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Revista mexicana de ciencias agrícolas

versión impresa ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.5 no.spe10 Texcoco nov./dic. 2014

 

Artículos

Variabilidad hidroclimática reconstruida con anillos de árboles para la cuenca alta del Río Mezquital, Durango

José Villanueva Díaz1  § 

Julián Cerano Paredes1 

Sergio Rosales Mata2 

Juan Carlos Arrocena López1 

D. W. Stahle3 

José Ariel Ruiz Corral4 

Aldo R. Martínez Sifuentes1 

1Centro Nacional de Investigación Disciplinaría en Relación Agua, Suelo, Planta, Atmósfera- INIFAP. Gómez Palacio, Durango, México. 35140. Tel: (871) 159 01 04 y 159 01 05. (cerano.julian@inifap.gob.mx; juarrocena@gmail.com; im_aldo09@hotmail.com).

2Centro de Investigación Regional Norte-Centro-INIFAP. Durango, Durango, México. (rosales.sergio@inifap.gob.mx).

3Tree-Ring Laboratory, Department of Geosciences, Ozark Hall 113, Fayetteville, AR 72701, USA. (dstahle@uark. edu).

4Centro de Investigación Regional Pacífico-Centro-INIFAP. Guadalajara, Jalisco, México. (corral.ariel@inifap.gob.mx).


Resumen:

Una red dendrocronológica se desarrolló para la cuenca alta del río Mezquital, donde se generan los escurrimientos para el riego del Valle de Guadiana, Durango. Las series dendrocronológicas estuvieron significativamente asociadas, sugiriendo el impacto de fenómenos climáticos comunes. Las cronologías de madera temprana y de anillo total de Pinus durangensis respondieron significativamente a la precipitación invierno-primavera, mientras que la de madera tardía, a la de verano y a los volúmenes anuales registrados en la presa Guadalupe Victoria. A pesar de esta respuesta, la extensión de la cronología (1945-2012) limitó desarrollar reconstrucciones de ambas variables. Una cronología regional de Pseudotsuga menziesii, se extendió de 1770 a 2012. La serie de madera temprana, permitió una reconstrucción de lluvia enero-mayo y con madera tardía, de julio-septiembre. La reconstrucción de verano, que representa 85% de la precipitación en la región, indicó sequías severas en las décadas de 1810-1820, 1870, 1910, 1930, 1950, 1970 y 2000 y períodos húmedos en 1830, 1900, 1940, 1960 y 1980; similar a otras reconstrucciones para el norte de México. ENSO es uno de los fenómenos climáticos que más impacta la variabilidad hidroclimática en la Sierra Madre Occidental, pero su impacto en esta cuenca (r= -0.59, <0.000, 1876-1996) superó al reportado para otras reconstrucciones dendroclimáticas en el norte de México, lo cual indica su potencial con fines de predicción, situación que contribuiría a intergrar un plan para el manejo sustentable de los recursos hidricos en el Valle del Guadiana.

Palabras clave: Pinus durangensis; dendrocronología; ENSO; escurrimiento; Valle del Guadiana

Abstract:

A dendrochronological network was developed for the upper watershed ofthe Mezquital River where the irrigation runoff are generated for the Valle de Guadiana, Durango. The dendrochronological series were significantly associated, suggesting the impact of common climate phenomena. The chronologies of early-wood and total ring of Pinus durangensis responded significantly to the winter-spring precipitation, while the late-wood to the summer and annual volumes recorded in the dam Guadalupe Victoria. Despite this response, the extent of the chronology (1945 2012) limited to develop reconstructions of both variables. A regional chronology of Pseudotsuga menziesii, lasted from 1770 to 2012. The series of early-wood allowed a reconstruction of rain from January to May and with late-wood from July to September. The reconstruction ofsummer, representing 85% of the rainfall in the region, indicated severe drought during the decades of 1810 to 1820, 1870, 1910, 1930, 1950, 1970 and 2000 and wet periods in 1830, 1900, 1940, 1960 and 1980; similar to other reconstructions for northern Mexico. El Niño Southern Oscillation (ENSO) is one of the most striking weather events affecting the hydroclimatic variability in the western Sierra Madre, but its impact in this basin (r= -0.59, <0.000, from 1876 to 1996) exceeded other dendroclimatic reconstruction reports in northern Mexico, indicating its potential for prediction purposes, a situation that would help integrating a plan for the sustainable management of water resources in the "Valle del Guadiana".

