Indicadores de sequías (página 2)

El método de
Pálmer está probado para estimar la capacidad de
agua
disponible, a través de un balance hidrológico, el
cual se calcula a partir del contenido de agua del suelo, la
evapotranspiración Potencial (ETP) estimada por el
método de Penman y los datos de lluvias.
Con ello se obtuvieron los valores
mensuales de Evapotranspiración Real (ETR), Recarga (R),
Escurrimiento (Ro), Pérdida de humedad en el suelo (L) y
sus respectivos valores
potenciales (PR, Pro, PL), para el área de estudio en un
periodo de tiempo
determinado.

Asimismo, se determinó la precipitación
necesaria para mantener la humedad climática
normal.

Pn = a ETP) + (b PR) + (g Pro) +
(d PL)

La diferencia entre esta precipitación calculada
y la precipitación real, Palmer la definió como
desviaciones de humedad d, donde:

d = P – Pn

Cuando los períodos son húmedos, estas
desviaciones son positivas y cuando los períodos son
secos, los d son negativos.

Palmer obtuvo un índice de anomalía de
humedad Z multiplicando los valores d por una constante k
determinada para cada lugar y para cada
período:

Z = d * k

Con los valores de anomalía de humedad Z (en
milímetros), se determina un índice de
sequía mensual x (adimensional).

Como resultado de estos cálculos, se puede
realizar un análisis de la frecuencia de índices
húmedos y secos, que se representan como porcentaje de
cada categoría en una figura y también se realiza
la representación gráfica de la marcha temporal de
los índices de sequía mensuales calculados
previamente.

El Índice de Pálmer es básicamente
un algoritmo de
humedad del suelo calibrado para regiones relativamente
homogéneas. No está diseñado para grandes
variaciones topográficas a través de una
región y no considera la acumulación de nieve y su
subsecuente escorrentía.

El índice de Pálmer es un índice de
equilibrio o
balance de agua que considera el suministro de agua
(precipitación), demanda
(evapotranspiración) y pérdida
(escurrimiento).

El Índice de Pálmer es básicamente
un algoritmo de humedad del suelo calibrado para regiones
relativamente homogéneas. No está diseñado
para grandes variaciones topográficas a través de
una región y no considera la acumulación de nieve y
su subsecuente escorrentía.

El índice de Pálmer es un índice de
equilibrio o balance de agua que considera el suministro de agua
(precipitación), demanda (evapotranspiración) y
pérdida (escurrimiento).

2 Índice Estándar de
Precipitación

El Índice Estándar de Precipitación
fue diseñado para mejorar la detección del comienzo
de la sequía y para la monitorización de la misma.
El (IEP) es una medición de la sequía más
simple que el Índice de Severidad de la Sequía de
Palmer (ISSP

El Índice Estándar de Precipitación
Estandarizado (IEP) es un índice de probabilidad que
considera sólo precipitación. El IEP es un
índice basado en la probabilidad de grabar una cantidad
dada de precipitación, y las probabilidades se
estandarizan para que un índice de cero indique la
cantidad de la precipitación del medio (la mitad de las
cantidades de la precipitación históricas
está debajo del mediana, y la mitad es anterior el
mediana). El índice es negativo para la sequedad, y
positivo para las condiciones húmedas.

Una característica clave del IEP es la
flexibilidad de medición de la sequía en distintas
escalas temporales. Debido a que las sequías tienen una
gran variación en la duración, es importante
detectarlas y monitorizarlas en una variedad de escalas
temporales. Las sequías de corto término son
medidas por instrumentos meteorológicos y son definidas de
acuerdo a la climatología regional
específica.

Las sequías de importancia para la agricultura
resultan en déficit de la humedad del suelo y las
sequías de tres a seis meses pueden causar un gran
impacto. Las sequías más prolongadas (de meses a
años) pueden tener impactos significativos sobre las
reservas de agua superficial y subterránea. Los valores de
IEP se derivan comparando la precipitación acumulada total
para una estación o región en particular durante un
intervalo de tiempo específico con el promedio de la
precipitación acumulada para ese mismo intervalo todo lo
largo de lo que dure el registro
climático. Los valores varían desde 2.00 o
más (extremadamente húmedo) a -2.00 o menos
(extremadamente seco) con las condiciones casi normales en un
rango de 0.99 a -0.99 (tabla 3.2).

Se define una sequía cuando el (IEP) es
continuamente negativo y alcanza un valor de -1.00
o inferior, y continúa hasta que el (IEP) se torna
positivo. La duración de la sequía es definida por
el intervalo entre el comienzo y el final del período. La
magnitud de la sequía se mide sumando los valores del
(IEP) durante los meses de la sequía.

Tabla 3.2 Evaluación
del Índice Estándar de Precipitaciones

3
Porcentaje de la Precipitación Normal

El Porcentaje de la Precipitación Normal (PPN) se
refiere a la relación que existe entre la
precipitación acumulada en un periodo de tiempo
determinado y la precipitación media anual para una
región, y se expresa de manera porcentual. La
precipitación media anual histórica se conoce como
precipitación normal y se obtiene a partir del valor
promedio de las precipitaciones anuales ocurridas en un periodo
no menor de 30 años.

PPN = (Pi –
Pm/Pi)*100

Los valores porcentuales estimados para cada año
indican el déficit (valores negativos) y el excedente
(valores positivos) en la precipitación anual ocurrida
(tabla 3.3). Valores porcentuales próximos a cero
corresponden a valores cercanos al promedio
histórico.

Tabla 3.3 Evaluación del Índice
Porcentaje de la Precipitación Normal

4 Índice de Suministro de Agua
Superficial

El Índice de Suministro de Agua Superficial
(ISAS) fue desarrollado por Shafer y Dezman, en 1982, como un
complemento del Indicador de Palmer, con el fin de evaluar las
condiciones de humedad en el estado de
Colorado. Fue diseñado para ser un indicador de las
condiciones del agua superficial y se le describió como
"dependiente del agua de montaña", en el que la masa de
nieve de las montañas es un componente
principal.

