Caracterización de la variabilidad interanual de las precipitaciones diarias en la Demarcación Hidrográfica del Segura. Parte II

Por Juan Andrés García-Valero, delegación territorial de AEMET en la Región de Murcia)

En el trabajo presentado en este blog el pasado 14 de febrero se  llevó a cabo un estudio de las precipitaciones diarias a nivel de toda la Demarcación Hidrográfica del Segura (DHS) a lo largo del período 1951-2019. Uno de los resultados más destacables fue la obtención de tendencias negativas y positivas en los valores acumulados de los meses de junio y septiembre, respectivamente. Por otro lado, la inexistencia de tendencias en la escala anual no se correspondía con el descenso significativo observado en el número de días de precipitación, evidenciando un aumento en la intensidad de los eventos de precipitación. En cuanto a las precipitaciones diarias de carácter intenso se obtuvo un aumento en la frecuencia de los eventos cuya precipitación media regional supera los 40 mm. Sin embargo, no se obtuvieron tendencias significativas en cuanto a los acumulados anuales, estacionales y mensuales relacionados con eventos intensos de precipitación definidos a partir del percentil 95 de los días de precipitación.

La gran variabilidad espacial existente dentro de nuestra región de estudio (García-Valero y otros, 2008) sugiere la posibilidad de que se puedan estar produciendo cambios distintos en diferentes subcuencas de la DHS.  Dichos cambios o tendencias podrían ser de gran interés por su posibles  repercusiones de caracter hidrológico, como podría ser un descenso de las aportaciones en las zonas de cabecera o el aumento de la intensidad de las precipitaciones en zonas bajas de vegas o del litoral. Una forma de analizar dichos cambios podría ser extendiendo nuestro anterior estudio a todos los puntos de rejilla de la base de datos empleada (resolución 5 km), tal y como se hizo en Halifa-Marín y otros (2020), sin embargo, en este trabajo se ha preferido considerar una señal que contenga información de un área mayor. El empleo de este tipo de series tiene como ventaja fundamental respecto a las series puntuales su mayor homogeneidad, pues en su construcción se produce una compensación de los posibles errores presentes en las series puntuales, además, las conclusiones que de ellas puedan derivarse presentarán también un mayor impacto hidrológico. Por todas estas consideraciones el presente trabajo se centra en las 14 subcuencas definidas dentro de la DHS (figura 1). Así, para cada una de sus series diarias de precipitación se ha llevado a cabo un análisis similar al que se hizo en el anterior trabajo referido a la serie regional de toda la demarcación. De este modo se ha estudiado la variabilidad interanual de los acumulados en los días de lluvia, el número de días de lluvia, la racha seca, así como de los acumulados durante los eventos intensos de precipitación. Además, se ha analizado la posible existencia de tendencias en todas estas variables empleando para ello el estimador de Sen y el test de Mann-Kendall para la determinación de su significación estadística. Como nivel de significación estadística se ha tenido en cuenta el nivel del 90% para considerar como aceptable la existencia de una tendencia.