Keywords: Pinus durangensis; dendrochronology; ENSO; runoff; Valle del Guadiana

Introducción

La producción de recursos hídricos constituye una de las riquezas más importantes de los ecosistemas forestales, particularmente cuando de ellos depende la sustentabilidad y desarrollo económico de una sociedad. Los escurrimientos producidos en las cuencas hidrográficas de los afluentes de los ríos Tunal-San Pedro, Santiago Bayacora y Sauceda en la Región Hidrológica Núm. 11, que finalmente drenan hacia el río Mezquital son almacenados en represas con fines de irrigación en la zona conocida como Valle del Guadiana. Para el caso del Río Tunal, este nace en la parte alta de los predios particulares Culebras y Cuevecillas del municipio Pueblo Nuevo en la Sierra Madre Occidental.

El Río Tunal es de gran importancia económica, ya que sus aguas son almacenadas en la presa Guadalupe Victoria y liberadas al río Mezquital para posteriormente irrigar el Valle del Guadiana; caso similar ocurre con el río Sauceda (también afluente del río Mezquital), que nace en la Sierra de Cacaria y cuyos volúmenes son regulados con fines de irrigación por la presa Peña de Águila. La superficie irrigada con agua de escurrimiento en el Valle de Guadiana es cercana a las 15 000 ha, de las cuales 3 000 ha se irrigan con agua procedente de la presa Santiago Bayacora, 9 000 ha con la de Guadalupe Victoria y 3 000 ha con la presa Peña de Águila (SEMARNAT, 2009). Esta superficie irrigada fluctúa a través del tiempo como función a la variabilidad climática que caracteriza a esta región hidrológica (Gómez et al, 2012).

La escasa disponibilidad de datos climáticos e hidrométricos en esta región, limitan seriamente un análisis detallado del comportamiento hidroclimáticó histórico y de su posible comportamiento en el tiempo. Esta información es de importancia básica para planear el uso de agua en el Valle del Guadiana, región donde se producen los bienes agropecuarios necesarios para el sustento de la población de la ciudad de Durango y de cuyo acuífero alimentado por estos afluentes, se extrae el agua utilizada con fines de consumo humano e industrial, y que como otros acuíferos en el norte de México tiene problemas de sobreexplotación y de calidad de agua (CONAGUA, 2009; Chávez Soto, 2010; INEGI, 2012).

El objetivo de este estudio fue utilizar los crecimientos anuales de algunas coníferas presentes en la zona donde se originan los escurrimientos que alimentan las presas de captación en el Valle del Guadiana, como un método indirecto para determinar las fluctuaciones históricas de precipitación y los flujos registrados en estaciones hidrométricas cercanas a las presas de almacenamiento.

Materiales y métodos

Ubicación del área de estudio

El área de estudio se ubica en la cuenca alta del río Mezquital, la cual provee de escurrimiento a diversos afluentes que integran este sistema hidrológico. Los predios en los cuales se realizó el muestreo dendrocronológico se encuentran ubicados dentro del municipio de Pueblo Nuevo, al suroeste de la Ciudad de Durango. Los sitios se distribuyen en predios de Sierra del Nayar, Culebras-Cuevecillas y Molinillos, aledaños al predio las Bayas propiedad de la Universidad Juárez del Estado de Durango; poseen una vegetación de bosque mixto de coníferas y de pino-encino con la presencia de Pseudotsuga menziesii,Pinus durangensis, Pinus ayacahuite, Pinuspseudostrobus y Pinus leiophylla (González-Elizondo, 1997). El clima de la región es semifrío subhúmedo con lluvias de verano y una precipitación promedio de 950mm. Por localizarse en la vertiente barlovento de la Sierra Madre Occidental sus escurrimientos drenan hacia las presas ubicadas en el Valle del Guadiana, donde son almacenados y utilizados posteriormente con fines agrícolas.