El objetivo del
ISAS es incorporar tanto las características
hidrológicas como climatológicas en un solo
índice parecido al Índice de Pálmer y
aplicarlo a la mayoría de las cuencas de los ríos.
Los valores del ISAS están estandarizados para permitir la
comparación entre cuencas.

El ISAS requiere cuatro datos principalmente: la masa de
nieve, el caudal de los ríos, la precipitación y
el agua
almacenada en los embalses. Debido a que depende de la temporada,
Durante el invierno se calcula sólo con la masa de nieve,
las precipitaciones y las reservas de agua acumuladas. Durante
los meses de verano, el caudal sustituye a la masa de nieve, como
componente dentro de la ecuación.

El procedimiento
para determinar el ISAS de una cuenca en particular es el
siguiente: se recogen y suman los datos mensuales de todas las
estaciones pluviométricas, embalses y estaciones de aforo
y de medida de la nieve de la cuenca. Cada dato de la suma se
normaliza utilizando un análisis de frecuencia recopilado
de una serie de datos a largo plazo, y, en base a este
análisis de frecuencias, se calcula para cada dato la
probabilidad de que las sumas sucesivas del mismo no sean mayores
que la suma actual, lo cual permite realizar comparaciones entre
las probabilidades de unos y otros sumandos. Cada componente de
la suma tiene un peso asignado, dependiendo de su forma de
contribuir al agua superficial, dentro de esa cuenca, y estos
elementos ponderados son sumados para determinar un valor del
ISAS que represente a la cuenca entera.

El valor de ISAS tiene su punto medio en el cero y
oscila entre -4,2 y +4,2. Una de sus ventajas es que es sencillo
de calcular y que ofrece una medida representativa de los
recursos de
aguas superficiales del estado.

Sin embargo, algunas de sus características
limitan su aplicación, por el hecho de que el ISAS se
calcula específicamente para cada cuenca o región
y, por ello, es difícil comparar los valores del mismo
entre unas y otras. Cualquier cambio o
interrupción en las mediciones tomadas por cualquier
estación de observación, o en la gestión
del agua dentro de la cuenca, como puede ser la desviación
del cauce o el establecimiento de nuevos embalses, significa que
todo el cálculo
del ISAS para esa cuenca tiene que ser realizado de nuevo, al
objeto de tener en cuenta las nuevas distribuciones de frecuencia
y/o los cambios en el peso de cada elemento de las
sumas.

Los fenómenos extremos, si están fuera de
las series históricas de datos, también suponen un
problema, y el indicador tendrá que ser calculado de nuevo
para incluir estos fenómenos dentro de la distribución de frecuencias de un elemento
de la cuenca.

5 Índice de Riesgo de
Sequía

El Índice de Riesgo de Sequía (IRS),
conocido también como Indicador Normalizado de
Precipitaciones (INP), se basa en la probabilidad de lluvias, en
cualquier período de tiempo. Fue desarrollado por McKee et
al. (1993) para cuantificar el déficit de precipitaciones
durante múltiples periodos de tiempo. Estos periodos
reflejan el impacto de la sequía sobre la disponibilidad
de los diferentes recursos hídricos.

Las condiciones de humedad del suelo responden a las
anomalías pluviométricas en un intervalo de tiempo
relativamente corto, mientras que el agua subterránea, el
caudal de los cursos superficiales y el agua embalsada reflejan
tales anomalías a largo plazo, razón por la cual,
originalmente, el IRS se calculaba para periodos de tiempo de 3,
6, 12, 24 y 48 meses.

El IRS está formado por cuatro componentes:
precipitación media anual corregida en función de
la temperatura
media anual, estacionalidad pluviométrica, variabilidad y
persistencia de la sequía.

El IRS es adaptable a cada región en particular y
su principal fortaleza es la habilidad de tomar en cuenta tanto
el clima como los
factores de suministro de agua.

Una sequía se produce siempre que el IRS sea
permanentemente negativo y alcance una intensidad de -1,0, o
menor; el fenómeno finaliza cuando el IRS se hace
positivo. Cada fenómeno de sequía, por lo tanto,
tiene una duración definida por su comienzo y su final, y
una intensidad diferente para cada mes que dure el
fenómeno. La magnitud de la sequía puede
también ser la magnitud acumulada de la sequía, es
decir, la suma de todos los valores positivos del IRS durante los
meses que ésta dura.

Las ventajas de este indicador son: que el IRS se puede
calcular para diferentes periodos de tiempo, que da una
señal de alerta temprana de la sequía, que ayuda a
valorar la intensidad de la misma y que es menos complejo que el
Indicador de Palmer. La desventaja es que los valores del IRS se
basan en datos previos, que pueden sufrir cambios.

Tabla 3.5 Evaluación del Índice de
riesgo de sequía

6 Índice de la Humedad del
Cultivo

El Índice de la Humedad del Cultivo (IHC) utiliza
un planteamiento meteorológico para hacer un seguimiento
semanal de las condiciones de los cultivos. Fue diseñado
por Pálmer, en 1968, a partir del método de
cálculo del ISSP para evaluar las condiciones de humedad a
corto plazo en las principales regiones dedicadas a la producción agrícola. Mientras el
ISSP hace un seguimiento meteorológico de los
períodos húmedos y secos a largo plazo, el IHC
evalúa las condiciones de humedad a corto plazo en las
principales regiones dedicadas a la producción
agrícola.

