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1. Ciencias de la Tierra y el Espacio, enero-junio, 2015, Vol.16, No.1, pp.107-116, ISSN 1729-3790
107
*Adrián Álvarez Adán. Investigador Agregado. Instituto de Ciencia Animal, San José de las Lajas, Mayabeque
Cuba. E-mail: (adanalvarez@ica.co.cu)
La variabilidad climática y análisis de contextos futuros de cambio climático
en la cuenca del Cauto
Adrián Álvarez-Adán (1)
*, Gustavo Febles (1)
y Laisury Díaz (1)
1
Departamento de Pastos y Forrajes. Instituto de Ciencia Animal., San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba,
Email: adanalvarez@ica.co.cu
Recibido: julio 14, 2014 Aceptado: diciembre 23, 2014
Resumen
Diagnosticar y cuantificar la variabilidad climática y analizar posibles contextos climáticos futuros en la cuenca del
Cauto fue el objetivo del trabajo. Se utilizaron datos de temperatura y precipitación medias mensuales, del período
1961 – 2010 de ocho estaciones meteorológicas del Instituto de Meteorología. Se usaron salidas diarias de los
Modelos de Circulación General Echan4 además el forzamiento de los escenarios de emisiones A2 y B2. Marzo
destaca por los valores extremos de déficits en los totales de precipitación durante el período lluvioso 1961-1990, sin
embargo, para el lapso 1991-2010 los déficits muestran un corrimiento hacia octubre y la temperatura media
aumentó 0,30
C. Se concluye que la proyección de temperatura en contextos de cambio climático presenta aumentos
sostenidos en ambos escenarios de estudio, los mayores valores se reportan en el A2. Las precipitaciones mostraron
una tendencia a la disminución en ambos escenarios, con déficits considerables durante el período lluvioso.
Palabras Clave: cambio climático, cuenca del Cauto, variabilidad climática
Climate variability and analysis of future contexts of climate change in the basin of Cauto river
Abstract
Diagnose and quantify climate variability and analyze possible future climate contexts in the basin of Cauto river
were to the objectives of this work. Data about average temperature and monthly precipitation, from 1961 to 2010,
belonging to nine weather stations of the Meteorological Institute were used. Daily departures from Models of
General Circulation Echan4 and forcing of scenarios of A2 and B2 emissions were also used. March is remarkable
due to the extreme values of water deficiencies during the rainy season from 1961 to 1990. However, from 1991 to
2010, deficiencies moved to October and the average temperature recorded an increase of 0,30
C.It can be concluded
that the projection of temperature in contexts of climate change presents sustained increases in both study scenarios,
the highest values are reported in the A2. Rainfall showed a decreasing trend in both scenarios, with significant
deficits during the rainy season.
Keywords: Cauto basin, Climate Change, Climate Variability