Metodología

Con el fin de cuantificar la variación hidroclimática en las cuencas productoras del agua de escurrimiento que derivan a las presas que irrigan el Valle del Guadiana; núcleos de crecimiento de especies arbóreas se colectaron en diversos parajes de bosque mixto de coníferas en el municipio de Pueblo Nuevo, Durango. Cronologías previamente desarrolladas en la región, se utilizaron con fines comparativos para definir la extensión de la influencia de fenómenos climáticos y el posible impacto de patrones atmosféricos en el incremento radial de las principales especies arbóreas ahí presentes (Cuadro 1, Figura 1).

Cuadro 1 Caracteristicas generales de los sitios de estudio. 

Figura 1 Distribución geográfica de sitios de muestreo y de sitios con series dendrocronológicas existentes en la cuenca alta del río mezquital. 

En cada sitio, se seleccionaron árboles longevos y se obtuvieron de tres a cuatro incrementos radiales con un taladro de Pressler de 0.5 mm de diámetro interno y longitudes de 35 a 50 cm y secciones trasversales de árboles muertos para facilitar el fechado y lograr extender las cronologías en el tiempo. Las muestras se fecharon mediante técnicas dendrocronológicas convencionales (Stokes y Smiley, 1968; Fritts, 1976). Cada crecimiento individual, se dividió en bandas de crecimiento de madera temprana (EW, por sus siglas en inglés), madera tardía (LW, por sus siglas en ingles) y anillo total (RW, por sus siglas en inglés) y se midieron con un sistema de medición VELMEX (Robinson y Evans, 1980). El cofechado, calidad de la respuesta climática y exactitud de la medición de cada anillo, se verificó con el programa COFECHA(Holmes, 1983; Grissino-Mayer, 2001).

Las tendencias biológicas no relacionadas con clima, se removieron con el programa ARSTAN (Cook y Holmes, 1986), se generó una cronología estandarizada para dicha localidad (Fritts, 1976), del cual se producen tres versiones de la misma, Estándar, la Residual y la Arstan (Cook, 1987). Para analizar la respuesta climática común entre cronologías, se corrieron correlaciones simples y mediante análisis de función de respuesta, se determinó la respuesta climática de las cronologías con la precipitación anual, estacional y con volúmenes de escurrimiento registrados en estaciones hidrometeorológicas distribuidas en sitios aledaños a las presas de captación. Asimismo, se determinó la influencia de fenómenos de circulación general, los cuales explican gran parte de la variabilidad hidroclimática observada a nivel regional (Méndez y Magaña, 2010). La asociación con estos fenómenos circulatorios, se realizó al contrastar los índices dendrocronológicos representativos de la parte alta de la cuenca del río mezquital con índices del Niño Oscilación del Sur (ENSO por sus siglas en inglés), fenómeno que impacta de manera significativa el norte de México (Stahle et al, 1998; Cleaveland et al, 2003; Villanueva et al, 2009; Cerano et al., 2011).

Las reconstrucciones dendroclimáticas desarrolladas se verificaron en la medida de lo posible con reconstrucciones previas y con documentos históricos relacionados con la producción de alimentos y de otros impactos sociales y económicos descritos para la región (Endfield y Fernández, 2006).

Resultados

Extensión de las cronologías

Las series dendrocronológicas desarrolladas en este estudio fluctuaron en extensión; Molinillos (MOL), fue la más corta y cubre el período de 1945 a 2012, (68 años), Sierra del Nayar (SNA) de 1810 a 2012 (203 años), Cuevecillas-Culebras (CUC) de 1770 a 2012 (243 años). La cronología para el sitio Las Bayas (BAY) (González-Elizondo et al, 2005) se extendió de 1655 a 2001 (347 años) y la del río San Pedro-Mezquital (RSPM), de 1113 a2011 (899 años) (Stahle, 2011. Com. Pers.).

Las correlaciones entre series, considerando como base la de Sierra del Nayar (SNA) fueron significativas (r> 0.5, p<0.01), en particular, para aquellas ubicadas dentro de la cuenca alta del río Mezquital (CUC, BAY) y en sitios con elevaciones similares en la Sierra Madre Occidental (Figura 2). Para analizar las fluctuaciones hidroclimáticas que afectan la disponibilidad de agua en el Valle del Guadiana, se consideraron sólo aquellas cronologías procedentes de la parte alta de la cuenca Mezquital, las cual drenan directamente a dicho valle.