Se basa en los datos medios
semanales de temperatura y pluviometría total, dentro de
una zona climática, así como en el valor del IHC de
la semana anterior. Responde con rapidez a los cambios de
condiciones, se mide por lugares y por tiempos para que los
mapas que
representan los valores semanales del IHC puedan ser utilizados
para comparar las condiciones de humedad entre diferentes
localidades.

Por estar diseñado para hacer un seguimiento a
corto plazo de las condiciones de humedad que afectan a un
cultivo en desarrollo, el
IHC no es un buen instrumento para hacer un seguimiento de la
sequía a largo plazo. Otro rasgo característico del
IHC, que limita su uso, es que, normalmente, comienza y finaliza
cada temporada vegetativa con valores próximos a cero, por
lo que no se puede utilizar para valorar las condiciones de
humedad fuera de la época vegetativa general, y, en
especial, en períodos de sequía que se prolongan
durante varios años. El IHC tampoco es de
aplicación durante la fase de germinación de las
semillas, al comienzo del período de crecimiento de un
cultivo concreto.

7 Índice Estandarizado de
Sequía Pluviométrica

El Índice Estandarizado de Sequía
Pluviométrica (IESP) se calcula a partir de las
precipitaciones mensuales en tres etapas sucesivas. En la primera
de ellas se calcula la anomalía pluviométrica de
cada uno de los meses de la serie, a partir de la
expresión:

APi = Pi –
Pm

Donde APi es la anomalía
pluviométrica mensual; Pi la
precipitación mensual y Pm la
precipitación mediana del mes.

En la segunda fase se calculan las anomalías
pluviométricas acumuladas, desde el primer mes de la
serie. En el momento en que se encuentra una anomalía
acumulada negativa se iniciaría una secuencia seca, que
concluiría con la aparición de una anomalía
acumulada positiva, dando paso a una secuencia excedentaria en
agua; durante esta secuencia excedentaria, las anomalías
siguen acumulándose hasta que aparezca de nuevo una
anomalía pluviométrica negativa, momento en que se
iniciaría una nueva secuencia seca, que se obtiene por el
mismo método, recomenzando el cálculo de las
acumulaciones a partir de ese valor negativo de anomalía
pluviométrica. En consecuencia, el cálculo de esta
segunda fase se resume de la forma siguiente:

APAi = S
APi

Desde i = 1 hasta APi < 0 y
APAi -1 = 0, donde:

Donde APAi es la anomalía
pluviométrica acumulada del mes.

Por último, en la tercera fase se
estandarizarían estas anomalías acumuladas mediante
su conversión en puntuaciones Z:

ZAPAi = (APAi – APAm) /
SAPA

Donde ZAPAi son las anomalías
pluviométricas acumuladas estandarizadas del mes;
APAm el valor medio de las anomalías
pluviométricas acumuladas de todos los meses de la serie y
SXAPA la desviación típica de las
anomalías pluviométricas acumuladas de todos los
meses de la serie.

El proceso de
estandarización de las anomalías
pluviométricas acumuladas se facilita porque éstas
se ajustan a una curva normal y, una vez efectuado, tiene una
ventaja doble: por un lado, la obtención de valores
universalmente válidos y comparables para diferentes
observatorios y, por otro lado, la expresión de estos
valores en términos de probabilidad de ocurrencia de las
anomalías, dado que es bien conocido que en la curva
normal cada valor de Z es expresivo de un determinado valor de
probabilidad.

El Índice Estandarizado de Sequía
Pluviométrica se calcula a escala mensual,
pero como el índice se va acumulando en el tiempo, no es
necesario hacer ninguna agregación anual. En todo caso
podría tomarse el valor del índice en el
último mes del año hidrológico.
También podría obtenerse la intensidad de cada
secuencia seca mediante la suma de los valores de cada uno de los
meses que participan de ella.

Se recomienda realizar el índice por cuencas
hidrográficas, a partir del promedio de precipitaciones
registrado en cada cuenca.

8
Número de días con precipitación mayor de 30
mm

El Número de días con precipitación
mayores 30 mm (NDP>30) es un indicador que surge a partir de
considerarse que los valores de precipitación diaria
superior a 30 mm denotan posibles situaciones de fuerte
intensidad de la precipitación.

Se define como el cociente entre el número de
días con P>30 mm registrado en el período
considerado y el que se considera normal para ese período,
multiplicado por cien. Cuando el NDP>30 mm observado es
superior al normal, el indicador vale más de 100, y cuando
es inferior, vale menos de 100.

Como número normal de NDP>30 mm del
período se recomienda utilizar la mediana (percentil 50)
de la serie de observaciones correspondiente a dicho
período.

NDP>30 = (NDP>30) i /Med

Donde (NDP>30) i es el número de
días con P>30 mm registrado en un periodo determinado y
Med la mediana o el percentil 50.

Se recomienda el cálculo del indicador a escala
mensual, aunque luego podría agregarse a escala
anual.

9
Período de retorno de la precipitación
máxima diaria

Se entiende por período de retorno (T) el
inverso de la probabilidad de ocurrencia de un determinado
fenómeno, expresada ésta en tanto por uno. En este
caso, el fenómeno cuyo período de retorno se
evalúa es la precipitación máxima diaria
registrada a lo largo de un año y lugar
determinados.

Los valores de precipitación máxima diaria
se analizan mediante su ajuste a curvas expresivas de
fenómenos extremos y, en general, ajustan bastante bien a
la curva de Gumbel, siendo éste el método
recomendado para la obtención del período de
retorno.

Elevados períodos de retorno (50, 100
años) denotan intensidades muy fuertes, mientras que los
períodos de retorno reducidos (2 a 5 años) denotan
intensidades muy suaves. En este caso no se establece
ningún cociente respecto a los valores normales porque el
concepto de
período de retorno ya lleva implícita esta
consideración y en su elaboración se tiene en
cuenta todo el comportamiento
de la serie larga de observaciones.

