HOMOGENEIDAD MESOCLIMÁTICA DE ALGUNAS ZONAS DE VIDA DE VENEZUELA
Edgar Jaimes, Neida Pineda y José Mendoza

¹ Edgar J. Jaimes C, ²Neida M. Pineda C, ³ G. Mendoza M. 

1 Ingeniero Agrónomo, La Universidad del Zulia (LUZ), Venezuela. Agrólogo, Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación Ambiental y Territorial, Universidad de Los Andes (CIDIAT-ULA), Venezuela. M.Sc. y Doctor en Ciencia del Suelo, Universidad Central de Venezuela (UCV). Profesor, Núcleo Universitario Rafael Rangel (NURR-ULA) e Investigador, Grupo de Investigación de Suelos y Aguas (GISA), Venezuela. Dirección: Av. Isaías Medina Angarita, Sector Carmona, Trujillo, estado Trujillo, Venezuela. e-mail: jaimes@ula.ve

2 Ingeniera Agrícola, ULA, Venezuela. M.Sc. en Ciencia del Suelo, UCV, Venezuela. Profesora, NURR-ULA e Investigadora, GISA, Venezuela. e-mail: pineida@ula.ve

3 Ingeniero Agrícola. Agrólogo, CIDIAT-ULA, Venezuela. M.Sc. en Manejo de Cuencas Hidrográficas y en Desarrollo Regional, ULA, Venezuela. Profesor, NURR-ULA. Coordinador, GISA, Venezuela. e-mail: jmendoz@ula.ve

RESUMEN

El objetivo de este trabajo es analizar la homogeneidad de los mesoclimas de Venezuela, utilizando el Indice de Homogeneidad Múltiple (IHM). Se agruparon los tipos mesoclimáticos de Venezuela, tomando en cuenta las características de sus zonas de vida. El trabajo se basó en la información climatológica de 18 estaciones, registrada por el Servicio de Meteorología de la Fuerza Aérea Venezolana, entre 1961 y 1990. Para determinar la homogeneidad mesoclimática, se elaboró una base de datos considerando 9 elementos climatológicos clasificados en 1) elementos energéticos de la biosfera (radiación global, insolación y temperatura), 2) elementos relacionados con la humedad en la troposfera (precipitación, evaporación y humedad relativa), y 3) elementos vinculados con la circulación general de la energía y de la humedad en la atmósfera (velocidad del viento, nubosidad y presión atmosférica). La homogeneidad de algunas zonas de vida se determinó a partir de los balances hídricos calculados con datos del período 1951-1970, de 53 estaciones del Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias. Los resultados permitieron determinar que la homogeneidad mesoclimática se incrementa a medida que aumenta la humedad ambiental, principalmente cuando ese gradiente incluye la secuencia de mesoclimas áridos, semiáridos, subhúmedos secos y subhúmedos húmedos, que son característicos de zonas de vida monte espinoso tropical, bosque muy seco tropical, bosque seco tropical y bosque húmedo tropical, respectivamente. Estos resultados son relevantes para proyectos relacionados con el manejo de la biodiversidad de sistemas forestales y agroforestales en explotación en diversas zonas de vida del país.

SUMMARY

With the purpose of analyzing the mesoclimatic homogeneity in Venezuela the Index of Multiple Homogeneity was used (IMH). Mesoclimatic types were grouped considering the characteristics of their life zones. The work was based on information recorded by 18 stations from the Meteorology Service of the Venezuelan Air Force, between 1961 and 1990. To determine the mesoclimatic homogeneity, a database was built considering 9 climatological elements classified as 1) energy elements of the biosphere (global radiation, insolation and temperature), 2) elements related to the troposphere hurnidity (precipitation, evaporation and relative humidity), and 3) elements linked to the general circulation of energy and humidity in the atmosphere (wind speed, cloudy and atmospheric pressure). The homogeneity of some life zones was determined from the water balances calculated for 53 stations of the Fondo Nacional de Investigaciones Agropecuarias with data registered in 1951-1970. The results allowed to determine that the mesoclimatic homogeneity increases as the environmental hurnidity increases, rnainly when that gradient includes the sequence of arid, semi-arid, dry subhurnid and humid subhumid mesoclimate, which are characteristic of the thorny mountain tropical, tropical very dry forest, tropical dry forest and tropical humid forest life zones, respectively. These results are relevant to projects related with handling the biodiversity of forest and agroforestry systems in exploitation in various life zones of the country.

