René D. Garreaud, subdirector Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia CR2
Edición: José Barraza, divulgador científico CR2
- La cantidad de lluvia que cayó sobre Chile central en junio de 2023 y junio de 2024 fue similar y enorme -equivalente a unos 200 embalses El Yeso-, pero con una distribución espacial y temporal diferente. Las condiciones meteorológicas en esos meses determinaron en buena parte la afectación social de estos eventos.
Una secuencia de sistemas frontales afectó a Chile central durante junio de 2024, resultando en uno de los meses más lluviosos en el registro histórico y con una gran afectación social entre las regiones de Coquimbo y la Araucanía, con especial impacto en la zona costera de la región del Biobío. La magnitud y extensión del desastre motivó al Gobierno a declarar zona de catástrofe entre Coquimbo y el Ñuble el 12 de junio de este año. De acuerdo con los informes de Senapred, del 16 y 23 de junio del 2024, los temporales produjeron daños en más de 11 mil viviendas y causaron masivos cortes del suministro eléctrico. En ciertos días se contabilizaron sobre tres mil personas aisladas. Por su parte, el visor de emergencias del Ministerio de Obras Publicas reportó decenas de cortes de caminos y puentes, en especial en la zona costera del Biobío y Valparaíso (Figura 1a).
Figura 1. Emergencias reportadas por la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas para el periodo (a) 9-22 de junio de 2024 y (b) 20-30 de junio de 2023. Cada símbolo representa un incidente. El color indica el estado de la ruta al momento de acceder a la plataforma (1 de julio 2024). Fuente: Portal GEOMOP, https://ide.mop.gob.cl/Emergencias/#/home.
¿Cuánto, dónde y cómo llovió?
El panel superior de la Figura 2 muestra la evolución de las precipitaciones entre el 7 y 21 de junio de 2024, empleando la intensidad horaria de la lluvia (escala de colores en milímetros por hora) en estaciones a lo largo de Chile central. En esta ventana de tiempo, las precipitaciones aparecen en la región de Los Lagos (entre 45-40°S) el día 7 de junio, avanzando hacia el norte hasta alcanzar la región de Coquimbo (30°S) a comienzos del día 8. Luego, se distinguen tres pulsos de precipitación comenzando en la zona sur y avanzando hacia el norte, aunque con alcances distintos. Considerando la región del Biobío (36.6°S, indicado por las líneas segmentadas) las precipitaciones más significativas ocurrieron los días 8, 10,11,12, 16, 19 y 20 de junio[1].
En algunas estaciones de la región de La Araucanía, las lluvias iniciaron a comienzos de la última semana de mayo y persistieron por más de tres semanas con excepción de un quiebre el día 16 de junio (Mauricio Zambrano, comunicación personal). Intensidades superiores a 10 mm/hora (una lluvia muy intensa para nuestro estándar) se observaron en múltiples estaciones a lo largo de este periodo de precipitaciones.
Figura 2. Diagrama latitud (eje vertical) y tiempo (en días eje horizontal) de la precipitación en Chile central. El color indica la precipitación horaria en distintas estaciones meteorológicas. Las estaciones se encuentran ordenadas por latitud, independiente de su altitud o longitud. El panel superior muestra el periodo del 7 al 22 de junio de 2024, mientras que el panel inferior muestra el periodo del 16 al 30 de junio de 2023. Datos horarios desde la Dirección General de Aguas (DGA), la Dirección Meteorológica de Chile (DMC), el Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas (Ceaza), Agromet y RedMeteo, obtenidos desde VisMet.
La precipitación acumulada entre el 7 y 21 de junio de 2024 se presenta en la Figura 3a, empleando el mismo conjunto de estaciones de la figura anterior. Valores por encima de los 200 mm predominan entre la región de Valparaíso y La Araucanía. La distribución de precipitaciones es relativamente uniforme, con un incremento moderado hacia la precordillera, aunque se observan acumulaciones sobre los 300 mm en los contrafuertes de los Andes en la región del Maule. Destacan, además, las cuantiosas acumulaciones en la costa del Biobío (como los 394 mm en Concepción) y Valparaíso (353 mm en Rodelillo).
Hace un año…
A fines de junio de 2023 comentamos sobre el retorno de los gigantes debido a otro periodo excepcionalmente lluvioso en Chile central. El panel inferior de la Figura 2 muestra el diagrama latitud-tiempo entre el 16 y 30 de junio de dicho año, donde se observa un solo evento de precipitación que comenzó el día 22 y se extendió hasta seis días en algunas estaciones. En contraste con las tormentas del 2024, el pulso del 2023 se inició en forma mas o menos simultanea entre la región de Los Lagos y la Metropolitana (45-33°S) y, luego, las precipitaciones más intensas, con acumulaciones sobre los 10 mm/hr, se mantuvieron estacionarias entre las regiones de O’Higgins y de Ñuble.
