El fenómeno de El Niño y su impacto en la generación hidroeléctrica de Chixoy Por Jonas Dobias 1 El Niño es un fenómeno océano-atmosférico que incide en la climatología en distintas regiones del mundo, por lo cual su evolución debe ser monitoreada continuamente ya que el mismo tiene impactos en distintos sectores, como lo es en la generación hidroeléctrica, agricultura y alimentación, entre otros. Anticiparse a los efectos de este fenómeno mediante pronósticos hidro-climáticos puede contribuir a una mejor planificación hidrológica, minimizando así los impactos que el mismo puede ocasionar en las distintas actividades sociales y económicas de un país. “El Niño” es un fenómeno de interacción océanoatmosférica que se forma en el Océano Pacífico Tropical donde se observa una oscilación en las presiones atmosféricas, conocida como El Niño Oscilación del Sur (ENOS). Por teleconexiones atmosféricas, los efectos de ENOS se reflejan a largas distancias, influyendo en las temperaturas y precipitaciones pluviales a nivel global, incluyendo eventos extremos como los son sequías e inundaciones. El fenómeno El Niño, o ENOS en su fase cálida, se desarrolla en promedio una vez cada cuatro años, sin embargo su ocurrencia puede variar dentro del rango de dos a siete años y puede llegar a repetirse durante dos años consecutivos. Típicamente El Niño tiene una duración promedio entre nueve y doce meses, inicia su formación entre junio y agosto, alcanza su pico o máxima intensidad entre diciembre y abril y, finalmente regresa a sus condiciones neutras entre los meses de mayo y junio del siguiente año (“Climate Prediction Center/National Oceanic and Atmospheric Administration” -CPC/NOAA -). En ciertas regiones de Guatemala y Centroamérica, durante el verano boreal, los episodios de El Niño normalmente se manifiestan con un incremento en las temperaturas ambiente sobre el promedio histórico y una reducción de las precipitaciones pluviales, principalmente en áreas de la costa, bocacosta y meseta central. Los efectos y comportamiento de un episodio de El Niño nunca se repiten, mostrando variaciones en cada evento lo que lo hace difícil de pronosticar con certeza (OMM, 2004). 1 -Msc. en recursos hídricos, Universidad Técnica de Lund Suecia. Hidrólogo en la Comisión Nacional de Energía Eléctrica. Guatemala agosto del 2015. El fenómeno se caracteriza por el calentamiento de las aguas superficiales en el Centro y Este del Océano Pacífico Tropical, y una reducción en la velocidad de los vientos a baja altitud que soplan hacia el Noroeste en la misma región (vientos Alisios). Otra particularidad es el aumento de la presión atmosférica a nivel del mar en la región Oeste del Pacífico y una disminución de la misma en el Este. Monitoreo de El Niño Para monitorear este fenómeno, las agencias climáticas internacionales toman de referencia algunos indicadores que miden temperaturas en la superficie del mar, velocidades de viento y presiones atmosféricas, entre otras, todas ellas a lo largo del cinturón Tropical del Océano Pacífico. Entre los principales indicadores se menciona la variación de las temperaturas en la superficie del mar y su desviación con respecto al promedio histórico, conocido como anomalías. Las anomalías son positivas cuando están por encima del promedio y corresponden a un evento de El Niño o ENOS en su fase cálida, por el contrario las anomalías negativas corresponden a un fenómeno La Niña o ENOS en su fase fría. Para monitorear tales anomalías se ha dividido la superficie del mar del Pacífico en cuatro regiones denominadas Niño 1+2, Niño 3, Niño 4 y Niño 3.4. Ésta última es utilizada por el NOAA como referencia para monitorear, establecer la magnitud y pronosticar el fenómeno. El monitoreo en Niño 3.4 se basa en el promedio trimestral de las anomalías y es conocido como Índice Oceánico El Niño (ONI por sus siglas en inglés). En la figura 1 se presenta la ubicación geográfica que definen cada una de estas cuatro regiones. Figura 2. Valores registrados del indicador ONI durante los últimos cuatro episodios del fenómeno El Niño y las condiciones actuales. Fuente: Elaborado en base a registros publicados por CPC/NOAA. 1 Niño 4 Niño 3.4 Niño 3 Niño 1 Niño 2 Figura 1. Localización de regiones Niño1, 2, 3, 4 y 3.4 para monitorear las temperaturas de las aguas superficiales del