2. Variabilidad climatica en la cuenca del Cauto…
108
1. Introducción
El clima es una de las consecuencias de las interacciones y retroacciones que se establecen entre los componentes del
sistema climático y responde a un equilibrio en el intercambio de energía, masa y cantidad de movimiento entre
ellos, lo cual le confiere un alto dinamismo que se manifiesta por su variabilidad. Esta característica ha provocado,
sobre todo en las últimas décadas, grandes desastres naturales con importantes consecuencias para la vida humana y
la economía de muchos países.
Por lo tanto, la variabilidad climática ha sido motivo de una mayor atención internacional, la que aumenta ante la
posibilidad de que ella también cambie, si el clima cambia. De aquí que, el cambio climático se convierte en uno de
los retos más importantes que la humanidad tendrá que afrontar en el presente siglo, no solo por los impactos que
este tendrá sobre las diferentes esferas humanas, sino también porque este representa un reto para el modelo de
desarrollo que la humanidad ha asumido desde la etapa de industrialización.
La generación de proyecciones y escenarios de cambio climático para el Caribe a escalas apropiadas, es sin dudas
un ejercicio particularmente importante para la planificación a largo plazo. En Cuba, los trabajos relacionados con
cambio climático comenzaron en 1991 y se refuerzan hasta la actualidad. Los resultados indican: un incremento de
temperatura media entre 1.6 y 2.5°C para 2100; el comportamiento incierto de precipitaciones; aumento de la
evaporación, debido al aumento de temperatura, que favorecerá la aridez; el aumento del nivel del mar y mayor
frecuencia de sequías y huracanes intensos (categoría 3, 4 y 5). (Centella et al. 2001)
La cuenca del Cauto, delimita el sistema hidrográfico superficial dominado por el río que le da nombre a la
misma y a su vez es el más largo de Cuba. Abarca territorios de cuatro de las cinco provincias que conforman la
región oriental del país y su principal actividad económica es la agropecuaria. Presenta altas temperaturas durante
casi todo el año y manifestaciones de sequias prolongadas, así como de aridez, salinidad, y erosión de los suelos.
Todas estas características de la cuenca, hacen que el presente trabajo se plantee como una etapa inicial en los
estudios necesarios para evaluar la vulnerabilidad frente a la variabilidad y el cambio climático de la región. De aquí
que el objetivo de esta investigación fue cuantificar la variabilidad del clima en la cuenca del Cauto y analizar
contextos futuros de cambio climático en la misma.
2. Materiales y Métodos
Se utilizó la información de temperatura y precipitación medias mensuales, presente en la base de datos del centro de
Clima del Instituto de Meteorología de Cuba (INSMET), correspondiente a nueve estaciones meteorológicas
ubicadas en la cuenca del Cauto y sus inmediaciones (fig. 1) para el análisis de la variabilidad y tendencia de las
series proporcionadas. Se contó con un registro de 50 años (1961 – 2010), que para los objetivos de la investigación
se dividió en dos etapas 1961 – 1990, como período de referencia y 1991 – 2010, como período actual para conocer
que estaba pasando con el comportamiento de estas variables antes de introducir un análisis de proyecciones.

3. 109
Fig. 1. Mapa de ubicación de la cuenca del Cauto y estaciones meteorológicas utilizadas para la obtención de
la información climática
La evapotranspiración de referencia mensual (Eto), se calculó por la fórmula de Penman Monteith modificada por
FAO (Allen et al. 1998), ajustada según (Solano et al. 2005) a las condiciones climáticas locales. Los datos de
entrada para el cálculo de la fórmula son las variables meteorológicas temperatura máxima y mínima del aire,
velocidad del viento, la duración efectiva de la insolación y la humedad relativa del aire.

4. Variabilidad climatica en la cuenca del Cauto…
110
La ETo se calculó a partir de la formula siguiente (1):
Donde: ETo es la evapotranspiración de referencia (mm.d-1
).
 es la pendiente de la curva de vapor saturado (kPa . o
C-1
).
Rn es la radiación neta (MJ. m-2
. d-1
).
G es el flujo de calor sensible desde el suelo (MJ. m-2
. d-1
).
 es la constante psicrométrica (kPa.o
C-1
).
T es la temperatura del aire media diaria a 1.5 m de la superficie del suelo (o
C).
U1.5 es la velocidad del viento a 1.5 m de la superficie del suelo (m.s-1
).
(ea – ed) es el déficit de presión de vapor del aire (kPa).
Una vez obtenida la evapotranspiración de referencia se realiza un análisis gráfico de su relación con la
precipitación para identificar el comportamiento mensual de las deficiencias hídricas.
El análisis de la variabilidad de las series de precipitación y temperatura medias anuales se realizó con el software
INFOSTAT a través del cálculo de los promedios anuales de estas variables en los períodos comprendido entre 1961-
1990 y 1991-2010, considerando la escala de tiempo anual. Para ello se efectuó un suavizado a través de la
exponencial simple (2) (Lluchet al., 1997):
St= 0.1*Xt+ (0,9)*St-1 (2)
Donde: St: valor de la serie transformada en el tiempo t
St-1: valor de la serie transformada en el tiempo t -1
Xt: valor de la serie no transformada en el tiempo t
La tendencia de la precipitación y la temperatura medias anuales se comprobó a través de un análisis de regresión
lineal con el software INFOSTAT.
Para el análisis de los contextos climáticos futuros, se usaron salidas diarias de los Modelos de Circulación
General (MCG) Echan4 con el forzamiento de los escenarios de emisiones (SRES, según sus siglas en inglés) A2 y
B2 propuestos por el IPCC (2001) de una resolución espacial de 25km. Este modelo se encuentra entre los
disponibles y representan en forma más adecuada la circulación general de la atmósfera en el Caribe (Jones et al.
2004, Campbell et al. 2011). Además, estos escenarios fueron seleccionados, según (Bárcena 2010), debido a que las
condiciones de América Latina y el Caribe seguirán determinadas por el desarrollo económico, con nuevas
tecnologías “limpias”, principalmente a nivel de regiones o localidades. Se consideraron los horizontes temporales
2040, 2070 y 2099, para establecer parámetros de comportamiento a corto, mediano y largo plazo de cada una de las
)38.01(
)(
273
997
)(408.0
5.1
5.1
U
eeU
T
GR
ETo
dan







