El Fenómeno El Niño (FEN) - Hidraulica de Obras Viales (2022)

A continuación se presenta un resumen y actualización del trabajo del autor titulado “La Ingeniería frente al Fenómeno de El Niño”, publicado en la revista de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería.

El impacto fuertemente negativo de los Meganiños sobre la vida, la salud, el bienestar y la economía de una porción importante de la población nacional es innegable. Los Meganiños pueden corresponder o no a lo que internacionalmente se conoce como Fenómeno El Niño. El conocimiento científico de las circunstancias vinculadas a la enorme complejidad meteorológica-oceanográfica constituida por el FEN, que se desarrolla en una parte significativa del planeta, es muy importante. Desde hace varios años se viene trabajando en el análisis y desarrollo de métodos para el pronóstico de su ocurrencia a corto plazo.

Sin embargo, el pronóstico es sólo un aspecto del problema. El presente capítulo está centrado en una visión del Fenómeno basada en el modo de actuar del ingeniero proyectista. Nos interesa conocer la probabilidad de ocurrencia de eventos de determinada magnitud para su consideración en la planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de las obras de ingeniería.

Nuestro conocimiento del Fenómeno El Niño, como un fenómeno mundial, ha aumentado significativamente en los últimos años. Por lo tanto, es importante considerar sus implicancias sobre las infraestructuras en general y sobre las obras viales en particular, y buscar un mejor conocimiento de sus efectos desde el punto de vista de la ingeniería, como una introducción a la forma de mitigar sus efectos negativos y obtener criterios de diseño apropiados. Esta búsqueda es una necesidad imperiosa, puesto que el Estado no afronta hasta el momento la realización de un estudio integral de este Fenómeno, pesar de los enormes daños que han causado los dos últimos Meganiños (1982-83 y 1997-98) y de las grandes cantidades de dinero que permanentemente se asigna por el Estado y por los particulares para nuevas obras de desarrollo infraestructural, las que, sin embargo, están expuestas al Fenómeno. Eventualmente, el Estado dedica, generalmente a última hora, grandes cantidades de dinero para las llamadas obras de emergencia, no siempre exitosas, para intentar paliar los efectos negativos del Fenómeno.

7.2.1 El FEN como manifestación climática en un clima árido

El Fenómeno de El Niño se manifiesta como una fuerte modificación del clima dominante en un lugar determinado. Dado que el clima es el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región y en torno de las cuales se organiza la vida y sus actividades económicas, resulta evidente el gran impacto que puede producir dicha modificación climática. En general, son

varias las condiciones atmosféricas determinantes del clima. Entre ellas están la presión barométrica, la humedad relativa, los vientos, la nubosidad, la temperatura del aire y las precipitaciones. Como la temperatura actúa sobre el ciclo vital resulta ser uno de los elementos más característicos del clima.

Los acontecimientos climáticos de los últimos años han mostrado la gran vulnerabilidad de segmentos poblacionales numéricamente significativos, así como de muchas estructuras que, lamentablemente, han fallado, como ha ocurrido con numerosos puentes y obras viales en general. Las obras viales han sufrido el impacto de los últimos Meganiños, de acá la necesidad de estudiarlos y tenerlos en cuenta.

La experiencia vivida ha mostrado que los daños causados por los Meganiños han sido generalmente muy grandes. Una parte importante de nuestra reflexión sobre el tema tiene que estar encaminada al esclarecimiento de las causas que motivan la gran intensidad de dicho impacto. Ellas son básicamente cuatro:

a) La magnitud de la alteración climática producida.

b) La gran separación entre algunos Meganiños (Intermeganiño).

c) La pobreza que existe de manera crónica en gran parte de la población afectada.

d) La falta de planificación en la ocupación territorial y en el desarrollo de las infraestructuras.

En consecuencia, los daños causados por los Meganiños tienen que ser analizados a partir del concepto de vulnerabilidad, entendida como: “Las características de una persona o grupo desde el punto de vista de su capacidad para anticipar, sobrevivir, resistir y recuperarse del impacto de una amenaza natural” (Piers Blaikie et al.).

Para comprender la naturaleza del Fenómeno El Niño y sus efectos e impacto en un lugar determinado es indispensable analizar las circunstancias relativas al clima de ese lugar. En consecuencia, y pensando por ejemplo en las lluvias, hay en un extremo regiones áridas y semiáridas y, en el otro, lugares en los que el clima es húmedo y aun hiperhúmedo.

La aparición del Fenómeno El Niño significa una violenta e inusual manifestación climática y, por eso, todo el desarrollo biológico y económico de la zona afectada sufre un enorme impacto. El FEN se caracteriza en la costa norperuana, desde el punto de vista hidrometeorológico, principalmente, por un aumento generalizado de la temperatura ambiental y por la ocurrencia de fuertes e inusitadas lluvias de gran duración e intensidad, que traen como consecuencia un notable incremento de las descargas de los ríos y quebradas.

