Ing. Leticia Vega¹

A lo largo de la región subtropical andina de América del Sur, como en muchas otras partes del planeta, las condiciones ambientales están cambiando rápidamente en respuesta a forzantes antrópicos, naturales, o mayormente la combinación de ambos. La ocurrencia de sequías de mayor recurrencia y severidad, asociada a procesos de degradación ambiental y el aumento de bienes de consumo por parte de una sociedad global más demandante, han tenido fuertes impactos en las economías de las regiones subtropicales áridas o semiáridas. El sector de los Andes ubicado a lo largo de la Diagonal Árida es la región más sensible a las variaciones en la precipitación en América del Sur. La disponibilidad de agua ha sido el principal factor limitante para el desarrollo de los asentamientos agrícolas y humanos, así como para la adopción de alternativas del crecimiento regional. En las últimas décadas, la disminución de las precipitaciones ha afectado la región occidental de América del Sur a lo largo de los Andes Centrales de Chile y Argentina, desde el Altiplano en Bolivia hasta el norte de la Patagonia (Figura 1), (Boisier et al., 2016; Garreaud et al., 2017; Morales et al., 2015; Villalba et al., 2016). Las proyecciones climáticas futuras asociadas al Calentamiento Global para la región sugieren tendencias persistentes en el incremento del calentamiento troposférico, cambios en la estacionalidad del deshielo y escurrimiento, disminución de los caudales y un fuerte aumento potencial en las demandas de evapotranspiración (Meza, et al., 2012). La disminución en el abastecimiento de agua representará un gran desafío para los administradores y usuarios de este recurso vital, así como en los intentos de mantener o restaurar los flujos ecológicos alterados por las actividades humanas en esta región.

Figura 1: Área de estudio proyecto THEMES
Fuente: Proyecto THEMES proposal & apendix

Las sequías y las inundaciones en los subtrópicos de América del Sur son moduladas por diversos forzantes naturales a través de múltiples escalas temporales. Por ejemplo, las tele-conexiones con la temperatura de la superficie del mar impulsadas por El Niño-Oscilación Sur (ENSO) o la Oscilación Decenal del Pacífico (PDO, por sus siglas en inglés) tienen un fuerte efecto sobre los patrones de precipitación en América del Sur. El ENSO es el principal forzante que controla la variabilidad hidroclimática interanual en el Altiplano (Vuille et al., 2000), Chile Central (Rutllant y Fuenzalida, 1991) y el norte de la Patagonia (Montecinos y Aceituno, 2003; Rivera et al., 2017). 

Más allá de estos forzantes naturales de variabilidad climática, parte de las tendencias aparentes en temperatura y precipitación en el suroeste de América del Sur podrían estar relacionadas con cambios en patrones de circulación de mayor amplitud en la atmósfera causados por el calentamiento global antropogénico. Por ejemplo, las reconstrucciones de la precipitación basadas en anillos de los árboles muestran una disminución progresiva durante el último siglo a lo largo de los Andes desde el Altiplano hasta el norte de la Patagonia (Morales et al., 2015; Le Quesne et al., 2009; Villalba et al., 2016). Estas tendencias decrecientes simultáneas en la precipitación no son consistentes con nuestro conocimiento actual de las anomalías de precipitación relacionadas con ENSO y/o PDO en la región. En una línea similar, Boisier et al. (2016) señalaron que es poco probable que la tendencia a la reducción de la precipitación observada en el centro de Chile desde 1979 a 2014 sea impulsada únicamente por la PDO. Esta tendencia negativa de la precipitación se concilia con los resultados de los modelos climáticos sólo si se consideran conjuntamente el forzamiento antropogénico y los cambios observados en la temperatura superficial del mar. Boisier et al. (2016) sugirieron que los cambios en la circulación a gran escala, en particular la expansión de los trópicos y el desplazamiento asociado de los regímenes secos subtropicales pueden ser factores importantes involucrados en estos procesos.

El clima subtropical está determinado en gran medida por la rama descendente de la Celda de Hadley (Figura 2), definida como la circulación atmosférica de gran escala que conecta las regiones tropicales con las subtropicales abarcando la mitad del globo. La región descendente de esta circulación puede considerarse como el “borde de los trópicos” (Lu et al., 2007; Seidel et al., 2008). Estudios recientes indican que en respuesta a los cambios globales antropogénicos, la Celda de Hadley se ha expandido hacia los polos, cambiando los patrones de lluvias y ampliando la extensión de las zonas subtropicales secas en ambos hemisferios. En los últimos 40 años, la expansión global de los trópicos se ha estimado en 1-3° de latitud (0,5 a 1°C/década) en cada hemisferio (Lucas et al., 2014). La mayoría de los estudios proyectan que estas tendencias en la expansión de la Celda de Hadley continuarán durante el siglo XXI.

