Manuel Lopez, Ana Esparza, Edgardo Saldivar

Introducción

Explicado de manera simple, el cambio climático es la variación del clima provocada de manera natural o por la actividad humana que persiste por largos periodos de tiempo.

La tendencia actual de cambio climático y calentamiento global es particularmente significativa, ya que la mayor parte de este es muy probable (probabilidad mayor o igual a 95%) que sea resultado de la actividad humana desde la mitad del siglo XX y avanzando a una velocidad increíble al paso de las décadas a milenios.

El cambio climático es un problema de seguridad estratégica, nacional y mundial, por lo que es urgente incrementar los esfuerzos de mitigación (reducir emisiones de Gas Efecto Invernadero) y desarrollar capacidades de adaptación ante sus impactos.

~Gráfica evidencia que el \(CO_2\) en el ambiente ha aumentado desde la Revolución Industrial

Antecedentes

En el Estado de Sonora aumento la probabilidad de fenómenos como lo son los huracanes, de que se eleve el nivel del mar y de sufrir sequías por mayores lapsos de tiempo, todo esto por causa del cambio climático. Sin embargo, la actividad turístico inmobiliaria se está impulsando en las costas (principalmente Puerto Peñasco), ya que ignora las declaraciones de importantes científicos como Jay Zwally, climatólogo de la NASA.

Jay Zwally, después de evaluar el deshielo de Groenlandia durante 2007 declaró: “A este ritmo, el Océano Ártico podría quedar casi sin hielo para el final del verano de 2012, mucho más rápido que las predicciones anteriores”.

Por otro lado, la ciudad de Hermosillo ha experimentado un crecimiento constante y visible a lo largo del siglo pasado y las proyecciones muestran similares tendencias a futuro. Durante la historia el Estado de Sonora ha tenido un lugar preponderante en el país por su desarrollo económico, basado principalmente en la agricultura y en la ganadería. Tiene ubicación en la porción más árida del territorio nacional, en la región conocida como Desierto de Sonora que se extiende a través de los estados de California y Arizona en la Unión Americana y Baja California y Sonora en México, esta última entidad alberga el 40% de las poco más de 22 millones de hectáreas de este desierto.(MARSHALL, R. 2000).

El clima del norte de México es esencialmente semiárido, con precipitaciones anuales mayores en las regiones costeras. La evaporación supera la precipitación y por tanto, existe la falta de humedad en el suelo. La mayor parte de la precipitación sucede en los meses de verano, asociada con el llamado Monzón Mexicano. En invierno, algunos frentes fríos llegan a producir lluvias y nevadas en las partes altas del estado.La precipitación promedio anual en el estado de Sonora es de aproximadamente 428 mm, y en la región de Hermosillo entre 250 y 300 mm.

La temperatura media anual en Hermosillo se encuentra entre 15 y 25\(°C\). La mayor parte del año las temperaturas máximas se encuentran arriba de los 30\(°C\), y en algunos casos, las temperaturas máximas alcanzan los 45\(°C\). Hay variaciones inter-decadales en la temperatura media anual. La década de los 70 y 80 fueron “frescas”, este fue el resultado de mayores precipitaciones y nubosidad. También, por otro lado, en ciertos años las lluvias alcanzan los 600 mm en un año, mientras que en otros difícilmente alcanzan los 200 mm.

Objetivos

El uso de la estadística y del análisis de datos, se utilizará para observar cómo ha sido el cambio climático de temperatura en el estado de Sonora, utilizando como muestras las ciudades de Hermosillo y Obregón. Así, haciendo conciencia para ayudar a reducir en forma sostenible los impactos negativos del cambio climático y adaptarnos a los cambios.

Los objetivos de la investigación es responder a la pregunta central:

  • ¿Cómo ha sido el cambio de temperatura durante el transcurso de los años en el estado de Sonora?

Adicionalmente, a través de análisis de datos, se dará respuesta a las siguientes cuestiones:

  • ¿En qué año se pudo observar mayor aumento de temperaturas?

  • ¿Cómo ha evolucionado con función al tiempo la temperatura?

  • ¿En qué ciudad se presentaron más cambios en la temperatura?

Como resultado de responder a estas interrogantes, esta investigación demostrará la utilidad de los datos en el análisis del cambio climático.

Teoría

Sobre el cambio climático

Como ya se mencionó, el cambio climático es en parte resultado del incremento en las concentraciones de gases de invernadero que vienen de la actividad humana, como son: el vapor de agua, el bióxido de carbono \(CO_2\), el metano \(CH_4\)… Todos los otros, existen de manera natural en la capa más baja de la atmósfera (troposfera) y atrapan parte del calor que emite la superficie de la Tierra re-emitiéndola a la superficie. Este proceso corresponde al llamado efecto de invernadero, un proceso esencial dentro del sistema climático.