Las lluvias que ocurren durante el FEN son copiosas y el gran volumen que representa su valor acumulado, que suele expresarse como una altura en milímetros, llega en los Meganiños a valores extraordinariamente altos. Se produce, pues, una tropicalización temporal del clima. Como en el mismo lugar hay periodos de gran sequía, resulta que lo más característico del FEN es el contraste entre valores altos y bajos de las lluvias.

En una región determinada hay un clima persistente que es el que está presente la mayor parte del tiempo y que da a esa región sus características típicas para el desarrollo de la vida y de las actividades económicas conexas. Las condiciones climáticas se describen usualmente por valores medios a los que suele llamarse normales. Así, la temperatura normal en un lugar determinado se define como la temperatura media de los últimos veinte o treinta años. El clima dominante determina muchos aspectos cotidianos, como por ejemplo nuestro modo de vestir, las características de nuestras ciudades, de nuestras viviendas, la arquitectura, los materiales de construcción, las áreas de esparcimiento, el tipo de agricultura y, en general, todo aquello vinculado a la vida y a las actividades económicas.

El clima de la costa norperuana está fuertemente determinado por la temperatura del mar. Para los efectos de este capítulo interesa demostrar que desde muy antiguo ha habido entre la población la convicción de la sequedad de la costa, pero no como clima dominante, sino como si éste fuese el clima

permanente e inalterable. Este hecho ha tenido enormes repercusiones en la ocupación territorial, en el desarrollo físico de los últimos siglos y,

especialmente, en la concepción y diseño de muchas estructuras.

Por lo expuesto, resulta claro que en el planeamiento y diseño de las obras viales no puede dejar de considerarse la aparición eventual de grandes lluvias y avenidas que correspondan o no a lo que internacionalmente se conoce como Fenómeno El Niño, pero que por su magnitud puedan considerarse Meganiños. De acá que en cualquier Manual o Reglamento sobre obras viales no puedan dejar de considerarse.

7.2.2 Fuertes lluvias

Es en este contexto climático de gran aridez de la costa peruana que se producen eventualmente fuertes lluvias. Durante los Meganiños las lluvias de la costa norperuana se caracterizan por su gran cantidad, que puede acumular algunas veces valores tan altos como 2000 ó 3000 mm, o más, en pocos meses. Es típica también su larga duración y sus notables intensidades.

No debe olvidarse que estos valores se presentan en zonas consideradas como áridas. Las lluvias, y su incremento notable dan origen a la escorrentía que es una de las causas de la erosión de las cuencas. Las fuertes lluvias y los

desbordes fluviales causan inundaciones, las que producen el aislamiento de los pueblos y de las estructuras.

Algunos ejemplos resultan muy ilustrativos. Durante 1983 en Tumbes, en la Estación El Tigre, llovió 3000 mm; sin embargo, el promedio anual de los 19 años precedentes era de 256 mm; es decir, que en 1983 llovió una cantidad equivalente a 12 veces el promedio histórico. Hasta antes de las lluvias de 1983 la precipitación anual máxima en la citada Estación era de 562 mm (1972) y la mínima era cero (1968). Al presentarse el Meganiño de 1982-83, en la zona de Piura y Catacaos la lluvia anual fue casi 38 veces el promedio histórico. En la estación pluviométrica Miraflores, ubicada en la parte baja de la cuenca del río Piura a una altitud de 30 msnm, se tiene registros de precipitación para un periodo bastante largo. Si se obtuviese la precipitación media anual considerando únicamente los 30 años anteriores a 1972 se obtendría un valor de 50 mm. Pero, si se tomase una serie de 30 años a partir de 1972 se obtendría para la precipitación media anual un valor de 202 mm. Lo que sucede es que en el periodo 1972-2000 ocurrieron dos Meganiños (1983 y 1998) y otro conocido como “Niño Fuerte” (en 1972, aunque no corresponde a lo que internacionalmente se conoce como Fenómeno El Niño), lo que trajo como consecuencia una elevación del valor medio. En estos fuertes contrastes reside la característica pluvial del FEN. En la Figura Nº 7.1 se observa un ejemplo de la gran variabilidad de las lluvias a lo largo de 52 años en la Estación Piura. Con esa serie de mediciones no era posible predecir una lluvia como la que se presentó en 1983 (2402 mm, en seis meses).

Figura Nº 7.1 Variación anual de la precipitación (en milímetros) de la

Estación Piura (1932-1983). Se observa el impacto que significó en la serie histórica la aparición de las lluvias del Meganiño 1982-83.