   Figura 1. Subcuencas de la Demarcación Hidrográfica del Segura. Fuente: PHCS

Valores acumulados en los días de lluvia

En general, se observa una relación directa entre la altitud de las diferentes subcuencas y los valores acumulados anuales, siendo mayores en las regiones altas del interior de la demarcación (figura 2). La subcuenca de la Sierra del Segura presenta los mayores acumulados (586 mm), siendo así la principal cabecera en cuanto a las aportaciones. Por contra, en las subcuencas de Almería y Sur de Murcia se registran los valores anuales más bajos (en torno a 260 mm).  En el resto de zonas los acumulados oscilan entre los 300 y 400 mm siendo muy notable la variabilidad interanual de estos valores.  En todas las subcuencas se aprecia un mínimo de precipitación acumulada en verano, huella singular del clima mediterráneo, mientras que los acumulados máximos se registran en general en primavera y otoño (figura 2), seguidas del invierno. No obstante hay algunas diferencias a destacar en el ciclo anual. Así, en la Sierra del Segura el acumulado en invierno es del mismo orden que en primavera y superior al del otoño, característica que la diferencia del resto de zonas. En general, las subcuencas del norte y oeste presentan su máximo anual en primavera con una diferencia clara respecto al otoño, aunque esta diferencia se va reduciendo conforme nos desplazamos hacia el este y sur, donde el ciclo cambia y las precipitaciones otoñales se convierten en las más importantes del año. En verano, aunque las precipitaciones son en general escasas y prácticamente nulas en las subcuencas del centro, sur y litoral, éstas presentan unos acumulados relativamente importantes en las subcuencas altas del interior-norte, observándose valores similares a los del invierno en las zonas de Yecla y de Corral Rubio.

Figura 2. Gráficos boxplots que muestran la variabilidad interanual de la precipitación acumulada mensual y estacional en el período 1951-2019 en las distintas subcuencas de la DHS. En el gráfico de la esquina superior izquierda se representa la variabilidad interanual de los valores acumulados anuales en cada una de las subcuencas. El ancho de las diferentes cajitas está relacionado con la variabilidad interanual, siendo mayor ancho cuanto mayor es la variabilidad.

En relación a las tendencias, no se aprecia ningún cambio significativo en los acumulados anuales ni en los estacionales. Sin embargo, a escala mensual si se observan cambios en junio, septiembre y octubre. En junio y octubre las tendencias son negativas en todas lasregiones para las que se aprecia significación estadística (figura 3), aunque hay una clara diferenciación en la intensidad de las tendencias entre las zonas altas del interior y las más próximas al litoral. En junio las tendencias son mayores en las subcuencas altas del interior (Sierra del Segura, Río Mundo, Corral Rubio y Yecla)  mientras que en octubre, las tendencias se observan solamente en las subcuencas de la mitad este de la demarcación (Ramblas del Noreste, Sur de Alicante, Vega Media, Mar Menor y Sur de Murcia), siendo en este caso mayores que las observadas en junio para todas estas zonas. Septiembre es otro mes en el que aparecen tendencias pero en este caso de signo positivo, focalizándose éstas en las subcuencas del Noroeste (3.07 mm/dec), Mula (2.60 mm/dec), Guadalentín (2.47 mm/dec) y Mar Menor (2.18 mm/dec).

Figura 3. Tendencias significativas en los acumulados mensuales. Período 1951-2019.

Número de días de precipitación

El número de días de lluvia en cada subcuenca presenta un comportamiento similar a los valores acumulados. Sierra del Segura con un valor de mediana anual de 95 días y Río Mundo con 76 presentan los valores más altos, mientras que Sur de Murcia y de Alicante, Mar Menor y Vega Media son las subcuencas con el menor número de días de lluvia al año, entre 38 y 40 días. En general, se observa que las regiones con un valor de mediana mayor presentan también una mayor variabilidad interanual (figura 4, gráfico superior izquierdo). Respecto al ciclo anual se aprecia un comportamiento parecido al de los valores acumulados, con un máximo en primavera en las regiones del interior-norte y en otoño hacia las regiones del sur y del litoral. Abril es el mes del año con un mayor número de días de lluvia en prácticamente todas las regiones excepto en las del Sur de Murcia y de Alicante donde el máximo se produce en el mes de octubre.