Las diferencias entre junio de 2023 y de 2024 también se observan en la distribución espacial de las precipitaciones. Las acumulaciones de 2023 comprenden un menor rango latitudinal, con ausencia de lluvias al norte de los 33°S; además, evidencian un marcado realce topográfico, pues en las regiones del Maule, Ñuble y Biobío, las acumulaciones en la costa y valle central fluctuaron entre los 100 y 150 mm, mientras que en sectores precordilleranos se superaron los 500 mm, alcanzando los 700 mm en la estación del Embalse Bullileo. Estas acumulaciones se concentraron en un periodo de 72 horas y en un ambiente cálido, dando lugar a crecidas de gran magnitud en los ríos cordilleranos, las cuales, posteriormente, generaron amplias inundaciones en el valle central y en los sectores costeros adyacentes a los cursos fluviales. Consistente con lo anterior, el visor de emergencias del MOP muestra que en este periodo la mayoría de los daños a la infraestructura vial e hídrica se concentraron en el valle central y precordillera en las regiones de Maule y Ñuble (Figura 1b).
La familia TAR y el ZAR solitario
Considerando el área de Chile central entre Coquimbo y La Araucanía, la lluvia que cayó tanto en el 2023 como en el 2024 fue del orden de los 50 mil millones de metros cúbicos, suficiente como para llenar unos 200 embalses del tamaño de El Yeso. Valores extremos y similares, pero producto de condiciones muy diferentes.
Los cuatro pulsos de precipitación del 2024 (Figura 2) se debieron al paso de frentes fríos sobre Chile central. A su vez, cada frente ocurrió en conexión a un centro de baja presión[2] moviéndose en latitudes medias desde el Pacifico hacia Sudamérica. La Figura 4 muestra un ejemplo de esta situación el día 20 de junio del 2024, donde la letra B indica este centro de baja presión. En tanto, la nubosidad permite inferir la posición aproximada del frente frío que causó las lluvias sobre el Biobío. Delante del frente frío existe un corredor de vientos intensos en niveles bajos que transporta humedad desde latitudes subtropicales hacia el sur. Cuando este transporte es intenso y concentrado en una banda larga pero angosta nos referimos a este como un río atmosférico (RA). Todos los eventos de junio de 2024 presentaron un RA, siendo particularmente intenso el caso del 11 y 12 de junio (Figura 5a), que debido a su intensidad y persistencia calificó como un río de categoría 4 (en la escala de 1 a 5 de Ralph et al., 2019). Es importante destacar que el transporte de vapor en los eventos del 2024 provenía del noroeste (NW), formando un ángulo de unos 45° con la cordillera de los Andes. Estos casos se denominan ríos atmosféricos inclinados (TAR, por sus siglas en inglés) y son los más frecuentes durante el invierno de Chile central.
Figura 4. Imagen satelital (GOES 16) del 20 de junio de 2024 a las 18 UTC (15 hora local). Sobre la imagen visible (nubes en color blanco o gris) se superpuso la imagen infrarroja, donde los colores amarillos y naranjos indican las nubes con mayor desarrollo vertical. La posición aproximada del frente frío se indica en la línea con triángulos, el frente cálido la línea con semicírculos y el frente ocluido la línea con ambos símbolos. Además, la ubicación de centro de baja presión se identifica con la letra B. El pequeño circulo negro indica la ciudad de Concepción.
El artículo Atmospheric Rivers in South-Central Chile: Zonal and Tilted Events documenta que los vientos del NW durante los TAR tienden a producir las mayores precipitaciones en la cordillera de la costa, una sombra orográfica (disminución de la precipitación) sobre el valle central y un aumento moderado de la precipitación sobre la cordillera de los Andes, debido al marcado bloqueo que esta produce sobre el aire húmedo que intenta cruzarla. Adicionalmente, buena parte de la precipitación durante los TAR tiende a ocurrir cuando la temperatura comienza a disminuir -en conexión con la llegada del frente frío-, lo que favorece la acumulación nival sobre la cordillera de los Andes por encima de los 2000 m de altura. Estos son precisamente los ingredientes que se observaron durante las tormentas de junio de 2024. No obstante, la persistencia de un TAR sobre la costa del Biobío, la gran intensidad de la lluvia en ciertos sectores de la costa y el efecto del fuerte viento norte en la banda litoral son aspectos que aún no han recibido suficiente atención.