océano Pacífico Tropical. Fuente: Elaborado en base a información proveniente de CPC/NOAA. El NOAA declara un episodio de El Niño desarrollado completamente cuando el valor de ONI alcanza valores de +0.5 °C o mayores y persiste sobre este valor por cinco trimestres traslapados consecutivamente. En la figura 2 se esquematiza el monitoreo de El Niño mediante el indicador ONI durante los últimos cuatro episodios así como las condiciones actuales, el cual indica los valores registrados entre los trimestres Abril-Mayo-Junio del año inicial hasta el mismo trimestre del año posterior. El Niño y su impacto en la sociedad A partir de los años 60´s científicos comenzaron a observar que el incremento de las temperaturas en las costas del Perú estaban asociadas a una Oscilación del Sur, esta última descubierta por el físico Sir Gilbert Walker, quién observó la estrecha relación entre las lluvias monzónicas de la India y las condiciones meteorológicas en distintas regiones alrededor del mundo, citado por Zebiak et al (2014). Sin embargo fue hasta en los años 80´s cuando la comunidad científica y los distintos gobiernos se ven obligados a dar atención a este fenómeno, debido al gran episodio de El Niño 1982-1983. Quince años más tarde, en 1997-1998, se repitió un episodio de mayor magnitud, denominado por la comunidad científica como el fenómeno del siglo. Los impactos de este fenómeno se estima superaron los 96,000 millones de dólares (OMM, 2004). En Guatemala, durante los episodios de El Niño se ha comunicado por varios medios las consecuencias negativas en distintos sectores como lo es el agrícola y alimentario, principalmente en regiones cuya producción depende de la lluvia. Otro sector susceptible al fenómeno en mención es el sub-sector eléctrico, el cual se ha caracterizado en los últimos años por su alta participación hidroeléctrica y cuya aportación incide en el costo de generación a nivel nacional. Un ejemplo del impacto de El Niño en el subsector eléctrico nacional es el último episodio en el año 2009-2010, período en el cual se recurrió al uso de bunker para cubrir la demanda de energía que no se pudo satisfacer mediante energía hidráulica. Esto dio como resultado un incremento en el costo marginal (CNEE, 2009) y una alta producción de Gases de Efecto de Invernadero (GEI), producto de la combustión de derivados fósiles. Fenómeno El Niño y su impacto en los caudales en el embalse Pueblo Viejo Chixoy Durante los últimos cuatro eventos del fenómeno El Niño, a lo largo de la década del 2000, se ha podido registrar y asociar su impacto en los caudales entrantes en el embalse Pueblo Viejo Chixoy. Una característica particular que se muestra en cada uno de los eventos representados en la figura 2, es que en ni uno de los casos los valores de los caudales alcanzan el promedio histórico, principalmente durante el semestre de la época de lluvias, comprendido entre los meses de mayo a octubre. En la figura 3 se grafican los caudales promedio entrantes en el embalse de Chixoy durante la época de lluvia y la época seca de los eventos El Niño en mención, así como los valores históricos promedio. Figura 3. Caudales promedio entrantes en el embalse Pueblo Viejo Chixoy durante los últimos cuatro episodios de El Niño. Fuente: Elaborado en base a los reportes de pos-despachos diarios del Administrador del Mercado de Mayoristas. 2 Durante el último evento 2009-2010, cuya anomalía máxima alcanzó un valor de +1.6°C, el caudal promedio registrado entre mayo y octubre fue de 3 57.7 m /s, mientras que el promedio histórico (19803 2008) corresponde a 85.9 m /s. Debido a ésta baja disponibilidad hídrica en el semestre, la generación de la central hidroeléctrica Chixoy se limitó a 816 GWh, lo que significó un déficit aproximado de 211 GWh en comparación con un año promedio, como lo fue el 2013 cuando se generaron 1,027GWh durante el semestre análogo. Éste déficit de energía hidroeléctrica fue cubierto con generación a base de búnker. Tomando de referencia una eficiencia promedio nacional para motores de combustión interna a base de búnker de 0.0163 MWh/gal, el remplazo de hidroenergía para Chixoy en 2009 por bunker equivalió a 351,652 barriles de bunker adicionales en la matriz eléctrica nacional. En este período el precio promedio internacional del bunker fue 61.87 $US/barril (Platts, 