En cuanto a las tendencias en el número anual de días de lluvia se observan cambios negativos en todas las subcuencas a excepción de la Vega Alta, Ramblas del Noreste, Mula y Sur de Alicante (figura 5). La región con la tendencia más alta es Corral Rubio (-4.5 días/dec), siendo ésta muy superior al resto de zonas en las que la tendencia oscila entre los valores de -1.5 y -2.5 días/dec. A escala estacional se observan tendencias negativas que se producen casi de forma generalizada en verano, apreciándose algunas tendencias más locales en invierno en la subcuenca de Corral Rubio, así como en primavera para la misma subcuenca y también para la del Sur de Murcia. En verano la tendencia está guiada por el descenso notable de los días de lluvia en el mes de junio. De nuevo, el mayor descenso se observa en la subcuenca de Corral Rubio seguida por su vecina de Yecla (figura 5). Marzo y diciembre son dos meses en los que se está produciendo un descenso en el número de días de lluvia en Sierra del Segura y Corral Rubio, así como el mes de abril en las subcuenca del Guadalentín y Almería.

Figura 4. Igual que la figura 2, pero para el número de días de lluvia
Figura 5. Tendencias significativas en el número de días de lluvia. Tendencia en la escala anual (mapa de la esquina superior izquierda), en el trimestre junio-julio-agosto (superior-centro) y en diferentes meses del año (resto de mapas).

 Racha seca

Este parámetro presenta una relación indirecta con el número de días de lluvia, de modo que es mayor en aquellas regiones donde el número de días de lluvia es menor. La subcuenca de Almería es la que presenta el valor de mediana mayor, 77 días, seguida por Sur de Murcia (76), Sur de Alicante (69) y Vega Media (67).  Por contra, Sierra del Segura con 36 días es la que tiene la racha mediana anual más corta, 36 días, situándose esta variable entre los 40 y 45 días en el resto de las subcuencas altas del interior (Río Mundo, Corral Rubio, Noroeste y Yecla). Para el resto de regiones el valor de la mediana de la racha anual se sitúa alrededor de los 55 días. Todos estos valores presentan una variabilidad interanual muy alta (figura 6) aumentando ésta en aquellas regiones con los valores de mediana más altos.

Como es de esperar, el verano es la estación del año con rachas más largas en todas las subcuencas, destacando Almería con un valor de 70 días, resultado que refleja que en esta subcuenca, en la mitad de los veranos considerados para este estudio, no llovió durante algo más de dos meses consecutivos. De entre los tres meses de verano, julio es el que presenta la racha más larga en todas las regiones. La siguiente estación del año con la racha más larga en la mayoría de subcuencas es el invierno, con excepción de la Sierra del Segura donde es el otoño, aunque seguida muy de cerca por el invierno. 

Figura 6. Igual que la figura 2, pero para la racha seca

En general, en otoño y primavera es cuando los valores estacionales son más bajos en todas las zonas situándose entre los 17 días en Sierra del Segura y los 28 días en Sur de Murcia. Dentro de estas estaciones destacan los meses de abril y mayo en primavera, y octubre y noviembre en otoño, por ser los que presentan los valores más bajos de racha.

Atendiendo al análisis de tendencias se observan muy pocos cambios. Solamente las subcuencas de Corral Rubio y Noroeste, presentan tendencias significativas de signo positivo en la escala anual, siendo estos cambios de 2 y 1.5 días/dec, respectivamente (figura 7). Los cambios se deben fundamentalmente al aumento de la racha en verano, y especialmente en el mes de junio, cuando además se observa que otras subcuencas como Yecla, Ramblas del Noreste y Mar Menor muestran también tendencia positiva. En julio también se observa una tendencia positiva en el Noroeste. No obstante, un resultado que rompe con el signo positivo es la disminución de la racha observada en Sierra del Segura durante el mes de agosto.

   Figura 7. Tendencias significativas en la racha seca

Precipitaciones intensas

En el trabajo relativo a las precipitaciones intensas a escala de toda la demarcación se observó un aumento en la ocurrencia de eventos con acumulaciones iguales o superiores a los 40 mm en 24h. En este trabajo se han evaluado estos eventos a nivel de subcuenca. Los resultados indican que la tendencia global está guiada por un aumento de estos episodios en sólo tres subcuencas del Norte (Río Mundo, Corral Rubio y Yecla) y dos del Noreste de la Demarcación (Ramblas del Noreste y Sur de Alicante) (figura 8).