RESUMO

O objetivo deste trabalho é analisar a homogeneidade dos mesoclimas da Venezuela, utilizando o Índice de Homogeneidade Múltipla (IHM). Agruparam-se os tipos mesoclimáticos da Venezuela, levando em consideração as características de suas zonas de vida. O trabalho se baseou na informação climatológica de 18 estações, registrada pelo Serviço de Meteorologia da Força Aérea Venezuelana, entre 1961 e 1990. Para determinar a homogeneidade mesoclimática, se elaborou uma base de dados considerando 9 elementos climatológicos classificados em 1) elementos energéticos da biosfera (radiação global, insolação e temperatura), 2) elementos relacionados com a umidade na troposfera (precipitação, evaporação e umidade relativa), e 3) elementos vinculados com a circulação geral da energia e da umidade na atmosfera (velocidade do vento, nebulosidade e pressão atmosférica). A homogeneidade de algumas zonas de vida se determinou a partir dos balanços hídricos calculados com dados do período 1951-1970, de 53 estações do Fundo Nacional de Investigações Agropecuárias. Os resultados permitiram determinar que a homogeneidade mesoclimática se incrementa na medida que aumenta a umidade ambiental, principalmente quando este gradiente inclui a seqüência de mesoclimas áridos, semi-áridos, sub-úmidos secos e sub-úmidos úmidos, que são característicos de zonas de vida "monte espinoso tropical", "bosque muito seco tropical", "bosque seco tropical" e "bosque úmido tropical’ respectivamente. Estes resultados são relevantes para projetos relacionados com o manejo da biodiversidade de sistemas florestais e agro-florestais em exploração em diversas zonas de vida do país.

El estudio de la variabilidad de los elementos que definen el clima de una región dada es una de las líneas de investigación que ha sido ampliamente desarrollada a nivel mundial en los últimos 20 años, con énfasis en la ecología, agroecología y agroclimatología, toda vez que sus métodos de análisis y sus resultados tienen una aplicación inmediata para una gran variedad de aspectos agrosocioeconómicos y tecnocientíficos, entre los que se incluyen: la acuicultura; la agricultura; el turismo; la agroecología; la defensa civil, incluyendo bienes y servicios; además de la educación ambiental en todos sus niveles (Aroche et al., 2005).

Según la FAO (2001), la variabilidad climática propiamente dicha está relacionada con las fluctuaciones naturales de los elementos climatológicos que se observan y registran en escalas temporales que abarcan desde días hasta algunos años (1 o 2 decenios), con una influencia que alcanza el ámbito de los mesoclimas (1 a 100km²). En efecto, el concepto de mesoclima está asociado al clima regional, determinado a su vez por un conjunto de elementos y factores que actúan simultáneamente, generando di ferentes condiciones ambientales en escalas témporo-espaciales frecuentemente inferiores a los 100km² (Sánchez, 1981). Cuando las alteraciones del patrón de distribución en que se expresan los elementos climatológicos en períodos de tiempo que normalmente trascienden los cientos y miles de años y tienen un impacto planetario, se refiere que ha ocurrido o tiene lugar un cambio climático global.

Según Sánchez (1981) la importancia del estudio de los mesoclimas en Venezuela está asociado con sus efectos en la productividad agropecuaria, forestal y agroforestal, principalmente relacionada a dos elementos fundamentales: la humedad disponible en el suelo y la temperatura ambiental. Por su parte, Holdridge (1979) define la zona de vida como un grupo de asociaciones vegetales naturales relacionadas entre si a través de los efectos de la temperatura, la precipitación y la humedad, lo que permite delimitar un patrón de vegetación característico de cada zona de vida, incluyendo en el mismo los diversos tipos de vegetación natural, comunidades vegetales secundarias, tipos de fauna, tipos de suelos y el efecto antrópico.