Figura 2: esquema de la Celda de Hadley
Fuente: Proyecto THEMES proposal & apendix

La falta de un conocimiento comprensivo sobre la expansión de la Celda de Hadley, su variabilidad pasada y futura, están parcialmente relacionadas con la falta de registros instrumentales que documenten las interacciones trópicos-extratrópicos. Por lo tanto, la implementación de registros de largo plazo, es clave. En este sentido, los anillos de árboles aparecen como herramientas valiosas para reconstruir y detectar los cambios pasados del clima y su relación con la Celda de Hadley (Figura 3). De hecho, una importante contribución a nuestra comprensión de las variaciones climáticas pasadas a través de los Andes ha sido proporcionada por los anillos de los árboles (Boninsegna et al., 2009). Variaciones de largo plazo en la precipitación en los Andes Centrales (32-36°S) han sido inicialmente inferidas a partir de los registros de Austrocedrus chilensis en Chile Central. Los registros de los anillos de los árboles también han proporcionado información sobre las variaciones regionales de temperatura y precipitación en el norte de la Patagonia desde los últimos siglos hasta el pasado milenio. Las cronologías milenarias de Fitzroya cupressoides se han utilizado para inferir las variaciones de temperaturas pasadas en ambos lados de los Andes Patagónicos del Norte, mientras que las variaciones de precipitación en esta región se han basado en gran medida en cronologías de A. chilensis-Araucaria Araucana sensibles al déficit hídrico (Boninsegna et al., 2009 y referencias en esa revisión). Estos archivos basados en el espesor de los anillos de árboles representan un recurso en gran medida inexplorado para profundizar aspectos claves de la variabilidad y el cambio climático pasados en América del Sur.

Figura 3: Ancho de anilllos y la celda de Hadley
Fuente: Proyecto THEMES proposal & apendix

En la última década, un número creciente de estudios han mostrado que la composición de isótopos estables en la celulosa de los árboles, tales como el carbono (δ¹³C) y el oxígeno (δ¹⁸O), representan indicadores paleoambientales muy valiosos para descifrar y reconstruir las variaciones pasadas del clima. Los registros isotópicos han sido usados en reconstrucciones de variables climáticas tales como la temperatura, la precipitación y la humedad relativa (Figura 4), entre otros (Masson-Delmotte et al., 2005; Etien et al., 2009; Daux et al., 2011; Labuhn et al., 2014; Lavergne et al., 2018. Por ello, el uso de isótopos estables ofrece la oportunidad de desarrollar cronologías independientes del ancho de los anillos, a la vez que posibilita estudiar temas específicos como el efecto de fertilización por CO₂ sobre el crecimiento de los árboles. No obstante su importancia, los estudios dendro-isotópicos en América del Sur son muy escasos (Leavitt y Lara 1994; Roig et al., 2006; Srur et al., 2008; Lavergne et al., 2016a-b, 2018; Grießinger et al., 2018.

Figura 4: Temperatura de verano reconstruida a partir de δ¹³ en celulosa de anillos de árboles
Fuente: Proyecto THEMES proposal & apendix

En base a estas consideraciones, se utilizará en este proyecto el uso conjunto de cronologías derivadas de anillos de árboles y de isótopos estables en A. chilensis para brindar reconstrucciones confiables de la precipitación en dos regiones semiáridas de los Andes y con ellas poder cuantificar la importancia relativa de la expansión de la Celda de Hadley en el contexto de los últimos siglos a milenio.

Se presentarán los avances realizados hasta el momento que incluyen las primeras cronologías de A. chilensis realizadas como resultado del procesamiento de las muestras obtenidas en 3 trabajos de campo que se han realizado hasta el momento. 

Referencias

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Boninsegna, J. A., Argollo, J., Aravena, J. C.,  et al. 2009. Dendroclimatological reconstructions in South America: a review. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 281(3), 210-228..

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Grießinger, J., Langhmer, L., Schneides, C., et al. 2018. Imprints of Climate Signals in a 204 Year 18O Tree-Ring Record of Nothofagus pumilioFrom Perito Moreno Glacier, Southern Patagonia (50◦S). Frontiers Earth Scices 6:27. doi: 10.3389/feart.2018.00027

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1. Becaria doctoral IANIGLA-CONICET [↩]

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