Figura 2 Asociación entre series dendrocronológicas en la Sierra Madre Occidental, tomando como base la de Sierra del Nayar (SNA). 

Sitio Molinillos

En este predio no se encontraron individuos longevos, debido a aprovechamientos previos de la especie, reportados desde 1986 (Smartwood, 2002), por lo que las cronologías EW, LW y RW de Pinus durangensis sólo cubren el período 1945-2012. El análisis de función de respuesta mostró una asociación significativa entre el índice de madera temprana y la precipitación regional integrada por las estaciones climáticas Charco Verde (23.967o latitud norte, 105.450o longitud oeste, 2 163 m de elevación), Llano Grande (23.883o latitud norte, 105.2o longitud oeste, 2 406 m de elevación), Navios Viejos (23.833o latitud norte, 105.0o longitud oeste, 2 492 m de elevación) y Pueblo Nuevo (23.383o latitud norte, 105.367o longitud oeste, 1 586 m de elevación) para el período 1963-1990, con una correlación de 0.741 (p< 0.00), situación que implica que el crecimiento anual de la madera temprana de P. durangensis en este sitio, explica 55% de la variación en precipitación para esta región, información relevante para determinar las fluctuaciones en la variabilidad de lluvia y sus posibles tendencias a corto y mediano plazo.

Por lo que respecta a la madera tardía, se encontró una relación significativa entre el índice de la madera tardía y la precipitación acumulada del período junio-septiembre, época donde se presenta entre 75 a 80% de la precipitación anual y por ende, donde se generan los mayores escurrimientos, los cuales se captan en las presas ubicadas en el Valle del Guadiana. La correlación observada entre ambas variables fue de 0.785 para el período 1963-1990 (p<0.00, n= 28), lo que explica cerca de 62% de la variación en la precipitación en la época calidad del año.

Para analizar la relación entre los índices dendrocronológicos y los escurrimientos registrados en estaciones hidrométricas aledañas a las presas, el índice de madera temprana de la serie dendrocronológica de Pinus durangensis se comparó con datos volumétricos normalizados de la estación hidrométrica “El Pueblito”, ubicada a 750 m aguas debajo de la presa Guadalupe Victoria y que es utilizada para irrigar una superficie aproximada de 9 000 ha en el Valle del Guadiana. La relación obtenida entre el EWI y el volumen anual registrado fue de 0.72, para el período 1965-2000 (p< 0.000), lo que implica, que la madera temprana explica 52% de los volúmenes liberados en dicha presa.

No obstante que se desarrollaron series dendrocronológicas individuales para los sitios Sierra del Nayar y Cuevecillas-Culebras, por la cercanía de los mismos (no más de 20 km de separación en línea recta) y por su respuesta climática común, las series de medición de Psedudotsuga menziesii desarrolladas por separado, se integraron en una sola base de datos para generar una nueva cronología (CUC-SNA), que cubre el período 1770-2012 (243 años) y la cual es más representativa de las condiciones climáticas dominantes de la parte alta de la cuenca del río Mezquital.

La serie regional de madera temprana respondió de manera significativa (r= 0.72, 1961-1991, n= 31 años, p< 0.00) a la precipitación estacional enero-mayo, que cubre parte de las estaciones invierno-primavera. Aun y cuando la precipitación que ocurre en dicho período sólo representa entre 10 y 14% del total anual, esta precipitación es de gran importancia para el incremento radial de las coníferas en el norte y centro de México (Cleaveland et al., 2003; Villanueva et al., 2005) y suroeste de los Estados Unidos de América (Griffin et al., 2011) y proporciona información sobre la variabilidad hidroclimática que se presenta en este período y que tiene influencia de fenómenos de circulación general (Stahle et al., 1998).

El período de registros de precipitación disponible (1961- 1991), se dividió en dos subperídos con fines de calibración y verificación. Debido a que ambos subperíodos resultaron significativos, se utilizó el período total de datos disponibles para generar el modelo de reconstrucción, el cual consiste en una ecuación de regresión simple, que es la siguiente:

Donde: Yt: es la precipitación reconstruida del período enero-mayo (mm); Xt: índice de madera temprana de la cronología regional. La precipitación reconstruida mostró alta variación interanual y multianual, períodos secos se observan en las décadas de 1790 a 1800, 1820, 1860 a 1890, 1910, 1950, 1970 y 2000. Los períodos húmedos fueron menos frecuentes y se detectaron en las décadas de 1830, 1850, 1920, 1940, 1980 y en 2010 (Figura 3).