La importancia de estudiar la homogeneidad a nivel de los mesoclimas y de las zonas de vida estrechamente relacionadas con ellos radica en que la incidencia de algunos problemas que afectan significativamente la producción agrícola, la salud pública y, en general, la calidad de vida de un determinado hábitat, pudieran estar vinculados con un patrón de uniformidad espacial y temporal de los elementos climatológicos que caracteriza a un determinado mesoclima y zona de vida o bioclima. En ese sentido, son escasos los trabajos de investigación que se han realizado en los últimos dos decenios.

Por el contrario, en lo que respecta a las investigaciones sobre la variabilidad climática y, en particular, el cambio climático, son numerosos los artículos que detallan métodos y resultados. Deza et al. (2003) mencionan varios tipos de modelos numéricos del sistema climático global destacando los siguientes: GFDL-R15-a (Princeton); CSIRO-Mk2 (Melbourne); ECHAM4/OPYC3 (Hamburgo); HADCM3 (Reino Unido); CGCM1 (Canadá); CCSR/NIES (Tokio) y NCAR PCM (USA). Otros modelos son los modelos tridimensionales de circulación atmosférica (GCMs) que han permitido diseñar técnicas de simulación climática a futuro, junto con los modelos UKMO y el GISS, aplicados en Venezuela por Andres- sen et al. (1996).

También es pertinente destacar trabajos relacionados con la influencia que ejercen la variabilidad climática y el cambio climático (fenómeno El Niño-Oscilación del Sur, conocido como fenómeno ENSO) sobre la incidencia de algunas enfermedades (metaxénicas) transmitidas por vectores como la malaria (Rodríguez et al., 2004), en la producción de rubros agrícolas (Maytin et al., 1994), en el ataque de plagas y enfermedades a cultivos y animales (Primault, 1979; Parry y Duinker, 1990) y en los impactos sobre la vegetación y la fauna (Fariñas et al., 1990). Uno de los impactos de mayor significación al ambiente fue reportado por Schubert (1992), comprobando a través de fotografías aéreas que la altura de las nieves perpetuas en los Andes venezolanos ha ascendido de 4100 a 4700msnm.

El objetivo de este trabajo es analizar la homogeneidad mesoclimática y su relación con algunas zonas de vida de Venezuela, tomando en cuenta, por una parte, los registros compilados en 18 estaciones climatológicas en el período 1961-1990 y, por la otra, los valores de los componentes del balance hídrico de 51 estaciones meteorológicas durante el lapso comprendido entre 1951-1970.

El fundamento metodo lógico de este trabajo está basado en la aplicación del Indice de Homogeneidad Múltiple (IHM), propuesto por Jaimes (1988), con base en el Análisis por Componentes Principales (ACP) (Morrison, 2004). Los detalles se presentan en Pineda et al. (2006).

La base de datos climatológicos utilizada para la realización de los dos primeros análisis de homogeneidad reseñados más adelante, fue elaborada a partir de los valores medios mensuales y máximos absolutos mensuales de los elementos: radiación global, temperatura, insolación, precipitación, evaporación, humedad relativa, velocidad del viento, presión atmosférica y nubosidad; medidos y/o registrados como normales climatológicas por el Servicio de Meteorología de la Fuerza Aérea de Venezuela (1993) en el período 1961-1990. En la Tabla 1 se indican las dieciocho (18) estaciones climatológicas utilizadas para estos ensayos, agrupadas de acuerdo a los mesoclimas definidos en Venezuela por Sánchez (1981). Para el procesamiento de los datos climatológicos obtenidos de esas estaciones meteorológicas, los elementos climatológicos fueron agrupados de acuerdo a 3 subsistemas climáticos (energético, hídrico y circulación general de la atmósfera; ver Tabla II en Pineda et al., 2006).