Se suele trabajar a escala anual en este
parámetro, de forma que el indicador caracterizaría
al año en cuestión. Debería utilizarse el
año hidrológico.

El valor más elevado de este indicador obtenido
en los diferentes puntos de observación, puede
considerarse como el indicador de la zona e estudio.

10 Índice USBR de la
Sequía

El Índice USBR de la Sequía (RDI) es un
indicador desarrollado por el Buró de Reclamación
de los estados Unidos
(USBR) para definir la intensidad y duración de las
sequías; así como predecir su comienzo y su
final.

Se calcula en el ámbito de una cuenca fluvial a
partir de las precipitaciones, la masa de nieve, el caudal de los
ríos y el agua almacenada en los embalses.

El RDI se diferencia del ISAS en que incorpora un
componente de demanda, basado en la temperatura y en una
duración. Este indicador se puede adaptar a cualquier
región concreta, y su mayor ventaja es su capacidad para
tener en cuenta, tanto el factor clima, como el factor
agua.

Los valores del RDI y sus calificaciones de severidad
son los siguientes:

Tabla 3.10 Evaluación de Indice USBR de
Sequía.

La ventaja del RDI es que, incluyendo un componente de
temperatura, también tiene en cuenta la
evaporación. Sin embargo, debido a que este indicador es
único para cada cuenca, las comparaciones entre cuencas
son limitadas.

11 Índice de Aridez de
Palfai

El Índice de Aridez de Palfai (IAP) es un
indicador desarrollado por Palfai en 1984, principalmente para su
uso en Hungría, y en la cuenca Cárpata, para
caracterizar la intensidad de la aridez mediante un solo
dígito, a partir de un número reducido de
parámetros meteorológicos e
hidrológicos.

En la fórmula básica para el
cálculo del IAP, la temperatura media del aire (ºC),
en el período entre abril y agosto, se divide entre la
precipitación total (mm), obtenida como suma de los
valores mensuales ponderados entre octubre y agosto, y se
multiplica por 100. Los pesos mensuales de los valores de
precipitación se basan en las condiciones de almacenamiento de
humedad y en los cambios de la demanda general de agua por los
cultivos. Las estimaciones de los factores de peso son las
siguientes (con relación a las condiciones naturales de la
cuenca de los Cárpatos):

• 0,1 en octubre.
• 0,4 en noviembre.
• 0,5 de diciembre a abril.
• 0,8 en mayo.
• 1,2 en junio.
• 1,6 en julio.
• 0,9 en agosto.

Es evidente que el mes de julio es el periodo más
crítico, desde el punto de vista de suministro de
agua.

Para expresar la aridez con mayor exactitud se debe
corregir el valor base del IAP0 mediante los
siguientes factores:

Factor de corrección de la temperatura
"días calurosos" (Kt): es la relación
entre el número de días calurosos (t max =
30ºC) durante el periodo de junio a agosto, y la media
nacional multianual de este valor que, para Hungría, es de
16 días.

Factor de corrección de la
precipitación (Kp): es la
relación entre el número de días del periodo
más largo de pluviometría mínima (cuando la
suma de las precipitaciones en días sucesivos no excede,
como máximo, de 5 ó 6 mm), entre mediados de junio
y mediados de agosto, y la media nacional multianual del mismo
valor que, para Hungría, son 20 días.

Factor de corrección de aguas
subterráneas (Kas): es la
relación entre la profundidad media (m) del manto
freático durante los meses de noviembre a agosto (m), y el
valor plurianual de esta profundidad, en una zona concreta. El
empleo de este
factor de corrección es importante para zonas llanas. En
la práctica, lo mejor es utilizar los datos de los 2
ó 3 pozos de observación más próximos
a la estación meteorológica o al punto de
observación de otros datos.

El valor final del IAP se obtiene a partir del valor
base (IAP0), corregido como sigue:

IAP = Kt * Kp *Kas*PAI0

Una descripción más detallada de este
indicador se puede encontrar en la publicación de Palfai
et al. (1995).

Según experiencias realizadas en Hungría,
el umbral de partida del IAP debería ser 6.0. Los valores
menores, para un lugar concreto, corresponden a años
húmedos, mientras que los superiores indicarían
diferentes grados de severidad de la sequedad, según las
siguientes categorías:

Tabla 3.11 Evaluación del Indice de Aridez
de Palfai.

El indicador se puede utilizar para hacer comparaciones
entre situaciones húmedas y/o secas de diferentes periodos
así como de diferentes áreas, y también es
válido para fines de predicción, siempre y cuando
el cálculo de los valores del PAI se haga de manera
continuada. Para una mejor caracterización de la
situación de la sequía de una determinada zona
agrícola o de una masa de cultivo, es aconsejable utilizar
este indicador junto con el Indice de Potencial
Agrohidrológico.

12 Índice de Potencial
Agrohidrológico

El Índice de Potencial Agrohidrológico
(IPAH) es un indicador que marca la demanda de agua como la
capacidad de una zona determinada de satisfacer las necesidades
de un cultivo concreto, que exista en ella, mediante el cociente
entre el agua consumida (Vcf) y la requerida (Vr). En otras
palabras, el Potencial Agrohidrológico es la
relación entre la evapotranspiración real de un
cultivo (ETR) y la evapotranspiración óptima
(ETO).

Según Petrasovits (1984) este indicador puede
mostrar, hasta qué punto y durante cuánto tiempo,
es un terreno capaz de satisfacer la demanda de agua del cultivo
que lo ocupa; este indicador también es útil para
expresar la frecuencia de las sequías y de los diferentes
grados de escasez de agua.
Explicaciones más detalladas sobre este indicador se
pueden encontrar en la publicación de Palfai et al.,
1995.