Figura 3 Reconstrucción de precipitación estacional eneromayo para la parte alta de la cuenca El Mezquital, con una cronología regional de madera temprana de Pseudotsuga menziesii. 

La serie regional de madera tardía de Pseudotsuga menziesii, mostró una asociación positiva (r= 0.605, 1963-2003, p< 0.01) con la precipitación de verano, no obstante, se obtuvo una mejor respuesta con la serie de madera tardía del sitio Sierra del Nayar, con una correlación de 0.74 (p< 0.01) para el período 1965-1996 (n= 32), lo que indica, que la madera tardía de Pseudotsuga menziesii en este sitio, explica 55% de la variación en la precipitación ocurrida en esta parte de la cuenca en el período julio-septiembre, precipitación que a su vez, está relacionada con la mayor o menor disponibilidad de escurrimientos.

El período de registros de precipitación disponibles (1965-1996) se subdividió en dos períodos con fines de calibración (1981-1996) y verificación (1965-1980), como ambos superíodos mostraron correlaciones significativas con la precipitación, de 0.78 (p< 0.01) y 0.68 (p< 0.01), respectivamente; se utilizó el período total de registros para generar un modelo lineal con fines de reconstrucción, el cual fue el siguiente:

Donde: Yt: es la precipitación reconstruida del período julio-septiembre (mm); Xt: índice de madera tardía de la cronología SNA.

La reconstrucción de precipitaciónjulio-septiembre mostró sequías severas en las décadas de 1810 a 1820, 1870, 1910, 1930, 1950, 1970 y 2000 y períodos húmedos en 1830, 1900, 1940, 1960 y 1980 (Figura 4).

Figura 4 Precipitación reconstruida del período estacional julio-septiembre con una cronología regional de madera tardía de Pseudotsuga menziesii en la parte alta de la cuenca del río Mezquital. 

Gran parte de la variación interanual y multianual en la cuenca alta del río Mezquital puede explicarse por el impacto de fenómenos circulatorios, como es el caso de ENSO, el cual es un índice estandarizado fundamentado en las diferencias de presión registradas entre las islas de Tahiti y Darwin,Australia. Este índice, mide las fluctuaciones de presión a gran escala que ocurren entre el Pacífico tropical del oeste y del este. La fase negativa de ENSO se relaciona con una baja presión en Tahiti y alta presión en Darwin y si esta condición continua por tiempo prolongado, coincide con un calentamiento de las aguas en el Pacífico tropical del este, fase conocida como "Niño", mientras que condiciones inversas se producen durante la fase "Niña" (Ropelewski y Halpert, 1987).

Las series dendrocronológicas RWI, EWI y LWI representativas de la parte alta de la cuenca del río Mezquital, se compararon con índices reconstruidos de ENSO del período invernal para el norte de México (Stahle et al, 1998), índices anuales de este fenómeno con media de cero, reportados por Allan et al. (1996) e índice de lluvia tropical (TRI, siglas en inglés), parámetro que estima la variabilidad de ENSO con base en las anomalías de lluvia registradas en la región del Pacífico Central y que pueden ser más estables que el Indice de la Oscilación del Sur (SOI, siglas en inglés) (Wright, 1979). Se encontró una asociación altamente significativa entre los índices RW y EW y los índices reconstruidos de ENSO del período invernal, con correlaciones de -0.52 (p< 0.000, 1770-1977, n= 208, p< 0.000) para ambos índices. Esta asociación se incrementó para las cronologías RW y EW, cuando se comparó con los índices anuales de ENSO, donde se obtuvieron valores altos de correlación en el orden de r= -0.58 (p< 0.01, 1876-1996, n= 121) y r= -0.59 (p< 0.01, 1876-1996, n= 121), respectivamente (Figura 5).

Figura 5 Relación entre la serie regional de índices de madera temprana para la cuenca alta del río Mezquital y los Índices anuales de Oscilación del Sur (SOI). 