Otra de las características de las lluvias correspondientes al FEN es su gran duración. Se desarrollan a lo largo de semanas o meses. Una de las lluvias de

más larga duración de las que se tiene registro y mediciones fue la que ocurrió en Piura y Tumbes entre diciembre de 1982 y junio de 1983. La gran duración de las lluvias en lugares habitualmente secos tiene un enorme impacto económico y social. En estas condiciones las infraestructuras en general y las viales en particular se ven sumamente afectadas.

Durante el FEN llama la atención las altísimas intensidades que se registran. La intensidad es la cantidad de lluvia que cae en un tiempo determinado. Durante los Meganiños se ha observado precipitaciones muy intensas. Así por ejemplo, el 18 de enero de 1998 en Sullana llovió 216 mm; este es un valor extraordinariamente alto en cualquier parte; lo es más todavía en un lugar donde usualmente la precipitación de todo un año no alcanza ni remotamente ese valor. En Chulucanas, en enero de 1983, hubo un día en el que llovió 203 mm. En la Estación Miraflores (Piura) se ha registrado un máximo diario de 174 mm y en Morropón, de 171 mm. Durante los últimos Meganiños se alcanzó en algunos lugares habitualmente secos, intensidades de lluvia del orden de 100 mm por hora. En el pasado también ocurrió lo mismo; el 16 de febrero de 1925 en Zorritos, Tumbes, en una sola noche, la lluvia alcanzó los 375 mm.

Por lo tanto, lo característico de los Meganiños es el contraste entre el clima habitual (muy seco) y la aparición circunstancial de un nuevo clima (transitorio y muy húmedo). Las grandes y excepcionales lluvias dan lugar a escorrentías de las mismas características. En otros lugares del planeta el FEN se caracteriza por la aparición de severas sequías (Australia, India).

Las fuertes lluvias son también causa directa de huaicos e inundaciones que hacen daño a las obras viales, tanto urbanas, como carreteras y vías férreas, en diversos lugares de nuestro país, como se detalla más adelante.

7.2.3 Fuerte incremento de las descargas de los ríos y quebradas

Es indispensable mencionar como características del Fenómeno las grandes avenidas en la costa norperuana. Las avenidas, y eventualmente, las consiguientes inundaciones, son los fenómenos que afectan a un mayor número de personas en nuestro planeta.

Las descargas de los ríos de la costa son muy variables en el tiempo. Hay una variación estacional muy marcada, y variaciones, también muy fuertes y de gran irregularidad, de un año a otro. Hay años muy secos en los que los caudales pueden llegar a cero. Eventualmente, hay avenidas de corta duración. Con menor frecuencia y como consecuencia del cambio de clima característico de los Meganiños y del incremento de las lluvias por cualquier otra causa, las descargas de los ríos aumentan inusitadamente. Se producen así las grandes avenidas.

Las crecidas fluviales que ocurren en la costa norte durante los Meganiños son de larga duración, (a diferencia de lo que ocurre en el sur) y, por lo tanto, implican un gran volumen descargado. Esa es una de sus características esenciales al compararlas con las avenidas ordinarias. Al respecto conviene presentar como ejemplo lo ocurrido en el río Piura. En 1982-83 la crecida tuvo una duración de siete meses y el volumen total descargado fue superior a la suma de las descargas registradas en la misma estación a lo largo de los 18 años precedentes. En 1998, año de otro importante Meganiño, las fuertes descargas del río Piura duraron cuatro meses y representaron 8928 millones de metros cúbicos, cantidad superior a la suma de las descargas ocurridas desde el anterior Meganiño de 1983.

La otra característica importante de las avenidas asociadas a los Meganiños es que tienen no sólo un valor máximo muy alto, sino una sucesión de picos. Así, en 1983 el río Piura tuvo una crecida que duró seis meses y que alcanzó un valor máximo de 3200 m3/s, pero en tres oportunidades excedió los 2500 m3/s, en cinco oportunidades los 2000 m3/s y diez veces los 1600 m3/s. Se observa que el contraste mayor se encuentra en las masas descargadas y no en los picos alcanzados. Así por ejemplo, el máximo pico de 1983 (Meganiño) fue de 3200 m3/s y el de 1972 (“Niño Fuerte”) fue de 1600 m3/s; es decir, fue el doble; pero, si comparamos las masas descargadas se encuentra que la relación fue de 6,8. Nótese también que el valor correspondiente a la máxima descarga de 1972 (1600 m3/s) ocurrió diez veces durante 1983 como se aprecia en la Figura Nº 7.3.

En resumen, pues, las avenidas que ocurren durante los Meganiños se caracterizan, tanto por su larga duración como por alcanzar valores instantáneos muy altos y repetidos. Todo esto es sumamente dañino. Ocurren también descargas inusitadas de quebradas, consideradas erróneamente como secas, las que pueden llegar a caudales sumamente grandes, pero que no pueden apreciarse debidamente por no existir registros. Sin embargo, se sabe que en muchas de estas quebradas su descarga habitual es cero, como se expuso en el Capítulo 6.