Otra definición frecuentemente empleada para definir un evento intenso es aquella que hace uso del percentil 95 de los valores acumulados observados durante los días con precipitación mayor o igual a 1 mm. Este valor de percentil para cada una de las subcuencas se muestra  representado en la imagen de la izquierda de la figura 9. En general, se observa un valor más alto cuanto mayor es la irregularidad de las precipitaciones y mayor es la cercanía de la subcuenca al Mar Mediterráneo, de modo que a mayor valor del percentil, mayor habrá sido la intensidad diaria observada en el período de estudio para una determinada subcuenca.  Así, el valor más alto se observa en la comarca del Mar Menor (25 mm) mientras que los más bajos se corresponden con los de las subcuencas del norte y noroeste (15-18 mm). Destaca también la subcuenca del Río Mula con un valor de percentil ligeramente inferior al del Mar Menor.

Figura 8. Frecuencia de ocurrencia de eventos con precipitación diaria superior a 40 mm a nivel de toda la DHS (esquina superior izquierda) y para las distintas subcuencas.
Figura 9. Percentil 95 de los días de lluvia (izquierda), precipitación acumulada anual debida a los eventos que superan o igualan el percentil 95 (centro) y porcentaje de la precipitación acumulada anual debida a la ocurrencia de eventos intensos (derecha).

Los acumulados de precipitación por estos eventos son en general mayores en otoño y primavera en todas las subcuencas, aunque en Sierra del Segura los acumulados en invierno son del mismo orden que los que se observan en las otras dos estaciones. En términos de mediana, se obtiene que entre un 20 y un 25% de la precipitación acumulada en un año en las distintas zonas de la demarcación se debe a este tipo de situaciones (figura 9, gráfica de la derecha), siendo los porcentajes ligeramente mayores en las regiones de la mitad este y sur. No obstante, estos porcentajes presentan una gran variabilidad interanual.

Analizando la posibilidad de tendencias en los acumulados anuales debido a este tipo de eventos, se obtiene que únicamente la subcuenca de Corral Rubio presenta una tendencia positiva muy significativa (por encima del 99.9% de nivel de significación). Dicha tendencia se traduce en un aumento de 14.1 mm/década en los acumulados anuales provocados por este tipo de eventos, suponiendo este valor un aumento relativo del 20% cada diez años respecto del valor de la mediana anual que es de unos 70 mm en el período de estudio. (figura 9, gráfico central). Dicha tendencia procede principalmente del aumento de la ocurrencia de este tipo de eventos en otoño y primavera.

Conclusiones generales y discusión

En este estudio se ha presentado un análisis de la variabilidad de las precipitaciones en las 14 subcuencas que componen la Demarcación Hidrográfica del Segura a lo largo del período 1951-2019. El trabajo completa el estudio anterior publicado en este blog enfocado a un análisis de la variabilidad a escala de toda la DHS. De este modo se ha podido entender mejor la procedencia local de las tendencias obtenidas en el primer trabajo, así como conocer la existencia de nuevas tendencias a escala de subcuenca cuya señal no tiene el suficiente peso como para alterar la tendencia de la serie que representa a toda la Demarcación.