Figura 5. Mapas del contenido total de vapor de agua en la columna (agua precipitable en escala de colores) y transporte integrado de vapor (IVT, flechas negras) para (a) el 11 de junio del 2024 y (b) 23 de junio de 2023. El eje del TAR (río atmosférico inclinado) y ZAR (río atmosférico zonal) se indican en cada caso. Fuente de datos: ERA-5 visualizados a través de R-Explorer.
En contraste, la tormenta ocurrida entre el 22 y 26 de junio de 2023 fue producto de un río atmosférico zonal (ZAR, por sus siglas en inglés; Garreaud et al., 2024) inmediatamente delante de un frente estacionario. El ZAR arribó a la costa de la región de los Ríos y, luego, se movió lentamente hacia el norte permaneciendo centrado en la región del Maule entre el 23 y 25 de junio (Figura 5b). En estas condiciones, un fuerte flujo de humedad impactó en forma perpendicular sobre los Andes y el ascenso se concentró sobre la precordillera donde, además, ocurrieron las mayores precipitaciones.
Otra diferencia marcada con los TAR del 2024 es que la precipitación durante el solitario ZAR ocurrió en un ambiente más cálido, dejando nieve sobre los 3200 metros de altura. Así, las cuencas andinas recibieron una gran cantidad de precipitación líquida en un corto plazo, generando una respuesta hidrológica mucho más marcada. Como un ejemplo, la Figura 6 compara los valores horarios del caudal del río Achibueno en la Recova (a unos 20 kilómetros hacia el interior de Linares) durante junio de 2024 y 2023, junto con los valores diarios de precipitación en la cercana estación de Juan Amigo.
En el caso de 2024, los 475 mm acumulados se distribuyeron en varios días (con intensidades bajo los 100 mm/día) y provocaron caudales máximos cercanos a los 500 m3/seg. En cambio, el ZAR del 2023 acumuló sobre 700 mm en sus cinco días de duración, con un máximo sobre los 200 mm/día, aumentando el caudal hasta los 3200 m3/s con un periodo de retorno estimado de, al menos, 50 años.
Figura 6. Datos horarios de caudal (línea azul) del río Achibueno en la Recova (36°S, 71.4°W) y datos diarios de precipitación (barras celestes) en la estación Juan Amigo para el periodo entre el 7 y el 30 de junio de (a) 2024 y (b) 2023. Fuente: DGA.
La cobertura nival a fines de junio es relevante, pues determina los recursos hídricos disponibles para el verano. Debido a la diferencia entre las condiciones térmicas de las tormentas ya descritas, la actual cobertura nival (hasta este 1 de julio) es sustancialmente mayor que su contraparte de hace un año, como se aprecia en las imágenes satelitales de la Figura 7. A modo de ejemplo, la cuenca del río Tinguiririca (al oriente de San Fernando en la región de O’Higgins) tiene, actualmente, un 92 % de su área cubierta por nieve, en contraste con el 52 % que presentaba hace un año atrás, según los datos del Observatorio Andino en base a imágenes MODIS.
Figura 7. Imágenes satelitales MODIS sobre las regiones Metropolitana y de O’Higgins para (a) el 1 de julio de 2024 y (b) 30 de junio de 2023.
¿Y qué pasó con La Niña?
Durante el año 2023 se desarrolló un intenso evento de El Niño caracterizado, entre otros aspectos, por el calentamiento de la superficie del mar en el Pacifico ecuatorial. En junio de dicho año este calentamiento se extendió desde la costa de Sudamérica hasta la línea del cambio de fecha (Figura 8a) y, probablemente, contribuyó al superávit pluviométrico que se observó en Chile central. Este evento de El Niño culminó a fines del 2023 y comienzos del 2024, cuando el índice Niño 3.4 alcanzó 2 °C, pero ya en enero los modelos de predicción climática indicaban una rápida transición hacia una condición fría en el Pacifico tropical hacia mediados de este año. En febrero el pronóstico consolidado del Interamerican Research Institute indicaba una probabilidad de ocurrencia de La Niña de un 50 %[3] para el trimestre junio-julio-agosto (JJA) y 65 % para el trimestre julio-agosto-septiembre (JAS). Como La Niña se asocia a una condición deficitaria de precipitaciones en Chile central, aparecieron diversas notas de prensa previendo una condición extremadamente seca para el actual invierno. No obstante, el pronóstico estacional de precipitación en Chile central tiene múltiples incertidumbres y, aun con una predicción certera de La Niña, no es posible predecir la intensidad de las anomalías de la precipitación (leer este Análisis CR2) como lo estamos viendo actualmente.