Los valores numéricos del IPAH están
comprendidos entre 0 y 1. De acuerdo con las investigaciones
húngaras tales valores son:

1,0 – 0,8: la escasez de agua del cultivo es sólo
teórica, porque a las plantas se les
suministra agua de forma continua e ilimitada.

0,8 – 0,5: la capacidad para satisfacer la demanda de
agua de la zona sigue siendo continua, pero se va restringiendo
progresivamente.

0,5 – 0,3: la escasez de agua empieza a ser alta, el
suministro de agua a las plantas es periódico
y restrictivo, y, como consecuencia, aparecen síntomas de
estrés
hídrico.

< 0,3: se produce un gran estrés
hídrico, que causa considerables pérdidas de
biomasa y, si esta situación se prolonga, también
causa la muerte de
la planta.

Para expresar la severidad (o intensidad) de la
sequía pareció bueno determinar el número de
días con estrés hídrico, es decir, el
número de días en los que los valores del AHP
estaban por debajo de 0,5 (lo que significa que las plantas
disponían de menos de la mitad del agua que
necesitaban).

El término estrés hídrico
indica la tensión fisiológica que se produce en la
planta como consecuencia de una falta o exceso de agua, que causa
en ella daños vegetativos o degenerativos, y reduce su
cosecha. Cuantos más días dure la situación
de estrés hídrico más severa será la
sequía para las masas de cultivo, o para toda una
zona.

Con la ayuda de este método se puede hacer el
diagnóstico de la sequía de una
parcela agrícola dada, o de una zona, y, mediante el
cálculo de los datos de frecuencia, se puede calcular el
grado de sensibilidad frente a la sequía de toda clase de
plantas o de parcelas cultivadas, lo cual puede servir de base
para determinar una estrategia ante
la sequía.

Para cada parcela o cultivo, se puede calcular a
relación que existe entre los valores del IPAH y los
rendimientos potenciales de una determinada especie vegetal, y
mediante estos resultados se puede expresar la intensidad del
efecto de la sequía.

13 Índice de Evapotranspiración
Medio o Medio Normal

El índice de evapotranspiración es
una de las medidas más sintéticas que existen para
expresar el grado de sequía experimentado por un lugar
dado, especialmente en lo concerniente a la sequía
edáfica, es decir, aquella que puede afectar el desarrollo
de la vegetación. Se elabora a partir de la
comparación entre la evapotranspiración potencial
(ETP), que es la evapotranspiración máxima
realizable por el conjunto planta-suelo en el supuesto de que el
único factor limitante fuera la energía necesaria
para realizar el proceso (es decir, cuando no hubiera ninguna
limitación hídrica), y la evapotranspiración
real (ETR), que es la pérdida de agua realmente
experimentada por el conjunto agua – suelo. Cuando el
aprovisionamiento de agua del suelo es adecuado, ETR=ETP; cuando
hay insuficiencia de agua, ETR<ETP. En consecuencia, la
diferencia entre ambas magnitudes expresa la verdadera falta de
agua al nivel de la vegetación y el cociente entre ambos
parámetros, es decir, el índice de
evapotranspiración, representa una buena medida de la
sequía. El índice responde pues a la
expresión:

IE = ETR/ETP

Los índices inferiores a la unidad son expresivos
de condiciones de déficit de agua, y los superiores a la
unidad, de condiciones satisfactorias o incluso
excedentarias.

14. Índice de
Evapotranspiración Medio.

El Índice de Evapotranspiración Medio
(IEM) se define como el cociente entre el índice de
evapotranspiración registrado en el período
considerado y el índice de evapotranspiración que
se considera normal para ese mismo período, multiplicado
por cien. Cuando el valor observado es superior al normal, el
indicador vale más de 100, y cuando es inferior, vale
menos de 100.

Como índice de evapotranspiración normal
se recomienda utilizar la mediana (percentil 50) de la serie de
observaciones 1961-1990 correspondiente al período
considerado.

Se recomienda su elaboración a escala mensual y
su posterior agregación a la escala anual mediante la
media aritmética de los índices mensuales. Debe
utilizarse el año hidrológico y no el
civil.

Para el cálculo de la evapotranspiración
potencial pueden utilizarse el método energético e
Penman – Monteith que proporciona una elevada exactitud, que son
de una calidad
impecable, aunque con frecuencia la disponibilidad de datos es
escasa. En caso de utilizar formulaciones empíricas como
la de Thornthwaite, menos exigentes en parámetros de
entrada, los resultados serían menos precisos, pero la
disponibilidad de datos aumentaría mucho, dado que esta
fórmula sólo requiere el empleo de la temperatura
media mensual y la latitud del lugar. Dado que la
pretensión de este indicador no es la de evaluar con toda
precisión la evapotranspiración registrada en el
período y lugar considerados, sino la de establecer en
términos relativos el grado de déficit
hídrico experimentado, podría recurrirse a los
métodos
empíricos, a pesar de no ser la más precisa de las
posibles.

15 Deciles

Los Deciles (D) o sequía mensual es un
indicador que se utiliza para monitorear la sequía. Fue
desarrollado por Gibbs y Maher (Gibbs, W. J. 1987) con base en el
análisis estadístico de las series de los
acumulados de lluvias mediante la distribución de
percentiles para evitar alguna de las debilidades del
índice Porciento del normal.

Su uso como índice, posee la utilidad
práctica de que ellos expresan el grado de la lluvia sobre
un período dado dentro de la distribución de
frecuencia sin especificar la cantidad de lluvia.

El Indice D consiste en ordenar los datos de
precipitación mensual en deciles. Divide la
distribución de ocurrencias de registros de
precipitación a largo plazo en décimos de la
distribución. Cada una de estas categorías es un
decil. El primer decil es la cantidad de lluvia no
excedida por el 10% más bajo de las ocurrencias de
precipitación. El segundo decil es la cantidad de
precipitación no excedida por el 20 % más bajo de
las ocurrencias.