2009), por lo que se estima que esta generación a base de dicho combustible representó aproximadamente $US 19.1 millones, este valor sin considerar el costo adicional por seguros y, transporte marítimo y terrestre del mismo. En la tabla 1 se presenta detallado el déficit de la energía hidroeléctrica de Chixoy cubierta con búnker y su costo equivalente en dólares americanos. Tabla 1. Estimación de costo económico adicional de generación con búnker para el período mayo-octubre 2009 para la central hidroeléctrica Chixoy. Energía Mayo-Octubre Promedio 2013 Energía Mayo-Octubre 2009 Déficit Mayo-Octubre 2009 Eficiencia Búnker Déficit generado con Búnker Promedio precio Equivalente total $US aproximadamente respecto al promedio histórico. En la figura 4 se muestra la comparación entre los caudales promedio mensual para los años 2014, 2015 y el promedio histórico en el embalse Chixoy. Actualmente Chixoy representa aproximadamente el 29% del total de la generación hidroeléctrica en el Sistema Interconectado Nacional de Guatemala. Figura 4. Caudales mensuales en embalse Chixoy para distintos años. Fuente: Elaboración en base a los reportes de pos-despachos diarios del Administrador del Mercado de Mayoristas. Se debe tener en cuenta que el fenómeno de El Niño no es el único factor que incide en la climatología de la región, ya que existen otros procesos climáticos que ocurren en otras regiones de los océanos y la atmosfera del globo así como las características orográficas y climáticas locales. Pronósticos de El Niño y caudales 1,027,076 MWh 816,098 MWh 210,978 MWh 0.0163 MWh/gal 12,943,436 gal = 308,177.04 BBL 61.87 $US/BBL 19,066,913 Durante los meses de mayo a julio del año 2015 las anomalías de las temperaturas en la región Niño 3.4 han alcanzado valores de +1.09°C sin llegarse a desarrollar por completo aún el fenómeno de El Niño. Sin embargo esto ha favorecido para que la canícula del presente año se prolongue hasta agosto, disminuyendo los caudales en el embalse de Chixoy durante el trimestre Mayo-Junio-Julio, representando una redución de un 30% Para pronosticar el fenómeno de El Niño, la comunidad científica ha desarrollado modelos dinámicos de circulación global, así como modelos estadísticos. Estos últimos se basan en análisis matemáticos de las series climáticas de datos históricos, mientras que los dinámicos están fundamentados en ecuaciones físicas de la interacción de la atmósfera y el océano (Barnston, et al 2012). Sin embargo, siendo El Niño un fenómeno que nunca se desarrolla de manera igual y a una variabilidad climática por década sin ser explicada por completo aún (Mehta et al, 2011), pronosticar el fenómeno en mención presenta un gran reto constantemente. Paralelamente y como respuesta ante los eventos climatológicos y el fenómeno de El Niño, los gobiernos regionales, mediante sus agencias climáticas se han coordinado para llevar a cabo pronósticos. En el caso de Sudamérica, en el 2003, 3 con el apoyo de la OMM se creó el Centro Internacional para la Investigación del fenómeno de El Niño (CIIFEN), en el cual participan ocho países de ese continente y que llevan a cabo periódicamente foros climáticos para establecer pronósticos estacionales. a cabo una actualización continua de sus resultados e interpretaciones. Asimismo es importante fomentar la cooperación y comunicación entre los tomadores de decisiones y las instituciones pronosticadoras, así como el fácil acceso de los planificadores y usuarios a dicha información. Centro América por su parte a partir de una iniciativa del Comité Regional de Recursos Hídricos (CRRH), del Sistema de Integración Económica Centroamericana (SIECA), lleva a cabo trimestralmente el Foro del Clima de América Central. En este foro participan los distintos institutos climáticos de cada país y algunos ministerios, y en base a observaciones océanoatmosféricas y análisis estadísticos desarrollan pronósticos estacionales. En el caso del sub-sector eléctrico, es importante que las entidades gubernamentales, no gubernamentales y privadas enfoquen sus pronósticos de manera específica por cuencas o áreas homogéneas con aprovechamiento hidroeléctrico, siguiendo de cerca a la vez las perspectivas climáticas del Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH) y otras fuentes internacionales. Asimismo estos deben ser