Se utilizó el Sistema de Información Automatizado de Homogeneidad de Tierras (SIAHT, versión 2.1), diseñado por Elizalde y Daza (2001), para determinar los IHM de las diferentes bases de datos que agrupan información de los tipos de mesoclimas y de las zonas de vida de Venezuela, cuyas homogeneidades fueron estudiadas a través de 3 análisis:

Análisis de los subsistemas climáticos y su relación con la homogeneidad mesoclimática. Consistió en la determinación de los IHM de dos agrupamientos de tipos mesoclimáticos: áridos-semiáridos y subhúmedos secos-subhúmedos húmedos. Se utilizaron dos matrices de datos, una correspondiente a los valores medios mensuales de los elementos climatológicos agrupados por cada subsistema climático y la otra correspondiente a los valores máximos absolutos mensuales. Adicionalmente se procesaron ambas matrices por separado, para determinar el IHM de la totalidad de los 3 subsistemas climáticos. En la Tabla 1 se indican las estaciones climatológicas seleccionadas para este análisis, siendo la data de las bases de datos demasiado extensa para su presentación.

Análisis de los elementos climatológicos y su vinculación con la homogeneidad meso- climática. También se basó en la determinación de los IHM de dos agrupamientos de tipos mesoclimáticos del primer análisis y se utilizaron las mismas matrices de datos, determinando el IHM de cada elemento climatológico, en primer lugar con la matriz de valores medios mensuales y, en segundo lugar, con la matriz de valores máximos absolutos mensuales.

Análisis de la homogeneidad de algunas zonas de vida de Venezuela. Se consultó la matriz de datos conformada por los componentes del balance hídrico de 130 estaciones climatológicas correspondientes al período 1951-1970, preparada por Sánchez (1981), quien seleccionó aquellas prioritarias según su situación geográfica y la calidad de los registros disponibles. No obstante, para los fines de este estudio solo se utilizaron los datos de 51 estaciones, considerando únicamente aquellas en las que los déficit hídricos y los excesos de agua son mayores de cero, para poder llevar a cabo el correspondiente análisis por componentes principales (Pineda et al., 2006).

En la Tabla II aparecen indicadas 32 estaciones que pertenecen a la zona de vida bosque seco tropical (bsT), junto con la información climatológica, agrupadas de acuerdo a dos tipos de meso- climas. Quince se clasifican dentro del tipo subhúmedo seco (SS) y 17 dentro del subhúmedo húmedo (SH). El criterio para seleccionar las zonas de vida y tipos de meso- climas mencionados se basó en los valores de temperatura media anual comprendidos en el intervalo de 22-28°C. Fueron excluidos los mesoclimas áridos y semiáridos, y por extensión las zonas de vida de bosque muy seco tropical (bms-T), monte espinoso tropical (me-T), y monte espinoso premontano (me-P), dado que el valor de los excesos de agua obtenidos a partir del cálculo de sus balances hídricos, son iguales a cero. En la Tabla III se muestran los datos de 19 estaciones climatológicas ubicadas en las zonas de vida bosque húmedo tropical (bh-T) y bosque húmedo premontano (bh-P), agrupadas de acuerdo a dos tipos de mesoclimas. Diez se clasifican dentro del úpo subhúmedo húmedo (SH) y 9 dentro del superhúmedo (PH). Para este grupo de estaciones los valores de temperatura media anual están comprendidos entre 18 y 28°C.

Además, las Tablas II y III sirvieron de base para elaborar 6 matrices de datos considerando como variables de agrupamiento las zonas de vida, tipos mesoclimáticos, intervalos de temperatura ambiental media anual y los valores de cada uno de los componentes del balance hídrico, referenciados por Sánchez (1981) para las 51 estaciones climatológicas seleccionadas en este estudio. En la Tabla IV se presenta un resumen de este arreglo de matrices.

Como ilustración se presenta la matriz N° 1 (Tabla V), conformada por 32 estaciones, 16 representativas del bosque seco tropical (bs-T) y caracterizadas por mesoclimas subhúmedos húmedos (SH) y subhúmedos secos (SS), con temperaturas de 22-28°C; y las otras 16 incluidas en las zonas de vida bosque húmedo tropical (bhT) y bosque h úmedo premontano (bh-P), con mesoclimas subhúmedos húmedos (SH) y superhúmedos (PH), con temperatura entre 18 y 28°C.