Las tendencias más importantes se obtienen para el número de días de lluvia. En general se observa una tendencia anual decreciente en la mayoría de las subcuencas, excepto en algunas del centro y este. En términos absolutos las tendencias más destacadas se están produciendo en las subcuencas de cabecera, con descensos de unos 4 días/década, mientras que en términos relativos los descensos son muy similares entre las distintas subcuencas, siendo este del orden de un 5% de la mediana de los días de lluvia al año. El cambio se debe en gran medida a la disminución de los días de lluvia en el mes de junio, aunque en algunas subcuencas del este el descenso en octubre también es notable, así como los descensos en el mes de diciembre y marzo en la cabecera principal de la cuenca. Dichas tendencias no están afectando apenas a la duración de la racha seca pues tan sólo dos subcuencas, Corral Rubio y Noroeste presentan una tendencia anual al aumento de esta variable alrededor de 2 días/década. Los acumulados anuales tampoco presentan cambios significativos a pesar de la reducción en el número anual de días de lluvia, aunque sí se observan cambios en algunos acumulados mensuales. Los más importantes se observan en junio y octubre con descensos, y en septiembre con aumentos. Los mayores descensos se están observándose en octubre en las subcuencas de la mitad este de la demarcación y suponen una disminución por década de un 15% respecto del valor de la mediana para ese mes. En junio los descensos (10-15%) son más importantes en las subcuencas de cabecera e interior-norte, mientras que en septiembre el aumento (10-15%) es más significativo en el Mar Menor, Guadalentín, Noroeste y Mula. En cuanto a los eventos intensos de precipitación tan sólo la subcuenca de Corral Rubio, la más meridional, presenta una tendencia anual positiva muy significativa y que supone un incremento relativo del 20% respecto del valor de la mediana  de los acumulados anuales ocasionados por este tipo de situaciones más extremas.

Algunos de los cambios obtenidos en este estudio confirman los encontrados en Miró y otros (2018), especialmente los de verano en los que se constataba una tendencia a la disminución de los episodios de lluvia en las regiones del interior de las Demarcaciones del Júcar y del Segura. Esta tendencia parece explicarse por la disminución de los eventos tormentosos de cierta eficiencia en las regiones del interior de ambas cuencas hidrográficas. El descenso de los días de lluvia en los meses de diciembre y marzo en la Sierra del Segura, región cuyo régimen de precipitación presenta una mayor influencia atlántica, parece estar guiado por una tendencia positiva del índice de la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) (Halifa-Marín y otros, 2020). Este índice o patrón de teleconexión es el responsable de una mayor o menor circulación de origen atlántica sobre la Península Ibérica, y por tanto, del mayor o menor trasiego de frentes asociados a borrascas que condicionan en gran medida el régimen de precipitación en buena parte del territorio peninsular (Trigo y otros, 2004). Así, existe una multitud de trabajos que vinculan el descenso de los acumulados de lluvia en la regiones de mayor influencia atlántica con la disminución del paso de frentes sobre la península (Serrano y otros, 1999, López-Bustin y otros, 2008, García-Valero y otros, 2012 y 2015, Gómez-Martínez y otros, 2018, entre otros). En Halifa-Marín y otros (2020) se analizaron las tendencias en los acumulados y en los días de lluvia considerando la máxima resolución de la misma base de datos que la empleada aquí, obteniéndose que dentro de la principal subcuenca de cabecera, Sierra del Segura, su mitad más occidental estaba experimentado un descenso de los acumulados en diciembre y marzo aunque no era un descenso estadísticamente significativo, resultado que coincide con el obtenido aquí a nivel de subcuenca. Idéntico resultado se concluye también en Miró y otros (2018),  en el que se indicaba que las tendencias en los acumulados en la DHS no eran significativas a diferencia de las observadas en la cabecera del Júcar.

La tendencia negativa en los acumulados encontrados en el mes de octubre en las subcuencas de la mitad este de la DHS podría estar relacionada con un menor número de episodios con circulación del este observado durante este mes, y por tanto con una disminución de las advecciones húmedas sobre las subcuencas cuyo máximo pluviométrico anual se produce precisamente en octubre. La reducción de la circulación del este estaría probablemente vinculada al aumento de situaciones de bloqueo en la región mediterránea modulada por un aumento en la frecuencia de la fase positiva del patrón de teleconexión East Atlantic  y de la fase negativa de la NAO (Halifa-Marín y otros, 2020).