Estos deciles continúan hasta que la cantidad de
lluvia identificada por el décimos decil es la cantidad de
precipitación más grande dentro del registro de
largo plazo. Por definición el quinto decil es la mediana,
y es la cantidad de precipitación que no exceda el 50 % de
las ocurrencias sobre el periodo de registro. Los deciles son
agrupados en cinco categorías.

Tabla 3.14 Clasificación de
Decíles

Gibbs y Maher sugieren la siguiente interpretación:

16
Índice de Aridez

El índice climático para caracterizar la
aridez del paisaje es la razón de la Precipitación
y la Evapotranspiración potencial ( Hare y Ogallo, 1993),
dado por:

R = P/ Eo

Donde P equivale a la Precipitación y Eo a la
Evapotranspiración potencial. Este índice,
recomendado por el PNUMA fue utilizado en la evaluación de
la aridez a nivel global (UNEP, 1992) y actualmente es el
adoptado por la "Convención Internacional de Lucha Contra
la Desertificación y la Sequía".

Es necesario precisar aquí que este índice
depende de factores exclusivamente climáticos y no toma en
cuenta las características hidrofísicas del suelo y
la vegetación. Dichas variables
climáticas son:

• Temperatura Media.
• Temperatura Máxima.
• Temperatura Mínima.
• Insolación Media (horas-luz).
• Humedad Relativa.
• Velocidad del Viento.
• Precipitación.

Tabla 3.15 Evaluación del Indice de
Aridez

17 Índice de Repetibilidad de
Sequía

Se ha interpretado como Repetibilidad de la
Sequía, la frecuencia con que se manifiesta el
fenómeno de la sequía en una región o
territorio dado, lo cual está en dependencia de la escala
temporal en que se analice la misma, ya sea diaria, mensual,
anual, etc. A los efectos del presente trabajo, el
análisis de este comportamiento de la sequía se
desarrolló sobre la base del cálculo de las
anomalías interanuales estandarizadas, o índices de
intensidad anual (Zij), de amplio uso internacional (Ogallo y
Nassib, 1984), expresado como:

Zij = (Xij – Xj) Sj

Donde Xij representa el total anual de la lluvia en la
estación j en el año i; Xj y Sj son la media y la
desviación estándar del período
seleccionado.

Los rangos que caracterizan las anomalías
negativas como débiles (D) o no significativas, moderadas
(M) y severas (S), se precisan multiplicando el cociente Xj / Sj
por los coeficientes K max = – 0.15 y K min = – 0.30, de tal modo
que:

– Zij > – 0.15 Xj / Sj Sequía
débil

– – 0.30 Xj / Sj < Zij < – 0.15 Xj / Sj
Sequía moderada

– Zij < – 0.30 Xj / Sj Sequía
severa

La distribución espacial de la repetibilidad de
la sequía fue tomada de los trabajos de Lapinel B. et al,
(1993) denominado "Sistema Nacional
de Vigilancia de la Sequía. Análisis del Periodo
1971-1990"

18 Indicativo Integrado de Sequía: Mapa de
Riesgo de Sequía

Asumiéndose que el riesgo de sequía se
basa en la combinación del Indice de Aridez y el de la
Repetibilidad de la Sequía, se puede determinar los
componentes por separado para cada uno de las localidades de la
región objeto de estudio.

Ambos índices se convierten en unidades
comparables y se promedian para obtener un único valor
integrado, al que se le denomina Indicativo Integrado del
Riesgo de Sequía.

El indicativo que se logra no contempla todos los
aspectos e interrogantes de este fenómeno
meteorológico, ya que resulta muy difícil su
cuantificación absoluta, por lo que estos resultados no
deben ser extrapolados para otros fines ajenos al alcance del
presente objetivo de análisis.

Este procedimiento permite encontrar cuales son los
territorios más sensibles a los efectos de la
sequía desde el punto de vista de la seguridad
alimentaria, a partir de una escala relativa de
riesgo.

El procedimiento consiste en conformar una serie de
datos, calculándose su media, y dividiéndose los
valores en dos grupos, por
encima y por debajo de ésta. Posteriormente se calcula
nuevamente la media a ambos grupos, lo que permite establecer
cuatro rangos bien definidos, que agrupan una cantidad bastante
homogénea de localidades en los que se reflejan los
distintos tipos de riesgo. El método puramente
matemático, que responde a los intereses de la
clasificación de cada territorio como valor relativo de
los restantes, produjo un resultado satisfactorio de acuerdo a
los criterios de los especialistas.

Al establecer una escala de valores por rangos, el
límite interlocal decide siempre un cambio en la
clasificación por grupos y la distribución espacial
que resulta pudiera aparecer en algunas partes alterada en
función de las características topográficas
y actividades económicas específicas de la
localidad. Las áreas que abarcan a la vez zonas llanas y
montañosas, producen gradientes muy elevados de las
variables.

La escala de valores obtenida y el agrupamiento en
rangos determinan la siguiente clasificación del
Indicativo:

Denominación Indicativo

Muy Alto Riesgo 52.60 – 48.84

Alto Riesgo 48.84 – 45.60

Riesgo Medio 45.60 – 41.85

Bajo Riesgo 41.85 – 37.50

El resultado alcanzados se mapifican,
obteniéndose una representación de las áreas
afectadas, las cuales se comparan con el comportamiento
tradicional de las mismas. De aquí es posible determinar
la clasificación según el nivel de
Riesgo.

La distribución espacial del índice de
aridez, se puede tomar del trabajo "Mapas de Radiación,
Evapotranspiración Potencial e Indice de Aridez para
Cuba" de
Rivero R. E. et al (1995).