Discusión

La comparación de las series dendrocronológicas desarrolladas en la cuenca alta del río Mezquital, por su cercanía entre ellas, aproximadamente 20 km de separación una de otra, mostraron tendencias similares para ciertos períodos, situación atribuida al impacto de fenómenos climáticos comunes que afectaron simultáneamente todo el área de estudio. Este comportamiento común fue evidente para las décadas de 1820, 1860, 1890, 1910, 1920, 1950, 1980 y 2000, donde los valores de los índices cayeron por debajo del valor promedio (1), lo cual habla de condiciones limitantes para el desarrollo de los árboles, situación que normalmente se asocia con sequías intensas (Fritts, 1991).

Caso contrario ocurrió para las décadas de 1810, 1830, 1900, 1970 y 1990, donde los índices superaron el valor medio, sugiriendo la presencia de condiciones favorables para el crecimiento, como son períodos húmedos. El comportamiento común entre cronologías derivado del análisis de correlación múltiple o de componentes principales ha sido ampliamente utilizado para integrar cronologías regionales en el centro y norte de México y explicar el impacto de variables climáticas y de fenómenos circulatorios de amplio impacto (Stahle et al, 2008; Cerano et al, 2012; Villanueva et al, 2005). Sólo de esta forma se puede explicar el alcance de fenómenos hidroclimáticos extremos, que pueden afectar una cuenca, región hidrológica o todo un país.

La series dendrocronológicas de Pinus durangensis tanto de anillo total, madera temprana y tardía, estuvieron soportadas por un tamaño de muestra excepcional (más de 80 radios después de 1960) y generaron valores dendrocronológicos considerados excelentes, como fueron la intercorrelación entre series (0.68) y sensibilidad media (0.385), que superan los valores de estos parámetros dendrocronológicos para muchas especies en México utilizadas con este fin (Constante et al, 2010, Speers, 2010).

La sensibilidad de la especie y la alta variación interanual, se reflejó en su excelente respuesta de la cronología a variables climáticas, donde tanto la serie de anillo total como de madera temprana, respondieron significativamente a la precipitación del período estacional febrero-agosto, donde se presenta más de 80% de la precipitación anual que ocurre en la parte alta de la cuenca del río Mezquital. Ésta respuesta supera a cronologías de Pseudotsuga menziesii, Taxodium mucronatum y otras especies de coníferas, las cuales normalmente responden a la precipitación invierno-primavera (octubre o noviembre del año previo a abril, mayo ojunio del año actual de crecimiento) (Cleaveland et al, 2003, Villanueva et al, 2005, Cerano et al, 2011; Irby et al, 2013).

Situación que se explica por la probable acumulación de fotosintatos en las estaciones de invierno y primavera, requeridos para el incremento radial del árbol al inicio de la estación de crecimiento (Pallardy, 2008). Una explicación adicional es que la lluvia del período invernal, por ser de baja intensidad, se acumula en el perfil del suelo, donde permanece disponible para el incremento radial del árbol al inicio de la estación de crecimiento (Fritts, 1976).

La serie de madera tardía respondió significativamente a la precipitación acumulada junio-septiembre, que es básicamente durante el verano, estación donde se producen los máximos escurrimientos y que finalmente son captados en las presas, de las que se alimenta el área agrícola del Valle del Guadiana. Esta serie de madera tardía también mostró una correlación significativa con el volumen escurrido anual de la estación hidrométrica El Pueblito, que registra los volúmenes en la presa Guadalupe Victoria, de la cual se irriga una superficie de 9 000 ha en el Valle de Guadiana.

Las asociaciones significativas detectadas entre las cronologías de madera temprana, tardía y de anillo total de Pinus duranguensis, precipitación estacional y registro de volúmenes escurridos, constatan el alto potencial que tiene la especie para el desarrollo de reconstrucciones paleoclimáticas, de utilidad para analizar la variabilidad hidroclimática en diversos períodos estacionales. En el presente estudio y debido a la ausencia de arbolado longevo, la cronología generada tuvo una extensión muy corta (1945 a 2012); no obstante, la dominancia de esta especie en diversos rodales de bosque mixto en la región, no descarta la posibilidad de extender y desarrollar un red dendrocronológica con esta especie, de la cual se pueda generar un panorama histórico más extenso de la variabilidad hidroclimática en las diversas estaciones del año y que sirva para generar información que contribuya a instrumentar un plan de aprovechamiento sustentable de los recursos hídricos superficiales y subterráneos en el Valle del Guadiana.