(1)

5. 111
variables estudiadas. Luego los valores obtenidos son estandarizados para hacer el promedio igual a cero y obtener
las anomalías.
3. Resultados y Discusión
La relación entre precipitación y Eto, sirve para interpretar el comportamiento de los períodos lluvioso y poco
lluvioso, a través de los déficits de agua que se producen cuando la precipitación es inferior a la demanda
evaporativa de la atmósfera. Desde el punto de vista agrometeorológico, permite interpretar el comportamiento de los
períodos húmedos y secos, cuando esta relación se establece entre la precipitación y la media del valor de la Eto.
Para el primero de los casos, los períodos 1961 – 1990 y 1991 – 2010 (fig. 2a) mostraron déficits en los totales de
precipitación durante todo el período poco lluvioso (noviembre – abril), con valores de 390mm y 367mm,
respectivamente. El mes de marzo se destaca por los valores extremos. El período lluvioso (mayo – octubre), por su
parte, muestra alternancia de meses con déficit y exceso de agua, lo cual obedece al comportamiento histórico de las
lluvias en este período, donde se observan dos máximos, uno principal en mayo y otro secundario en septiembre para
1961 – 1990 y este comportamiento se invierte para 1991 – 2010; y un mínimo acentuado en el mes de julio para
ambos períodos.
Desde el punto de vista agrometeorológico (fig. 2b), se observa un período húmedo de 210 días (desde la 2da década
de abril hasta la 3ra de noviembre) para 1961 – 1990, mientras que para 1991 – 2010, hay un aumento del período
con 243 días, así como un corrimiento de la fecha de fin del período hacia la 1ra década de diciembre. Esto
representa déficits de precipitaciones, para el periodo seco en el orden de los 382mm y 337mm, para las etapas de
referencia y actual respectivamente.
Fig. 2. Comportamiento del déficit hídrico (a) y la relación entre la precipitación y la evapotranspiración
potencial (b) en la cuenca Mayabeque para los períodos 1961 – 1990 y 1991 – 2010
Los valores de precipitación media anual, tanto en el periodo 1961 -1990 (1117.58mm) como en siguiente 1991 -
2010 (1106.69mm), no superan la media anual nacional de 1309.25mm. Además se constata una disminución de