19
Índice de Vegetación Diferencia
Normalizada

El índice de vegetación diferencia
normalizada (IVDN) es una variable que permite estimar el
desarrollo de una vegetación basándose en la
medición, con censores remotos, de la intensidad de la
radiación de ciertas bandas del espectro
electromagnético que la misma emite o refleja lo que
permite determinar el estrés hídrico experimentado
por la vegetación, lo que lo convierte en un buen
instrumento para evaluar el grado de sequía edáfica
experimentado por la región.

El IVDN utiliza los canales 1 (espectro visible VIS) y 2
(infrarrojo cercano NIR) del censor AVHRR de los satélites
de órbita polar NOAA (satélite NOAA-AVHRR). La
banda visible proporciona información de la cantidad de
energía absorbida por las plantas mientras que la
vegetación sana es altamente reflectante en el infrarrojo
cercano, por lo que su diferencia muestra en cierta
forma el grado de actividad fotosintética.

Normalmente la vegetación viva, tiene
reflectancia baja en el espectro VIS y alta en el espectro NIR.
Cuando una cobertura vegetal se encuentra en estrés,
tiende a absorber menos radiación solar en el VIS
aumentando su reflectancia y a absorber más en el
NIR.

El índice de diferencia (ID) se calcula como la
diferencia entre las bandas espectrales pertenecientes a los
rangos infrarrojo cercano y visible (canales 2 y 1). Este tiende
a decrecer cuando la cobertura vegetal está afectada por
algún factor agua, enfermedades, plagas,
etc).

ID = R2 – R1

El índice diferencial normalizado se define
como:

IVDN = (R2 – R1)/(R2 +
R1)

Los valores de IVDN oscilan entre -1 y 1. El
índice permite identificar la presencia de
vegetación verde en la superficie y caracterizar su
distribución espacial así como la evolución de su estado a lo largo del
tiempo. Esto esta determinado fundamentalmente por las
condiciones climáticas.

Los valores positivos corresponderán a zonas de
vegetación, mientras que los negativos se refieren a
nubes, nieve, agua, suelo desnudo, roca o vegetación seca,
parámetros que poseen una mayor reflectancia en la banda
roja que en el infrarrojo.

La interpretación del índice debe
considerar los ciclos fenológicos y de desarrollo anuales
para distinguir oscilaciones naturales de la vegetación de
los cambios en la distribución espacial causados por otros
factores.

Los valores de IVDN para un mes dado pueden ser
expresados en valores absolutos o en valores relativos comparados
con promedios de series históricas para ese mismo mes.
Como IVDN normal del período se recomienda utilizar la
mediana (percentil 50) de la serie de observaciones más
larga de la que se disponga.

Los valores de IVDN para diferentes condiciones
son:

• El agua tiene reflectancia R1 >
  R2, por lo tanto valores negativos de
  IVDN.
• Las nubes presentan valores similares de
  R1 y R2, por lo que su IVDN es cercano a
  0.
• El suelo descubierto y con vegetación rala
  presenta valores positivos aunque no muy elevados.
• La vegetación densa, húmeda y bien
  desarrollada presenta los mayores valores de IVDN

La atmósfera,
especialmente las nubes, influyen sobre las señales
R1 y R2, tendiendo a disminuir el valor
real del IVDN. Debido a esto los datos de IVDN mensuales
corresponden al máximo valor registrado durante el mes
para cada pixen al máximo valor registrado durante el mes
para cada pixel, de manera de garantizar la menor incidencia de
nubes en el valor del índice.

Definición: Es el cociente (multiplicado por 100)
entre el NDVI registrado en el período considerado y el
NDVI que se considera normal para ese mismo período.
Cuando el NDVI observado es superior al normal, el indicador vale
más de 100, y cuando es inferior, vale menos de 100.
Unidades: Tanto por ciento.

Se recomienda su elaboración a escala mensual,
aunque luego se realice la agregación a escala anual
mediante la media aritmética de los valores mensuales
obtenidos.

Para su agregación a escala regional se proponen
dos métodos complementarios:

• Media aritmética de los valores del indicador
  en cada uno de los píxeles que componen el territorio
  estudiado.
• Porcentaje de la superficie regional con indicadores
  inferiores a la unidad.

20 Índice de Humedecimiento
Modificado

La herramienta básica para el cálculo del
índice de humedecimiento es el balance hídrico
agrometeorológico del suelo en la rizosfera, según
el método tradicional empleado por la FAO, modificado por
Allen et al. (1998) y simplificado y calibrados algunos
cálculos de sus elementos principales, por Solano et
al. (2003a), para su uso operativo en el servicio de
vigilancia y en la investigación
agrometeorológica.

El balance hídrico agrometeorológico
simplificado del suelo, expresado en términos del
agotamiento de agua en la rizosfera (Arl), al final de un
día, década, mes, etc., es planteado por Solano
et al. (2003a) como:

Ar = Ari -1 – Pei
– Ii +ETcai

• Ari-1 es el agotamiento de agua en la
  rizosfera al final del período temporal anterior de
  análisis (i -1).
• Pei es la precipitación efectiva en el
  período temporal de análisis (i).
• Ii es la irrigación en el período
  temporal de análisis (i).
• ETcai es la evapotranspiración de cultivo
  ajustada en el período temporal de análisis
  (i).

Si el balance hídrico del suelo se realiza en
condiciones de agricultura sostenible y de secano, la
ecuación simplificada toma la forma:

Ar = Ari -1 – Pei
+ETcai

El proceso se repite para todas las décadas
siguientes i + 1, i + 2… , i + n. La evapotranspiración
del cultivo (ETc o necesidad hídrica de un cultivo
específico), para condiciones estándar (cultivos
bien abastecidos de agua), durante un período de tiempo
dado, se obtiene como resultado del producto de la
evapotranspiración de referencia de ese mismo
período calculada por el método Penman – Monteith
ajustado para las condiciones de Cuba, según
Menéndez et al. (1999), por los coeficientes de
cultivo que relacionan Allen et al. (1998).