Las cronologías EW, LW y RW de Pseudogtsuga menziesii en la cuenca alta del río Mezquital de los sitios Cuevecillas-Culebras y Sierra del Nayar, climáticamente tienen un comportamiento similar y al integrarse en una cronología común (CUC-SNA), incrementan su potencial para explicar la variabilidad hidroclimática del sitio. Al igual que otras cronologías de la especie previamente desarrolladas en el norte y centro de México, esta serie mostró una respuesta a la precipitación estacional invierno-primavera, en particular durante el período enero-mayo. La ventaja de usar esta cronología, en lugar de la de Pinus duranguensis no radica en su mejor respuesta climática, sino más bien en su extensión, que cubre los últimos 243 años (1770-2012). La variación interanual observada en esta reconstrucción se reflejó en la presencia de períodos secos, detectados en las décadas de 1790 a 1800, 1820, 1860 a 1890, 1910, 1950, 1970 y 2000. Los períodos húmedos fueron menos frecuentes y se observan en las décadas de 1830, 1850, 1920, 1940, 1980 y en 2010.

Reconstrucciones dendroclimáticas invierno-primavera desarrolladas previamente en la región, señalan sequías prolongadas en décadas similares con ligeras variaciones respecto al año de incio o terminación de un período seco o húmedo (Cleaveland et al., 2003; González et al., 2005; Arrocena, 2013). El período húmedo más sobresaliente, se observa para la década de 1830, donde se presentaron condiciones de alta precipitación por varios años consecutivos (Cleaveland et al., 2003), situación que no sólo fue privativa de esta región, si nó que se extendió en gran parte del oeste de Norteamérica (Fye et al., 2003).

La precipitación de verano es la más importante en esta región de México, debido a sus implicaciones en la agricultura de temporal y en la producción de escurrimientos para el llenado de presas con fines de irrigación; en este contexto, la reconstrucción de lluvia en el período julio-septiembre, que constituye alrededor de 85% de la precipitación anual en esta cuenca es de gran relevancia para el manejo del agua en el Valle del Guadiana. La reconstrucción de precipitación de verano indicó períodos secos en las décadas de 1810 a 1820, 1870, 1910, 1930, 1950, 1970 y 2000 y períodos húmedos en 1830, 1900, 1940, 1960 y 1980. A nivel anual, años con extrema sequía se presentaron en 1859, 1867, 1879, 1887, 1894, 1902, 1908-1911, 1916-1918, 1922-1929, 1951, 1976-1982, 1989, 1991, 1999, 2011 y 2012. Estos años secos repercutieron seriamente en los volumenes registrados en la estación hidrométrica “El Pueblito” que inició su registro en 1953; de esta manera, el período 1976-1982 mostró valores mínimos, al igual que 1989, 1991, 1999, 2011 y 2012 (CONAGUA, 2009). A nivel período, los rangos de entrada han fluctuado en el tiempo; de esta manera, en el período 1962-1980 se registraron 136.0 Hm3 (hectómetros cúbicos), de 1980 a 1995, 143.9 Hm3 y de 1995 a 2010, 114.2 Hm3 (Gómez et al., 2012), volúmenes que se relacionan con la variabilidad en precipitación para la cuenca alta del río Mezquital, situación que se ha magnificado en las décadas recientes, probablemente influenciado por acciones antropogénicas (Stahle et al., 2011).

El impacto histórico de las sequías en esta región no se ha documentado del todo, no obstante, debido a que muchos de los períodos secos catalogados de alta intensidad impactaron simultaneamente otras regiones del país, se puede pensar que el efecto pudiera haber sido similar; de esta manera, las sequias de las décadas de 1780-1790, 1800, 1820, 1890, 1910, 1950 y 1990 ocasionarion escacés de alimento, mortandad de ganado y epidemias en Chihuahua (Endfield y Fernández, 2006) y disminuyeron la superficie irrigada en la Comarca Lagunera (Villanueva et al, 2005). La sequía de 1785-1786, conocida como el "Año del hambre" impactó severamente la producción de granos básicos en el centro de México y produjo hambrunas generalizadas (Florescano, 1980), pero también se presentó en el norte de México, probablemente con mayor intensidad, situación que se deduce por valores más bajos de los índices dendrocronológicos, comparados con otros para el centro de México.