Las descargas extraordinarias de los ríos van acompañadas de aumento del transporte sólido, de alteraciones fluviomorfológicas como erosión y sedimentación, y de diversas manifestaciones de la dinámica fluvial, como formación de brazos o cambios de recorrido, cuya presentación y análisis está fuera de las características hidrometeorológicas y escapa a los objetivos de este capítulo. En las Figuras Nº 7.2 y 7.3 se aprecia varios ejemplos del contraste que significa en las descargas la aparición de los grandes Niños.

Figura Nº 7.2 Notable contraste que significaron los Meganiños de 1982-83

y 1997-98 dentro de los caudales medios anuales del río Piura en el periodo 1926-2000.

Figura Nº 7.3 Descargas medias diarias del río Piura (Estación Puente

Sánchez Cerro) en los años 1972 y 1983. Se observa la sucesión de picos de las descargas medias diarias para el año 1983.

7.2.4 Magnitud e intensidad del FEN

Cuando recordamos los Niños, o las grandes lluvias del pasado, surge inmediatamente la idea de compararlos. Profundizando aún más, cabría la pregunta ¿Qué significa que un Meganiño sea mayor o menor que otro?

Frecuentemente los fenómenos naturales que producen desastres se miden o caracterizan por su intensidad, es decir, por la gravedad de los daños ocurridos. Sin embargo, también podrían medirse por la magnitud intrínseca del Fenómeno, independiente de la intensidad de los daños que produzca. Esta diferencia entre intensidad y magnitud de los Meganiños está inspirada en la forma en la que se estudian los sismos. Veamos un ejemplo. Si con ocasión de la aparición de grandes avenidas fallase un puente importante, esto no significaría necesariamente que la magnitud del fenómeno natural haya sido muy grande, puesto que la falla podría haber sido causada por un error de diseño o a una combinación local extremadamente rara de determinados fenómenos naturales. Una determinada avenida en un río puede dar lugar a lo largo de su curso a daños de diversa intensidad.

La intensidad del FEN en un lugar determinado podría apreciarse por los daños producidos. Así por ejemplo, cuando se dice que el Meganiño de 1891 produjo en el Perú 2000 muertos, o que el Meganiño de 1998 provocó la caída de 58 puentes, se está hablando de la intensidad del Fenómeno. Los daños se pueden manifestar en la pesca, en la actividad agropecuaria, los transportes, la vivienda, los centros poblados y, sobre todo, en la pérdida de vidas humanas, que por su carácter de irreparables constituyen lo más dramático de los desastres.

En las obras de ingeniería civil la intensidad del fenómeno podría medirse por el impacto económico de los daños a las infraestructuras, tanto en lo que respecta al costo de reposición como al de interrupción del servicio. Un Meganiño de determinada magnitud suele presentarse con intensidad variable según el lugar considerado. La intensidad con la que se manifiesta un Meganiño en cada lugar y en cada momento depende no sólo de su magnitud, sino de diversos factores vinculados fundamentalmente al grado de desarrollo físico alcanzado, tanto en lo que respecta a la cantidad y a la calidad de las infraestructuras, como a la eficacia de las acciones de protección, prevención y capacidad de resistir y recuperarse del evento extraordinario que ha ocurrido.

Las características intrínsecas del Fenómeno, que son las determinantes de su magnitud, pueden medirse de varias maneras: aumento de la temperatura del mar, extensión y profundidad en el océano de dicha elevación de temperatura, disminución de la salinidad de las aguas marinas, variaciones en el nivel de la superficie del mar, variaciones de la presión atmosférica, elevación de la temperatura del aire, aumento de las precipitaciones y de las descargas de los ríos y de su duración en el tiempo, y algunos otros parámetros que pudieran considerarse y compararse con los valores históricos usuales (a los que se llama valores normales), independientemente de los efectos que puedan producir.

Desde el punto de vista del ingeniero proyectista las manifestaciones de la magnitud del Fenómeno están dadas fundamentalmente por los incrementos

de lluvia, escorrentía y caudales de sólidos arrastrados por las corrientes fluviales. Así por ejemplo, en la cuenca del río Piura durante el año 1998, la lluvia acumulada en los cuatro primeros meses alcanzó el valor de 21 600 millones de metros cúbicos, valor equivalente a unas 24 veces el volumen total (inicial) del embalse de Poechos. La descarga máxima del río Piura fue de unos

3200 m3/s. Estas son medidas de la magnitud del fenómeno. Para una

apreciación más amplia del FEN es necesario considerar su extensión y su duración. Muchas veces la extensión del Fenómeno es tal que compromete una parte importante del planeta.

La intensidad de los daños que se experimenta ante el Fenómeno de El Niño

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Author: Tyson Zemlak

Last Updated: 07/26/2022

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