Análisis de los subsistemas climáticos y su relación con la homogeneidad mesoclimática

En la Tabla VI se presentan los resultados de los IHM correspondientes a los mesoclimas AR-SA y SS-SH para cada subsistema climático, obtenidos a partir de los agrupamientos de los valores medios mensuales de los elementos climatológicos. Se observa una tendencia al incremento en los valores de IHM a medida que los meso- climas son más húmedos (Figura 1). La tasa de incremento de dicha tendencia es más evidente en el subsistema energético, seguido del hídrico y la circulación general. Este resultado es de esperar en las condiciones tropicales de Venezuela, porque en la medida en que la humedad atmosférica incremente se crean condiciones bioclimáticas que ejercen un mayor efecto regulador de la incidencia de los elementos climatológicos que definen al subsistema energético y en menor grado con los que conforman los otros dos subsistemas.

Al analizar globalmente la homogeneidad mesoclimática, con base en las matrices construidas a partir de los valores medios mensuales y máximos absolutos mensuales de todos los elementos climatológicos agrupados en los tres subsistemas considerados (Tabla VII), se observa, nuevamente, que la homogeneidad incrementa de los mesoclimas secos a los húmedos.

Análisis de los elementos climatológicos y su vinculación con la homogeneidad mesoclimática

Un primer análisis se realizó con base en los valores medios mensuales para cada elemento climatológico, agrupados por subsistema climático. En la Tabla VIII se observa que el IHM aumenta desde los mesoclimas secos hacia los subhúmedos, lo cual es evidente para el caso de los elementos RG, 1, P, E, ilR y PA. Por el contrario, T, VV y NUB tienen una tendencia inversa, expresión compleja de la dinámica de dichos elementos.

Cuando se manejan las bases de datos utilizando los valores máximos absolutos mensuales de cada elemento climatológico, se observa la misma tendencia de incremento del IHM cuando las condiciones ambientales de los ecosistemas varían hacia los mesoclimas más húmedos. Esta tendencia es fácil de observar (Tabla VIII) para el caso de T, 1, E, HR, VV, PA y NUB. En RG y P se observa un comportamiento complejo de la homogeneidad.

Con base en los resultados presentados es evidente la manifestación de una fuerte tendencia al incremento de la homogeneidad a medida que los mesodimas son más húmedos. Se puede estimar que el comportamiento de la mayoría de los elementos climatológicos que definen a los subsistemas climáticos bajo condiciones de los mesoclimas áridos y semiáridos poseen un patrón témporo-espacial más heterogéneo o variable en comparación con los mesoclimas más húmedos.

Análisis de la homogeneidad de algunas zonas de vida de Venezuela

Por el contrario, cuando se comparan estaciones pertenecientes a diferentes zonas de vida (bs-T y bh-P) y con diferentes intervalos de temperatura (22-26 y 18-22°C) se observa que el ¡HM aumenta desde los mesoclimas SS hacia los SH (matriz 5) y desde los SH hacia los PH (matriz 6), independientemente de que se incluya o no la temperatura ambiental media anual como atributo para el cálculo del ¡HM. Estos resultados ratifican los obtenidos en los análisis antes discutidos, ya que las zonas de vida asociadas a condiciones de mayor humedad ambiental son más homogéneas.

El comportamiento complejo se presentó para los datos agrupados en la matriz 4, debido a que los valores del IHM, con o sin considerar la temperatura ambiental media anual, decrecieron con el incremento de la humedad ambiental, en ambos casos. Este comportamiento contradictorio de los valores de ¡HM cuando se consideran temperaturas que varían entre 26 y 28°C, parece indicar que este intervalo es el que efectivamente marcaría la transición entre el piso cálido o región latitudinal tropical y el piso inmediatamente superior (premontano o región latitudinal subtropical) del sistema de clasificación de zonas de vida de Venezuela propuesta por Ewel, Madriz y Tosi (1976), con base en el esquema de Holdridge (1967).