Más complicado resulta explicar las tendencias en los acumulados de septiembre a cambios en los patrones atmosféricos. Por un lado, septiembre es un mes con una gran irregularidad interanual provocada por la importante irregularidad que también presenta la dinámica atmosférica durante este mes. Por otro lado, septiembre es un mes de transición del verano al otoño y en el que las temperaturas junto a la superficie son aún muy elevadas. Estas altas temperaturas junto a la irrupción en altura de aire frío, que a partir de este mes empieza a ganar más protagonismo de cara al otoño, dan lugar al desarrollo de la inestabilidad atmosférica que se puede traducir en episodios de intensas precipitaciones como los acontecidos en los años 2012 y 2019. No obstante, no hay estudios suficientes que corroboren que la combinación de ambos factores sea más frecuente en los últimos años, así como tampoco lo confirma nuestro resultado sobre la tendencia en los acumulados asociados a eventos intensos. Las tendencias encontradas en septiembre parecen estar fuertemente afectadas por las dos últimas situaciones extraordinarias vividas en los años anteriormente mencionados, y que afectaron muy directamente a las subcuencas del Guadalentín, Noroeste, Mula  y Mar Menor. Este hecho se confirma cuando se reevalúan las tendencias hasta el año 2011. Como nota adicional a los eventos intensos en septiembre, en Meseguer y otros (2018), se apunta a que en los últimos 30 años ha aumentado la ocurrencia de estos eventos en el sureste y este peninsular relacionándolos con una tendencia negativa en el Índice de Oscilación del Mediterráneo Occidental (WeMOi) (Martín-Vide y López-Bustins, 2006) que marcaría una mayor ocurrencia de advecciones húmedas sobre nuestra región de estudio.

Como conclusión final las tendencias encontradas en la DHS en las diferentes subcuencas muestran pocos cambios significativos en el período 1951-2019, siendo en general bastante modestos. Atendiendo solamente a la precipitación y a las tendencias estadísticamente significativas el cambio es hacia condiciones algo más secas en la demarcación, especialmente en las subcuencas de cabecera, norte y este. El posible impacto que estas tendencias puedan tener sobre la disponibilidad de agua debe analizarse con más profundidad mediante el uso de modelos hidrológicos que tengan en cuenta otros muchos factores aparte de la precipitación. Entre éstos están la infiltración y la escorrentía que dependen del tipo y estado del suelo y que condicionan en gran medida la eficiencia de las precipitaciones en la recarga del suelo. Por último, hay que tener muy presente  otro factor más, que es la evaporación, muy relacionada con la temperatura y que podría tener un impacto considerable en el actual contexto de cambio climático.

REFERENCIAS

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García-Valero, J.A., y Montávez, J.P. (2016). Atribución de tendencias en precipitación y temperatura a cambios en la circulación atmosférica. XXXIV Jornadas Cientı́ficas de la Asociación Española de Meteorologı́a (ISBN: 978-84-617-5240-9).

Gómez-Martínez, G., Pérez-Martín, M. A., Estrela-Monreal, T. y del-Amo, P. (2018). North

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Halifa-Marín, AH., Vázquez, MA., García-Valero, JA., Cascales, AJ., y Palenzuela, JE. (2020). Variabilidad de la precipitación en la cuenca del Segura durante 1951-2018. Riesgo de inundación en España: análisis y soluciones para la generación de territorios resilientes (pp. 451-464). Universitat d’Alacant/Universidad de Alicante.

Martin‐Vide, J. & Lopez‐Bustins, J. A. (2006). The western Mediterranean oscillation and rainfall in the Iberian Peninsula. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal

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Meseguer, Ó., López Bustins, J.A., Arbiol Roca, L., Martín-Vide, J., Miró, J.J., y Estrela, M.J. (2018). Episodios de precipitación torrencial en el este y sureste ibéricos y su relación con la variabilidad intraanual de la Oscilación del Mediterráneo Occidental (WeMO) entre 1950 y 2016. Cartagena: Asociación Española de Climatología.

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Enlace a la primera parte

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