ETc = Kc. Eto

Donde Kc es el coeficiente de cultivo; ETo es la
evapotranspiración de referencia (mm).

Cuando el agua disponible es menor que el límite
productivo, la tasa a la cual se evapora el agua disminuye. Para
simular este fenómeno, Allen et al. (1998)
señalan que para condiciones no estándar (con
ajustes en el suministro de agua), la evapotranspiración
del cultivo ajustada (ETca), durante un período de tiempo
dado, es el producto de la ETc de ese mismo período, por
el coeficiente de estrés:

ETca = (Kc * ETo) *Ks

Donde Ks es el coeficiente de
estrés.

El índice de disponibilidad hídrica (IDH)
representa la razón entre la reserva de agua del suelo en
la década de análisis y el total de agua disponible
por los cultivos:

IDH = (TAD – Ar). TAD-1

Donde (TAD – Ar) es el contenido actual de agua en la
rizosfera (mm); TAD es el total de agua disponible en la
rizosfera (mm).

El índice de humedecimiento modificado se
conceptuó en una escala de seis valores mediante los
algoritmos
siguientes:

(Θsat –
θpmp). Pr < (Pei + Ii – ETcai + TAD –
Ari-1), para la categoría excesivamente
húmedo.

Donde:
θsat es el contenido
de agua del suelo en condiciones de saturación (m3/m3);
θpmp el
contenido de agua del suelo para el punto de marchites permanente
(m3/m3); Pr la profundidad de las raíces del
cultivo (mm).

TAD < (Pei + Ii – ETcai + TAD – Ari-1) ≤
(θsat –
θpmp). Pr, para la categoría
muy húmedo.

TAD.(1 – f) ≤ (Pei + Ii – ETcai + TAD – Ari-1) ≤
TAD, para la categoría favorablemente
húmedo.

Donde f es la fracción promedio del total de agua
disponible en el suelo que el cultivo puede extraer de la zona de
las raíces fácilmente.

TAD.(1 – f) / 2 ≤ (Pei + Ii – ETcai + TAD – Ari-1)
< TAD.(1 – f), para la categoría ligeramente
seco.

θpmp. Pr ≤ (Pei + Ii – ETcai + TAD
– Ari-1) < TAD.(1 – f)/2 y Pei + Ii > 0,

para la categoría muy seco.

Pei + Ii = 0 y TAD – Ari-1 = 0, para la categoría
severamente seco.

La información utilizada para calcular y realizar
la distribución espacial del índice de
humedecimiento modificado en el territorio cubano proviene de
estaciones de superficie.

La escala temporal utilizada para el cálculo y
seguimiento del índice de humedecimiento fue la
década, según recomiendan Eldin (1986),
Frère et al. (1978) y Rojas (1985), como una
solución intermedia entre la necesidad de determinar la
influencia de la distribución del índice en los
días del mes y la sencillez del cálculo.

La escala espacial de trabajo fue 1:1 000 000, la cual
resulta adecuada para la exploración al nivel nacional de
diversos índices agrometeorológicos. Esta escala
fue utilizada previamente por los autores en las zonificaciones
de diferentes índices de interés
agrícola para el Atlas agrometeorológicos de
Disponibilidades Hídricas para una Agricultura de Secano
(Menéndez et al. 2001) y en la vigilancia de
índices agrometeorológicos dentro del servicio
operativo a la agricultura.

CONCLUSIONES.

La evaluación de la sequía se realiza a
partir de indicadores basados en el comportamiento de variables
climatológicas. La utilización de estos indicadores
depende de múltiples factores entre los cuales se destacan
la disponibilidad de datos y el alcance del análisis que
se pretenda realizar.

Los indicadores de sequías son necesarios para
determinar la severidad e las sequías, deben utilizarse en
las regiones donde se encuentren afectadas por las ocurrencias de
sequías, y con los resultados obtenidos se podrán
mapificar zonas vulnerables a la ocurrencia de
sequías.

Tabla Resumen.

BIBLIOGRAFÍA.

1. Donald Wilhite (1997). Improving Drought Management
   in the West: The Role of Mitigation and preparedness. National
   Drought Mitigation Center. Universidad
   de Nebraska. Estados Unidos. 56 p.
2. Donald Wilhite, Michael J. Hayes, Cody Knutson, Kelly
   Helm Smith. The Basic of Drought planning: A 10- Step process.
   National Drought Mitigation Center. Universidad de Nebraska.
   Estados Unidos. 15p.
3. Guía para la Elaboración de Planes de
   Contingencia por Sequía. Por Dionisio Castillo
   Ríos de la Gerencia
   Estatal en San Luis Potosí de La Comisión
   Nacional del Agua.
4. Guttman, N.B., (1998): Comparing the Palmer Drought
   Index and the Standardized Precipitation Index. J. Amer. Water
   Resour. Assoc., 34, 113-121.
5. Hugo Andrés Justiniano Rojas (2005). Tesis de
   Grado, Análisis del la Sequía,
   aplicación un del de cuenca de la Río
   Poopó. Presentación en Acrobat Reader.
   Universidad de San Andrés Facultad de Ingeniería
   Civil.
6. Libro blanco de indicadores de sequías.
   (2001). .

Autor:

Ing. Yurisbel Gallardo Ballat
1,

Dr. Oscar Brown Manrique 2,

1. Profesor de la
Universidad de Ciego de Ávila (Cuba).

Edad: 24años

Estudios realizados: Graduado de Ingeniero
hidráulico en el 2006 EN LA universidad De Santiago de
Cuba. Mis trabajos científicos se han desarrollados en el
campo de los procesos de
sequías.

2. Profesor de la Universidad De Ciego de
Ávila.