6. Variabilidad climatica en la cuenca del Cauto…
112
31mm en el periodo lluvioso y aumentan en 7.7% durante el periodo poco lluvioso, ambos comportamientos respecto
al período de referencia, para una anomalía media anual negativa de 11mm. Si bien estos resultados no resultan
significativos, de mantenerse la tendencia a la disminución que se aprecia en la figura 3 para el período 1991 -2010,
se puede ver comprometida la estabilidad de la reserva hídrica de la cuenca, tanto superficial como subterránea.
Además se puede constatar la alta variabilidad que presentan las mismas, como se muestra en la fig. 3, sobre todo
para el período 1991 – 2010 donde se observan, 11 años que pueden catalogarse como años secos, de los 19 del
período, donde se destacan las temporadas de 1997 – 2000 y 2002 – 2004 con cuatro y tres años respectivamente.
Esta apreciación de alta variabilidad, se puede extrapolar al resto de la región oriental de Cuba ya que se conoce, por
los estudios realizados por (Acosta et al. 2000), (Piña et al. 2005) y (Pérez et al. 2010) que en los últimos años ha
sufrido procesos de intensas y prolongadas sequías,
Fig. 3. Comportamiento de la precipitación media mensual y su tendencia para los períodos 1961 – 1990 y
1991 – 2010
Se comprobó que hubo un aumento de 0,30
C de la temperatura media en el lapso 1991-2010 con respecto al
periodo anterior. Este resultado se encuentra dentro del entorno de +0,30
C y +0,60
C reportado por (Aguilar et al.
2002) al realizar un estudio para el municipio Pilón de la provincia Granma, cercano a la zona de estudio. Además
concuerda con el trabajo realizado por (Piña y Rojas 2002) para los municipios holguineros que es encuentran
ubicados dentro de la Cuenca del Cauto, donde se observó un aumento de la temperatura media de 0.30
C a 0.80
C,
debido principalmente a una elevación de las temperaturas mínimas, sobre todo en los años 1997 y 1998.

7. 113
Los resultados de las proyecciones de anomalías de temperatura y precipitación mensual respecto a los valores
observados en el período de referencia 1961 – 1990 se muestran en la figura 4 y se explican a continuación.
Las anomalías de temperaturas medias presentaron aumentos sostenidos en ambos escenarios de estudio (fig. 4a),
mostrando los mayores valores (3,80
C) el escenario A2, aunque es de señalar que a partir del período 2041 – 2070 la
diferenciación se acentúa. Las temperaturas de 29,50
C (B2) y 30,50
C (A2) se encuentran cercano al límite superior
expresado por (Castillo y Castellví 2001) quienes plantean que entre 10 y 300
C es donde son más intensos los
procesos fisiológicos fundamentales de la planta (fotosíntesis, respiración, crecimiento, transpiración y efectos
fotoperíodicos). Estos valores además, pueden considerarse para algunas especies como inductores de estrés lo cual
traería consigo, según (Azcón-Bieto y Talón 2001), la reducción de la tasa de crecimiento, inhibición de la
fotosíntesis y la respiración y la activación de la senescencia y la abscisión.
Las anomalías de precipitaciones medias anuales (fig. 4b), por su parte, mostraron una tendencia a la disminución
en ambos escenarios (A2 y B2). Es de destacar que a pesar de este comportamiento, las del escenario B2 son
positivas, es decir, se prevé un aumento de precipitaciones importante del 7% para la cuenca durante 2011 – 2040
que tendrá una caída hasta el 2% entre 2041 – 2070 irá disminuyendo gradualmente hacia 2099 con valores muy
semejantes a los que se reportan para el período de referencia. Este resultado está acorde con lo reportado por
(Planos et al. 2012), quienes sostienen que las estimaciones futuras de las precipitaciones muestran una gran
dispersión de valores tanto en magnitud como en signo. Estos autores al confeccionar el mapa de “Patrones de
cambio de la precipitación estacional para el período 2071-2099 con respecto a 1961-1989” encontraron que los
valores de anomalías se encuentran en el entorno de 10%, tanto de aumento como de disminución de las
precipitaciones para diferentes localidades dentro de la cuenca.
El escenario A2, muestra anomalías negativas, lo cual significa que existirá una disminución de la precipitación
desde el 3% para 2011 – 2040 hasta un 13% hacia 2099. También es significativo que este comportamiento se
observará bastante homogéneo dentro de la cuenca y que la disminución será más marcada a partir de la etapa 2041 -
2070.
Fig. 4. Comportamiento de las anomalías de la temperatura (a) y la precipitación (b) medias anuales para los
horizontes temporales 2040, 2070 y 2099 en los escenarios A2 y B2
Al realizar un análisis mensual de las proyecciones se constata que la diferenciación entre horizontes temporales
para el caso de las precipitaciones (fig. 5a) es pequeña para ambos escenarios. Sin embargo es de señalar, que los dos

