Introducción

Las sequías son fenómenos naturales extremos y complejos, de los que se conoce poco en relación con los eventos de excesos hídricos. Los impactos tienen costos sociales, políticos y económicos importantes que afectan extensas áreas. Sabiendo que son una condición natural intrínseca, la cual no se puede evitar que suceda, y teniendo en cuenta que es un fenómeno del cual se habla mucho y se sabe poco, resulta necesario el estudio de las sequías para que la planificación sea en función de la disponibilidad del recurso hídrico y así responder de la mejor manera cuando se den este tipo de fenómenos. Uno de los motivos por los cuales el conocimiento que existe sobre ellas es aún limitado es la escasez de suficientes datos hidrológicos y meteorológicos. En virtud de ello, en este trabajo se aborda la identificación y caracterización de sequías desde el punto de vista hidrológico, con el fin de obtener el máximo aprovechamiento de las informaciones referidas a aportes anuales, que por lo general poseen una mayor ventana de tiempo y espacio.

Identificar y caracterizar temporal y espacialmente sequías hidrológicas permite evaluar la disponibilidad hídrica regional y local, componente esencial en la planificación del agua.

Zona de estudio

El trabajo comprende un área de 14 cuencas hidrográficas argentinas. Las cuencas seleccionadas fueron en los siguientes ríos: Colorado (CO), Mendoza (ME), San Juan (SJ), Atuel (AT), Ctalamochita (CT), Anisacate (AN), Xanaes (XA), Suquía (SU), Dulce (DU), Juramento (JU), Salado (SA), Paraná (PA), Bermejo (BE) y Pilco-mayo (PI) (Figura 1).

Figura 1 Ubicación de las cuencas analizadas en el trabajo. 

Los ríos presentan características diferentes en cuanto a localización de la cuenca, módulo, área de aporte y volumen de aporte anual (Cuadro 1). Estas cuencas se eligieron por contar con series de caudales lo suficientemente extensas (mayor a 50 años) y representar los sistemas hidrográficos más importantes de Argentina. Los puntos elegidos para tomar los datos fueron las cabeceras de cuencas donde no se ven influencias de sistemas de regulación ni cambios en el uso del suelo significativos, con excepción de la cuenca del río Paraná (ya que no se contaba con esa información). Las series corresponden a datos de caudales medidos en las secciones indicados para las cuencas de los ríos San Juan, Atuel, Mendoza, Salado, Paraná, Colorado, Anisacate, Ctalamochita, Bermejo y Pilcomayo. Mientras que las cuencas de los ríos Dulce, Suquía, Xanaes y Juramento son datos de caudales medidos hasta la fecha de construcción de las presas que lo regulan y a partir de allí las series son calculadas con un balance en el embalse. Las secciones son las mismas y el embalse no afecta la serie, porque son los caudales que llegan al mismo y no los que se derivan.

Nota: por módulo debe entenderse el caudal medio anual.

Cuadro 1 Resumen de características hidrológicas y geográficas de las cuencas analizadas. 

Procesamiento de la información

Todas las series empleadas en este trabajo han sido sometidas a distintos análisis estadísticos para verificar su confiabilidad e identificar sus características. Primero se realizó una inspección visual, a fin de detectar outliers, a través del análisis de datos dudosos que proponen ^{Chow, Maidment y Mays, 1994}. Luego se verificó homogeneidad (con método Escala Anual Wil-coxon y Arch) y estacionariedad (con método de Mann-Kendall y Dickey-Fuller). El método de Arch y Dickey-Fuller se ha aplicado a las series que no verifican homogeneidad y estacionariedad con Wilcoxon y Mann-Kendall, ya que las pruebas se basan en la independencia de los datos. En el caso de series de caudales anuales puede existir una dependencia temporal (^{Salas, Delleur, Yevjevich, & Lane, 1980}) (ver resultados en el Cuadro 2).

Cuadro 2 Resumen de análisis de homogeneidad y estacionariedad en la serie completa. 

Análisis de máximas sequías históricas

En el presente trabajo, la caracterización de sequías hidrológicas se realiza en términos de déficit de aportes anuales, siguiendo una metodología de análisis de series de tiempo denominado análisis de sucesiones. El uso del análisis de sucesiones ha sido propuesto como un método objetivo para identificar los periodos de sequía y para la evaluación de las propiedades estadísticas de la misma. Esta metodología ha sido usada para el análisis y caracterización estocástica de las sequías desde que ^{Yevjevich (1967)} propusiera la definición de eventos de sequía: "un evento de sequía es definido como el período durante el cual la variable indicadora de la disponibilidad de agua Xt (aportaciones, lluvia, humedad del suelo, etc.) se encuentra por debajo de un determinado umbral Xo". Dicho umbral puede ser un valor fijo en el caso de series de tiempo anuales o un valor periódico para el caso de series de tiempo periódicas (^{Salas et al., 1980}). Este valor umbral o nivel de truncamiento puede ser la media o mediana de la serie de datos hidrológicos utilizados; una fracción de la media (^{Coastal, Clausen, & Pearson, 1995}); un nivel definido (como la media menos la desviación estándar), o un valor equivalente a una probabilidad de excedencia dada (^{Fernández-Larrañaga, 1997}). En cualquier caso, el umbral debe ser elegido de tal manera que sea representativo de la demanda de agua (^{Tsakiris et al., 2007}).

