Un pico de sequía, indicado por el LPTC (triángulo azul) es de esperar desde 2025 en adelante y debería durar unos 5 años.
3. El Parámetro P como pronosticador de extremos Palmer
Indicadores adicionales de períodos de sequías y lluvias moderadas y extremas son las fases solares marcadas por los rombos rojos. Antes de 1934 los rombos acompañaron a los períodos de sequía. La primera fase después de 1934 mostró la misma reversión que los otros indicadores y marcaron un período de extrensa humedad. Sin embargo, después las fases indicadas por los rombos rojos retornaron al modo antes de 1934. Después de esta estabilización yo predije en 1995, mientras las condiciones húmedas prevalecieron, que el próximo período de sequía comenzaría en 1999 (Landscheidt, 1995 b).
Esto es lo que sucedió, como puede verse en la Figura 1. En la primavera de 1998, el porcentaje Palmer estaba todavía en cero. Hacia finales de 1999 ya había llegado al 14 por ciento. En el verano del 2000 se observó el valor alto de 36 por ciento, y en el 2002 casi el 39 por ciento del área continental de los EEUU estaba afectada por una sequía de moderada a extrema.
Cuando los intervalos consecutivos entre GPTC y LPTC se normalizan a 1, las fases en cuestión (rombos rojos) caen a 0,618 entre ellos. El parámetro 0,618 (P) es de una fundamental importancia ya que es un regulador de la estabilidad en sistemas dinámicos de todas clases, desde átomos y moléculas a sistemas planetarios. (Siegel, 1942; Arnol’d, 1963; Moser, 1973; Kolmogorov, 1979; MacKay, 1987; Child, 1993). P determina la relación ideal del largo de la rama creciente y decreciente del ciclo solar de 11 años, pero también de los ciclos solares más largos y más cortos de la actividad solar. La Figura 3 presenta un ejemplo, la función de P en el ciclo de par, mencionado más arriba, como un indicador de máxima en las anomalías de la temperatura global.
Figura 3
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La Figura 3, de Peixoto y Oort (1992) muestra anomalías mensuales de la temperatura atmosférica (°C) promediadas para las masas del Hemisferio Norte (arriba) y del Hemisferio Sur (abajo) entre las mediciones de superficie y de 25 km de altura basadas en radiosondas. Las anomalías son tomadas con respecto a las condiciones medias del período 1963-1973. Las curvas suavizadas se basan en valores de 15 meses filtrados del tipo Gaussiano. Los triángulos rellenos marcan las fases cero en ciclo de par, y los triángulos vacíos al parámetro P entre fases cero consecutivas. De manera obvia, el máximo de las anomalías es consistentemente contemporáneo con las fases cero en el ciclo de par, y P. Aunque los intervalos entre las fases cero consecutivas muestran una gran variación en largo, la correspondencia tiene una precisión satisfactoria. Las desviaciones que existen suman apenas unos pocos meses. En base a esto, los últimos cinco extremos de las anomalías de temperatura fueron correctamente pronosticados. (Landscheidt, 2000 a). La época de la próxima fase-P entre GPTC en 2007,2 y LPTC en 2025,4 es el 2018,4. Como se indica en la figura 1, se espera otro máximo Palmer alrededor de esta fecha. Como la relación se basa en datos astronómicos que puede ser computada, el pronóstico puede ser extendido más hacia el futuro, pero ¿quién podría comprobar tales predicciones? 4. Trasfondo y Perspectivas La relación empírica, presentada aquí, tendría un valor práctico aún si no hubiese ningún trasfondo teórico. Muchas prácticas en meteorología están en este nivel heurístico. Sin embargo hay cientos de observaciones que muestran que dentro de pocos días después de enérgicas erupciones solares (fulguraciones, eyecciones de masa de la corona, y prominencias eruptivas) se producen diversas respuestas meteorológicas de considrable potencia (Balachandran et al., 1999; Bossolasco et al., 1973; Bucha, 1983; Cliver et al., 1998; Egorova et al., 2000; Haigh, 1996; Herman and Goldberg, 1978; Landscheidt, 1983-2003; Lockwood et al., 1999; Neubauer, 1983; Markson and Muir, 1980; Palle Bago and Butler, 2000; Prohaska