8. Variabilidad climatica en la cuenca del Cauto…
114
presentan un patrón de comportamiento muy similar aunque los rangos de anomalías son mayores para el A2. Los
valores negativos en los meses del período lluvioso, sobre todo más acentuados en el trimestre julio – septiembre a
partir del año 2041, podrían asociarse a la aparición de fenómenos de sequía y ser interpretados como un posible
efecto negativo para la productividad de los cultivos en la zona. Esta interpretación se refuerza con el planteamiento
de (Baruch 1994) de que el agua tiene efectos directos e indirectos en la actividad metabólica de los cultivos, ya que
constituye una de las dos materias necesarias para la producción de carbohidratos por fotosíntesis, la síntesis de
aminoácidos y proteínas, así como para el transporte por todo el sistema conductor de la planta. De ahí que el
rendimiento disminuya rápidamente al producirse una deficiencia de humedad de suelo, donde la precipitación juega
un papel importante.
Las proyecciones mensuales del comportamiento de las anomalías de la temperatura (fig. 5b) reflejan que el
escenario A2 y B2 mantienen un comportamiento similar al descrito para los períodos analizados con anterioridad
donde se prevé alcanzaran valores extremos de 4 y 30
C (respectivamente) en el mes de octubre. Sin embargo, el
número de meses donde el aumento será considerable es variable para ambos casos, en el primero hay una
correspondencia con el período lluvioso y en el segundo solo aparece al final del mismo.
Fig. 5. Anomalías de la precipitación (a) y la temperatura (b) medias mensuales en los escenarios A2 y B2 para
los horizontes temporales 2040, 2070 y 2099

9. 115
Conclusiones
El análisis de la variabilidad climática permitió identificar un aumento de temperatura de 0,30
C entre 1991 y 2010
con respecto al período 1961-1990 y que las precipitaciones están mostrando evidencias de un posible cambio su
patrón estacional, es decir están aumentando en el período poco lluvioso y disminuyendo en el lluvioso, ligeramente
para ambos casos.
La proyección de temperatura en contextos de cambio climático, presenta aumentos sostenidos en ambos
escenarios de estudio (A2 y B2) con valores en el entorno de los 300
C. Las precipitaciones, por su parte, mostraron
una tendencia a la disminución en ambos escenarios, a pesar de que las diferencias entre los horizontes temporales
analizados es menos marcada en el A2. Además presentan déficits considerables durante el período lluvioso.
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Acerca de los autores:
Adrián Álvarez Adán. MsC. en Geografía, Medio Ambiente y Desarrollo Territorial.
Investigador Agregado. Especialista en Agrometeorología del Departamento de Pastos y
Forrajes del Instituto de Ciencia Animal. Actualmente se encuentra realizando los estudios de
Doctorado en Geografía sobre la temática de Influencia de condiciones agroclimáticas en la
producción de pastos en diferentes escenarios de cambio climático.
Gustavo Febles. DrC. en Ciencias Agrícolas. Investigador Titular. Especialista en producción
de semilla del Departamento de Pastos del Instituto de Ciencia Animal. Ha dirigido numerosas
tesis tanto de Maestría como Doctorado e integró por más de 20 años el Tribunal Nacional de
Doctorado en Ciencias Agrícolas. Tiene más de 50 publicaciones en revistas de impacto y en
los últimos cinco años ha publicado 10 artículos científicos. Posee amplia experiencia en la
docencia de postgrado.
Laisury Díaz. Especialista. Observadora meteorológica de la estación Agrometeorológica del
Instituto de Ciencia Animal.