Para este estudio se eligió como valor umbral una probabilidad de excedencia de 70%. Este criterio fue adoptado por diversos autores en el mundo (^{Hisdal et al., 2001}; ^{Fernández-Larrañaga, 1997}; ^{Rivera & Penalba, 2013}). Así, usar criterios similares que se aplicaron a otras cuencas en otras regiones permite la comparación de los resultados, pues utilizar una probabilidad de excedencia permite caracterizar sequías en regiones no homogéneas climatológicamente (^{Fernández-Larrañaga, 1997}). El análisis de sucesiones permite obtener parámetros útiles en la cuantificación de las sequías, como duración (L); severidad o magnitud (M) (suma acumulada de las diferencias entre el umbral y los caudales de oferta); ubicación en tiempo absoluto (inicio y fin); la intensidad máxima (l _máx , definida como la máxima de las diferencias entre el umbral y los caudales de oferta que componen el evento), y la intensidad media (l _media, la relación entre magnitud y duración). Estos parámetros se observan en la Figura 2.

Figura 2 Serie cronológica de oferta menos un umbral que representa la demanda en un lugar para la identificación y caracterización de sequías según el método de sucesiones. Fuente: ^{Fernández-Larrañaga (1997)}, modificada. 

En la Figura 3 se grafica cada una de las variables (que caracterizan a las sequías) dividida por el aporte anual medio [x] de cada cuenca. Esto permite distinguir los años en los que ocurrieron las sequías más severas para cada cuenca y el orden de magnitud de las mismas (con respecto a la media de aportes anuales) para un umbral con 70% de probabilidad de excedencia.

Figura 3 Parámetros máximos para caracterización de sequías dividas por el aporte anual medio. 

En la gráfica de duración y magnitud se observa que las sequías más críticas de cada cuenca se registraron a mediados de las décadas del 1940 y 1960 (excepto para la cuenca del río Juramento, que se registró en 1991). En 1967 inicia la sequía más severa en cuanto a magnitud en la mayoría de las cuencas (Colorado, Atuel, Mendoza, San Juan, Ctalamochita, Xanaes, Pilcomayo, Paraná Co, Salado). Este resultado coincide con estudios de ^{Ravelo, Da Porta y Zanvettor (1999)}, ^{Mauas, Buccino y Flamenco (2008)}, ^{Rivera y Penalba (2013}), y con la sequía más severa identificada en Chile (^{Fernández-Larrañaga, 1997}). La duración de las sequías más largas fue de 4 a 13 años y la magnitud varía del orden de 0.6 a 2.5 veces la media. En cuanto a las máximas intensidades de sequías, éstas se registraron antes de 1970 para la mayoría de las cuencas (excepto para Juramento, Pilcomayo y Salado). En la gráfica de intensidad media se observan cuencas que presentaron en las últimas décadas sequías de menor duración, pero de mayor magnitud. Tales cuencas son Colorado (1998), Juramento (1997) y Salado (2007).

Análisis espacial y temporal de las sequías hidrológicas

El análisis espacial y temporal de las sequías se apoya en un ordenamiento matricial con filas correspondientes a la ubicación geográfica (de sur a norte) de las cuencas, y columnas ordenadas cronológicamente; con una escala de colores se identifican distintos umbrales de sequía. Los valores de cada unidad de la matriz se obtienen calculando en cada año de la serie cronológica de la oferta disponible la probabilidad de excedencia del aporte medio anual registrado:

1

Siendo:

La matriz se armó con los siguientes umbrales siguiendo el estudio de ^{Fernández-Larraña-ga (1997)}, lo cual permite la comparación de los presentes resultados en Argentina con los de las cuencas chilenas.

La matriz de caracterización obtenida (Figura 4) permite identificar:

Figura 4 Matriz de caracterización de sequías hidrológicas en la República Argentina. 

Conclusiones

Los resultados obtenidos en la identificación y caracterización de sequías hidrológicas, indicaron que en la región de estudio (14 cuencas de la región Centro, Cuyo y Norte de la Argentina) ocurrieron sequías hidrológicas plurianuales y simultáneas para todas las cuencas, registradas en los periodos 1967-1971, 1945-1952 y 19361939. Esto es de gran relevancia en cuanto a la planificación y prevención de escenarios de déficit de energía, pues sequías de seis años de duración comprometen cuatro sistemas hidroenergé-ticos importantes de Argentina (en las cuencas de los ríos Paraná, Juramento, Ctalamochita y Colorado). La sequía identificada en 1967-1971 coincide con la de Chile a fines de la década de 1960 (1968-1972), que tuvo una gran repercusión en las actividades agrícolas en la zona central de Chile, afectando de manera fundamental la zona centro norte (^{Fernández-Larrañaga, 1997}). En este aspecto se resalta la dimensión territorial que puede tomar una sequía hidrológica como las detectadas. También se observa que de forma simultánea en todas las cuencas estudiadas existieron periodos húmedos a mediados de la década de 1970. Se evidenció un quiebre en este periodo entre una época seca y húmeda, lo cual coincide con la década húmeda (1977-1987) detectada en Chile por ^{Fernández-Larrañaga (1997)} y con el cambio en las condiciones medias de temperatura del Pacífico ecuatorial central de 1976-1977, y la transición climática que afectó a más de 40 variables bioambientales del Pacífico y de América, que son expresiones de la variabilidad "tipo" ENOS (El Niño/Oscilación Sur) (^{Compagnucci & Agosta, 2008}).

En el nivel espacial se observa un agrupa-miento entre las cuencas que presentan sequías simultáneas la mayor parte de tiempo analizado. Entre ellas se observan:

En la última década, los eventos de déficits hídricos han impactado en la sociedad, con pérdidas económicas en la actividad productiva del suelo, afectación de obras de ingeniería para abastecimiento de agua y pérdidas en la capacidad de generación de centrales hidroeléctricas (al verse reducidos los niveles de los embalses). Las sequías que han generado estos impactos no han alcanzado el orden de magnitud de las registradas antes de 1970 (que han sido las más críticas en cuanto a duración, magnitud e intensidad).