En efecto, según Holdridge (1967) los valores de biotemperatura, representativos del factor calor, aumentan en sentido latitudinal y altitudinal en una relación logarítmica desde la región polar o piso altitudinal nival con límite térmico de 1,5°C, pasando por los pisos de 3°C (región subpolar o piso alpino), 6°C (región boreal o piso subalpino), 12°C (región templada fría o piso montano) y 24°C (región templada-subtropical o piso montano bajo-premontano).

Holdridge (1979) desarrolló una fórmula empírica, que parece funcionar muy bien en el límite que marca la diferencia entre la región subtropical y tropical, es decir los pisos altitudinales premontano y el más cálido. El propósito de esta ecuación es el de transformar los valores de temperatura media mensual (t) en grados centígrados (°C) a una clase de temperatura, denominada biotemperatura (tb10) promedio mensual. La fórmula propuesta por Holdridge (1979),

utiliza como criterio el límite de temperatura ambiental de 24°C, valor que debe ser comprobado con mayor profundidad, considerando el análisis del resultado anteriormente indicado, porque representaría un cambio metodológico muy importante que tendría implicaciones fisiológicas, ecológicas y agroecológicas para la determinación de un valor exacto del tope máximo de temperatura ambiental que delimite de manera más precisa la separación entre los pisos altitudinales premontanos y más cálidos, o las regiones tropicales y subtropicales, respectivamente.

A través de la aplicación del IHM se pudo comprobar, con base en los valores medios mensuales y máximos absolutos mensuales de los elementos climatológicos que existe una relación consistente entre la homogeneidad mesoclimática y el incremento de la humedad ambiental, determinándose que los mesoclimas secos (áridos y semiáridos) son menos homogéneos que los húmedos (subhúmedos secos y subhúmedos húmedos).

La homogeneidad de las zonas de vida es directamente proporcional al incremento de la humedad ambiental cuando se consideran los intervalos de temperatura media anual de 18-22, 22-26 y 22-28°C. Para el caso de las temperaturas entre 26 y 28°C ese incremento no se cumple, razon por la cual la predictibihdad del IHM sería baja, para un 30% de la superficie del territorio venezolano, específicamente en las áreas corresponhúmedos dientes a los mesoclimas subhúmedos secos y subhúmedos húmedos. Adicionalmente, este comportamiento pudiera indicar que dicho intervalo de temperatura es el que marca la transición entre el piso cálido o región latitudinal tropical y el piso inmediatamente superior (premontano o región latitudinal subtropical), y no el limite de 24°C que establece el sistema de clasificación de zonas de vida de Venezuela propuesto por Ewel, Madriz y Tosi (1976), con base en el esquema de Holdridge (1967).

Es pertinente llevar a cabo una mayor cantidad de análisis de homogeneidad como los presentados en este trabajo, ampliando el número de estaciones y años de registros de la data climatológica, a los fines de abarcar el mayor número de estaciones distribuidas entre los pisos más bajos o cálidos (nivel del mar) y los subalpinos y alpinos (páramos), localizados en las áreas montañosas de los Andes venezolanos. Esto permitiría una determinación más precisa de los topes máximos y mínimos de temperatura ambiental media anual. Estos estudios generarían resultados que justificarían un cambio metodológico en la clasificación de las zonas de vida de Venezuela, propuesta por Holdridge (1967) por las implicaciones fisiológicas, ecológicas y agroecológicas asociadas con los diferentes biomas que se distribuyen a lo largo de ese gradiente altitudinal.

Los autores agradecen a Erie Brown por la traducción del resumen al inglés, al Consejo de Desarrollo Científico, Humanístico y Tecnológico (CDCHT) de la Universidad de Los Andes (ULA) y al FONACIT, ambos de Venezuela, por el financiamiento otorgado (proyectos SE-NURR03-05-01 y S2-2005000322, respectivamente) y a la Fuerza Aérea Venezolana por los datos suministrados correspondientes al período
1961-1990.

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