and Willett, 1983; Reiter, 1983; Scherhag, 1952; Schuurmans, 1979; Shindell et al., 1999; Sykora et al., 2000; Yu, 2002). Tales erupciones se acumulan alrededor de fases cruciales de los ciclos del movimiento solar de manera que se pueden predecir. Un experimento de pronóstico a largo plazo basado en esto, cubiendo seis años, fue comprobado por astrónomos y el Space Environment Center, en Boulder. Alcanzó una tasa máxima de más del 90 por ciento, aunque las erupciones solares ocurren a intervalos muy irregulares. (Landscheidt, 2000 a). Las desviaciones de radiocarbono derivadas del análisis de los anillos de árboles sirven como un proxy para la intensidad variable de la actividad eruptiva del Sol. Una comparación con la información proxy para el clima muestra una estrecha co-variación para miles de años. (Beer and Joos, 1994; Hodell et al., 2001; Neff et al., 2001; van Geel et al., 1999; Wigley, 1988). Se establecieron relaciones similares entre el largo variable del ciclo de manchas solares de 11 años como un grosero proxy para la intensidad y frecuencia de las erupciones solares y la temperatura en la Tierra (Butler, 1996; Friis-Christensen and Lassen, 1991; Lassen and Friis-Christensen, 1995). Contrariando las afirmaciones de los científicos del IPCC, hay varios modelos físicos que podrían explicar el efecto de las erupciones solares sobre el clima (Balachandran et al., 1999; Bucha, 1983; Herman and Goldberg, 1978; Hoyt and Schatten, 1997; Neubauer, 1983; Markson and Muir, 1980; Shindell et al., 1999; Tinsley, 2000; Tinsley and Yu, 2002). Algunos de ellos fueron publicados hacen ya varias décadas. Entonces, existe una esperanza de una explicación más detallada de la causa-efecto en cuanto las aún rudimentarias teorías de la actividad solar y el cambio climático lleguen a una etapa de desarrollo más madura. De todas formas, el correcto pronóstico de la sequía en los EEUU que comenzó en 1999 y una docena de subsiguientes pronósticos climáticos exitosos, basados exclusivamente en la actividad solar, muestran que ya no se sostiene más la afirmación del IPCC de que ha existido una despreciable influencia solar sobre el cambio climático en las décadas recientes. Irónicamente, sólo la sequía, la mayor amenaza atribuida al calentamiento presuntamente inducido por el hombre, ha resultado ser regulada por las variaciones en la actividad de las erupciones solares. Apéndice por John L. Daly: El Dr Theodor Landscheidt ha afirmado en repetidas oportunidades en el estudio de arriba, que él ha predecido exitosamente eventos climáticos claves (tales como el actual El Niño) muchos años antes de que ocurriesen realmente, haciendo referencia a estudios actualmente archivados en este sitio de la web y a otros estudios que él ha publicado en otras partes. Yo puedo certificar que los estudios y artículos a los que él se refiere fueron verdaderamente publicados en este sitio en las fechas indicadas, y que sus predicciones adelantadas hechas en este sitio, de eventos que han ahora ocurrido, fueron hechas con mucha antelación, tal como él dijo. En particular, el Dr. Landscheidt predijo el actual El Niño con 3 1/2 años de anticipación en un artículo publicado en este sitio en Enero de 1999. En consecuencia, puedo certificar completamente la autenticidad de dicha predicción, como también pueden hacerlo los muchos expertos revisores que participaron en la subsecuente revisión abierta de 1999. John L. Daly Arnol’d, V. I. (1963): Small denominators and problems of stability of motion in classical and celestial mechanics. Russ. Math. Surv. 18, 85. Balachandran, N. K., Rind, D., and Shindell, D. T. (1999): Effects of solar cycle variability on the lower stratosphere. J. Geophys. Res. 104, 27321-27339. Beer, J. and Joos, C. F. (1994): 10Be as an indicator of solar variability and climate. In: E. Nesme-Ribes, ed.: The solar engine and its influence on terrestrial atmosphere and climate. Berlin, Springer-Verlag, 221-233. Bossolasco, M., Dagnino, I., Elena, A. und Flocchini, G. 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