Figura 8. Anomalías de temperatura superficial del mar en (a) junio de 2023 y (b) junio de 2024. Las anomalías corresponden a la diferencia con la condición promedio 1990-2020.
Aunque el enfriamiento del Pacifico tropical comenzó marcadamente en la costa de Sudamérica, su extensión hacia al oeste ha sido más lento de lo previsto, como lo indica el mapa de anomalías de temperatura superficial del mar (TSM) de junio de 2024 (Figura 8b) y un índice Niño 3.4 aún por encima de los 0 °C. El pronóstico del Interamerican Research Institute emitido a mediados de junio de 2024 redujo la probabilidad de La Niña a un 13 % para el trimestre JJA y a un 32 % para JAS. Los modelos de predicción dinámica tampoco fueron capaces de prever el establecimiento de un centro de alta presión (alta de bloqueo) al oeste de la península Antártica que persistió durante buena parte de junio y que jugó un rol importante en las lluvias de ese mes como describiremos más adelante.
Así, la información y predicciones más recientes indican que la mayor parte del presente invierno estará bajo una condición neutra de El Niño Oscilación del Sur (ENSO, por sus siglas en inglés), donde, históricamente, puede ocurrir en Chile central un déficit o superávit pluviométrico con la misma chance, debido a la influencia de factores de gran escala, como la Oscilación de Madden-Julian o el Modo Anular del Sur descritos en este Análisis anterior. Sin embargo, en los últimos veinte años la relación entre ENSO y la precipitación en Chile central se ha debilitado y la mayoría de los años neutros han terminado en condiciones deficitarias de lluvia, incluyendo el periodo de la megasequía 2010-2022. Una posible explicación para esto es el cambio climático y la mancha cálida en el Pacifico subtropical suroccidental. Estos factores adicionales a ENSO son considerados por los modelos globales del clima que sirven de base a la predicción climática y muestran una condición deficitaria de precipitaciones para gran parte de Chile central (Figura 9) durante el trimestre JAS. Aunque lo anterior se cumpla, la acumulación de precipitación hasta la fecha resultará en un año promedio o por encima del promedio entre las regiones de Valparaíso y La Araucanía.
Figura 9. Pronostico estacional en base al modelo ACCESS-2 para el trimestre julio-agosto-septiembre. El modelo fue inicializado a comienzos de julio de 2024. Los colores indican la anomalía prevista de precipitación en milímetros de lluvia. Fuente: Oficina Meteorológica de Australia (BOM).
Ampliando la mirada[4]
En esta última sección presentamos una mirada hemisférica que ayuda a entender las anomalías pluviométricas en junio de 2023 y 2024.
Comenzaremos con la circulación media entre el 5 y 14 de junio de 2024, cuando ocurrió la llegada de los primeros dos TAR a Chile central. La Figura 10a muestra el promedio de las anomalías de la función corriente en 200 hPa, que puede ser interpretada como las anomalías de presión en la tropósfera alta durante este periodo. En las altas latitudes del Pacifico sur destaca una anomalía anticiclónica (letra H roja) en toda la columna troposférica. Como lo muestra el corte tiempo-longitud a los 60°S de las anomalías de presión superficial, esta anomalía persistió gran parte de junio cerca de los 120°W (Figura 11a). Esta alta de bloqueo sobre el mar de Amundsen-Bellingshausen fue capaz de desviar hacia el norte la trayectoria de las tormentas, como se aprecia en la sucesión de anomalías de signo opuesto en latitudes subtropicales sobre el Pacifico suroriental. Las anomalías ciclónicas (letra L; contornos positivos) en altura están dinámicamente vinculadas con las depresiones cerca de la superficie, las que propiciaron la formación de los frentes y RA que alcanzaron a Chile central.
Figura 10. Promedio de anomalías de la función corriente en 200 hPa (contornos negros), radiación infrarroja emergente (colores) y flujo de actividad de onda (flechas) durante (a) 5 al14 de junio 2024 y (b) 16 al 25 de junio 2023. Ver texto para más detalles. Fuente: Tokyo Climate Center.
La Figura10b muestra el mismo campo de anomalías de función corriente para las los diez días previos a la ocurrencia del río atmosférico zonal (ZAR) de junio de 2023. Al igual que en el 2024, la condición fue bastante estacionaria, pero con un patrón espacial consistente en un cuadripolo (dos centros de anomalía ciclónica, identificados con la letra L, y dos anticiclónicos, identificados con la letra H) sobre el Pacifico sur, que es recurrente en los casos de ZAR (Valenzuela et al., 2021; Garreaud et al., 2024).