actualizados constantemente y vinculados en las programaciones de largo y corto plazo. Es recomendable implementar un sistema de indicadores y alerta temprana de acuerdo a la disponibilidad hídrica en la fecha corriente y lo esperado en los siguientes meses. La idea general es contar con mayor información técnica para reducir la vulnerabilidad ante sequías y fortalecer la capacidad de planificación hidroeléctrica y otros actores para anticiparse ante los efectos negativos del fenómeno El Niño. De manera independiente otras instituciones privadas y estatales desarrollan pronósticos de caudales de manera más específica. En Colombia por ejemplo, modelos de pronósticos de caudales en la generación hidroeléctrica han sido desarrollados por Cadvid (n.d.) en los embalses Salvajina y Chivor de 285 y 1000 MW de potencia respectivamente. En Ecuador, Villagomez (n.d.) aplicó también métodos estadísticos para pronosticar caudales estacionales en los embalses Paute y Agoyán, 1100 y 156 MW respectivamente. En Guatemala aplicando métodos estadísticos basados en regresiones múltiples y tablas de contingencia, tomando como variables predictoras índices de monitoreo El Niño, se han desarrollado modelos de pronósticos trimestrales de caudales entrantes en el embalse de la central hidroeléctrica Chixoy (Dobias, 2010). Estos modelos son aplicados para período trimestrales de SeptiembreOctubre-Noviembre a Febrero-Marzo-Abril. Agradecimiento: a Arnoldo Arroyo, ingeniero de la CNEE por su apoyo en la elaboración del mapa de la figura 1. Referencias Administrador del Mercado de Mayorista (20092010). Informes de pos-despachos diarios. [Disponible en]: http://www.amm.org.gt/portal/ [Visitado 27 de agosto del 2014] Anotaciones finales International Research Institute for Climate and Society. Earth Institute, Columbia University. www.iri.columbia.edu Por su alto impacto en las sociedades y economía a nivel nacional y regional, el fenómeno de El Niño es un acontecimiento climático que merece una gran atención en los distintos niveles que de una u otra manera se relacionen al manejo de los recursos hídricos, desde los usuarios y planificadores hasta tomadores de decisiones. Barnston, A., Tippett, M., L´Heureux, M,. Shuhua, L. and DeWitt, D. (2012). Skills of real-time seasonal ENSO model predictions during 2002-11: Is our capability increasing?. American Meteorological Society, May 2012. Para tomar mejores decisiones en lo que respecta al uso y aprovechamiento del recurso hídrico es importante apoyarse en el uso de herramientas técnicas como lo son los pronósticos hidroclimáticos. Los resultados de los mismos deben ser evaluados y verificados constantemente, para llevar Cadavid Mazo, E. (n.d.). Estimación de modelos de pronóstico de caudal para el sector eléctrico colombiano usando índices macroclimáticos asociados al ENOS. 4 Centro Internacional para la Investigación del fenómeno de El Niño (CIIFEN). http://www.ciifen.org/ Climate Prediction Center/National Oceanic and Atmospheric Administration. www.cpc.ncep.noaa.gov Comisión Nacional de Energía Eléctrica (2009). Informe estadístico 2009. [Disponible en]: http://www.cnee.gob.gt/wp/?page_id=253. [Visitado el 10 de agosto del 2015] Mehta, V., Meehl, G., Goddard, L., Knight, J., Kumar, A., Latif, M., Lee, T., Rosati, A. and Stammer, D. (2011). Decadal climate predictability and prediction: Where are we? American Meteorological Society, The eighth workshop on decadal climate variability, 12-15 October 2009. Organización Meteorológica Mundial (2004). La predicción de El Niño: el aporte de la ciencia al siglo XXI. Programa Mundial sobre el Clima. Platts, US Marketscan (May – October 2009). Volume 35, Issue 83 – 210. -Sin Publicar-. Dobias, J. (2010). Identificación de variables macro-climáticas en el océano Pacífico y Atlántico correlacionadas a los caudales entrantes en el embalse de la central hidroeléctrica Chixoy. Villagomez del Pozo, W. (n.d.). Predicción de caudales para planeamiento de la operación en las centrales hidroeléctricas de Paute y Agoyan en el Ecuador. Instituto Ecuatoriano de Electrificación. Zebiak, S., Orlove, B., Muñoz, A., Vaughan, C., Hansen, J., Troy, T., Thomson, M., Lustig, A. and Garvin, S. (2014). Investigating El Niño-South Oscillation and society relationship. WIREs Clim Change 2014. doi: 10.1002/wcc.294 5