Un alto porcentaje de la precipitación anual en la Sierra Madre Occidental ocurre durante la estación de verano, influenciada por el Monzón de Norteamérica o Monzón Mexicano (Gochis et al, 2005); sin embargo, la variabilidad multianual o de baja frecuencia en esta región esta influenciada por patrones atmosféricos de circulación general, caso concreto ENSO (Sathle et al, 1998; Cleaveland et al, 2003), que durante su fase cálida, produce sequías intensas en el centro de México y húmedas en el norte, mientras que en su fase fría sucede lo contrario, este comportamiento dipolar ha sido determinado en estudios dendroclimáticos (Therrell et al, 2002) y en estudios de frecuencia de incendios (Yocom et al, 2010). La relación encontrada en este estudio entre los índices de madera temprana y SOI son de los más altos registrados en el norte de México, lo cual hace evidente, que la conexión extratropical de ENSO es de gran importancia en esta región, que dada su predictibilidad a corto plazo, puede contribuir a soportar planes de manejo de los recursos hídricos en esta región.

Conclusiones

La red dendrocronológica desarrollada para la cuenca alta del río Mezquital, la cual es la fuente productora de agua para el Valle del Guadiana, permitió determinar la variabilidad hidroclimática que ha caracterizado a esta cuenca en últimos 240 años. Las series dendrocronológicas mostraron asociaciones significativas entre ellas, lo que indica que las especies arbóreas están sujetas a fenómenos climáticos comunes.Uno de los componentes de esta red, que fue la cronología de Pinus durangensis, indicó que tanto las series dendrocronológicas EWy RW repondieron significativamente a la precipitación estacional febrero-agosto; mientras que la LW a la precipitación y escurrimiento ocurrida en el verano. El factor limitante para una reconstrucción con esta especie fue la extensión de la cronología, que sólo cubrió los últimos 68 años (1945-2012). Pinus durangensis es una de las especies más aprovechadas y de mayor importancia económica en el norte de México y difícilmente se encuentran rodales con arbolado longevo, pero una exploración más detallada de los rodales donde se distribuye, permitirá desarrollar series extensas, que contribuyan a generar un análisis histórico más detallado de la variabilidad hidroclimática de las cuencas donde se desarrolla.

La generación de cronologías con especies climáticamente sensibles y de mayor longevidad como Pseudotsuga menziesii, permitió realizar una reconstrucción de la precipitación invierno-primavera (enero-mayo) y de verano (julio-septiembre), esta última relacionada con lo escurrimientos que se almacenan en las presas, cuya agua se utiliza en el sector agropecuario. El entendimiento de la variabilidad hidroclimática en la cuenca alta del río mezquital resulta fundamental para las instituciones encargadas del manejo de agua en la región que demandan mayor conocimiento para integrar un plan de manejo sustentable del agua en el Valle del Guadina.

Esta variabilidad hidroclimática a nivel anual y multianaual tiene una alta influenca de fenómenos atmosféricos circulatorios, como ENSO, que mostró una de las señales más intensas aun detectadas en el norte México. El estudio detallado del impacto de este fenómeno en la región, mediante la construcción de una red dendrocronológica más completa, es importante para mejorar acciones de predicción de disponibilidad hídrica en el Valle del Guadiana, ya que actiualmente con los avances tecnológicos disponibles es posible determinar el comportamiento de este fenómeno circulatorio con antelación.

Agradecimientos

La presente investigación se apoyo con fondos fiscales del INIFAP a través del proyecto "Efecto de la deforestación sobre el cambio climático local en bosques de coníferas". Núm. SINASO: 1434132002. Asimismo, con el financiamiento del Instituto Interamericano para la investigación del cambio climático (IAI) a través del proyecto CRN # 2047, y el aval de US/Nacional Science Foundation (Grant GEO-0452325)

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Recibido: Abril de 2014; Aprobado: Agosto de 2014

§Autor para correspondencia: villanueva. jose@inifap.gob.mx

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