Al mismo tiempo, cerca de Nueva Zelanda hay un anticiclón de bloqueo en latitudes altas (Figura 11b) y una anomalía ciclónica en latitudes más bajas. Estas anomalías en altura se extienden a la tropósfera media y baja. El anticiclón transportó aire frío hacia el norte, lo que contribuyó a la formación de una corriente en chorro de viento del oeste en latitudes subtropicales. Por su parte, la anomalía ciclónica en latitudes más bajas transportó aire húmedo hacia la base de la corriente en chorro, alimentando así al ZAR (Mudiar et al., 2024). Sumado a lo anterior, cerca de Sudamérica se observó un anticiclón subtropical reforzado y un ciclón en latitudes más altas, lo que favoreció la extensión de la corriente en chorro subtropical y el ZAR hasta llegar a la costa de Chile.
Figura 11. Diagramas de Hovmöller (longitud tiempo) de las anomalías de presión a nivel de mar (en pascales) promediadas entre los 65°S y 60°S para (a) junio de 2024 y (b) junio de 2023. Las letras H indican la ubicación del anticiclón descrito en el texto.
Aunque en junio de 2024 ENSO estaba en transición hacia la fase de La Niña, mientras que en junio de 2023 de desarrollaba El Niño, ambos meses presentaron anomalías positivas en la temperatura superficial del mar en el sector occidental del Pacifico tropical (Figura 8), con una extensión hacia el sureste en forma de una banda que alcanzaba los 15°S-120°W. Estas condiciones más cálidas que el promedio pueden haber sido, en parte, responsables de los patrones de circulación previamente descritos, y sin duda contribuyeron a que la atmósfera sobre ese sector del Pacifico sur contara con mayor vapor de agua que un junio promedio. Es posible que parte de esta humedad alimentara las tormentas que, finalmente, llegaron hasta Chile central (Campos & Rondanelli, 2023; Mudiar et al., 2024).
Referencias
Campos, D., & Rondanelli, R. (2023). ENSO‐Related Precipitation Variability in Central Chile: The Role of Large Scale Moisture Transport. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(17), e2023JD038671. Https://doi.org/10.1029/2023JD038671
Garreaud, R. D., Jacques-Coper, M., Marín, J. C., & Narváez, D. A. (2024). Atmospheric Rivers in South-Central Chile: Zonal and Tilted Events. Atmosphere, 15(4), 406. Https://doi.org/10.3390/atmos15040406
Mudiar, D., Rondanelli, R., Valenzuela, R. A., & Garreaud, R. D. (2024). Unraveling the dynamics of moisture transport during atmospheric rivers producing rainfall in the Southern Andes. Geophysical Research Letters, 51(13), e2024GL108664. Https://doi.org/10.1029/2024GL108664
Ralph, F. M., Rutz, J. J., Cordeira, J. M., Dettinger, M., Anderson, M., Reynolds, D., … & Smallcomb, C. (2019). A scale to characterize the strength and impacts of atmospheric rivers. Bulletin of the American Meteorological Society, 100(2), 269-289. Https://doi.org/10.1175/BAMS-D-18-0023.1
Valenzuela, R., Garreaud, R., Vergara, I., Campos, D., Viale, M., & Rondanelli, R. (2022). An extraordinary dry season precipitation event in the subtropical Andes: Drivers, impacts and predictability. Weather and Climate Extremes, 37, 100472. Https://doi.org/10.1016/j.wace.2022.100472
Notas
[1] Este análisis no considera un quinto sistema frontal que afectó entre la región de Los Lagos y La Araucanía a fines de junio de 2024.
[2] Centro de baja presión, depresión o ciclón extratropical.
[3] La probabilidad histórica de cada fase de ENSO (La Niña, Neutro o El Niño) es del 33 %.
[4] Esta es una sección bastante técnica.
Nota del editor:
Se modificó la Figura 3 y su lectura debido a una corrección en las fechas. Anteriormente decía: Precipitación acumulada en estaciones de Chile central (DGA, DMC y Agromet) durante el periodo (a) 7-22 de junio de 2023 y (b) 20-30 junio 2024. Datos horarios desde DMC, DGA, CEAZA, Agromet y RedMeteo, obtenidos desde VisMet. Ahora dice: (a) 7-22 de junio de 2024 y (b) 20-30 de junio 2023.