Como son muy eficientes en atrapar el calor que emite la superficie de la tierra, un ligero incremento en estos gases es suficiente para modificar significativamente las propiedades de la atmósfera (temperatura promedio) y, por lo tanto, del clima. Por ejemplo, se ha observado que la temperatura media de la superficie terrestre ha aumentado entre 0.3 y 0.6\(°C\) desde 1886.

Los escenarios futuros que ha generado el PICC muestran rápidos incrementos en la temperatura promedio global para el presente siglo, lo que ya está ocasionando alteraciones al ciclo hidrológico y consecuentemente, cambios importantes en la disponibilidad de agua.

~Funcionamiento de gases de efecto invernadero

Consecuencias del calentamiento global

1. Temperaturas más cálidas

Las temperaturas aumentan provocando sequias, aumentando así, las probabilidades de incendios.

2. Tormentas más intensas

Esto provoca que hayan menos lluvias, pero aumenta su intensidad, provocando las inundaciones.

3. Propagación de enfermedades

Con las altas temperaturas, las enfermedades se tienden a propagar con mayor rapidez, en paises fríos, muchas enfermedades quedaron en el olvido.

Existe un estudio de Veo Verde que advierte que, con solo el aumento de 1 grado, se puede presentar 3 millones de casos de malaria más en Etiopía en personas menores de 15 años.

4. Olas de calor más fuerte

La vida de millones de personas pueden verse en riesgo por al aumento del calor, tanto en la frecuencia como en intensidad.

5. Derretimiento de los glaciares

Ya que el aumento de la temperatura afecta los océanos, estos se calientan y derriten los glaciares, esto provocara un aumento del nivel del mar, amenazando también la flora y fauna de los ecosistemas.

6. Huracanes más peligrosos

Ya que, los huracanes es el mecanismo del planeta para enfriar las zonas del planeta, como habrá más temperatura, existirán más huracanes. Con esto viene la destrucción de ciudades, cultivo, enfermedades, etc.

7. Cambio de los ecosistemas

Debido al cambio climático, aparecen las sequias e inundaciones, causando esto que el planeta se adapte a los cambios, provocando cambios en las estaciones y en ecosistemas.

8. Desaparición de especies animales

Los animales, al desaparecer su clima, no son capaces de adaptarse, provocando un desequilibrio en las cadenas alimenticias, haciendo desaparecer muchas especies.

9. Aumento del nivel del mar

Como habíamos mencionado antes, a consecuencia de que se derriten los glaciares, se elevan los niveles del mar, provocando que muchas ciudades o islas queden en el agua.

10. Alimentos más caros

Esto pone en peligro la producción de alimentos, esto hace que exista escases de alimentos, los precios se dispararan al no haber tanta producción, las personas tendrán que migrar en busca de comida, y podría haber guerras derivadas a este tema.

¿Qué es CEDES?

La Comisión de Ecología y Desarrollo Sustentable del Estado de Sonora es la responsable de la ejecución y evaluación de la política ambiental del Estado a través de la promoción de la participación y responsabilidad de la sociedad civil e iniciativa privada en la formulación de la política ecológica, la aplicación de sus instrumentos, acciones de información y vigilancia y, en general en las acciones ecológicas que emprenda el Estado.

La CEDES además es responsable de realizar y promover estudios e investigaciones de carácter científico y tecnológico en materia de ecología y medio ambiente, así como de difundir y promover la cultura y los valores ecológicos.

Así mismo es la responsable del adecuado funcionamiento del Centro Ecológico del Estado de Sonora y el Delfinario Sonora.

Documentos de interés:

Ley de Cambio Climático del Estado de Sonora

Tiene como fin, establecer las disposiciones para lograr la adaptación al cambio climático y mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero.

Documento 1 Ley de Cambio Climático Sonora 2017

Plan Estatal de Acción ante el Cambio Climático del Estado de Sonora

El objetivo del PEACC es definir una estrategia a nivel estatal para la mitigación (reducción) de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el estado que contribuyen al cambio climático, y para la implementación de medidas de adaptación a los efectos del mismo esperadas para Sonora.

Documento 2 Plan Estatal de Acción Sonora 2011

Emisiones de gases de efecto invernadero en Sonora y proyecciones de casos de referencia 1990-2020

Este informe es una evaluación preliminar de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) durante el periodo de 1990 a 2005, así como una proyección de las emisiones hasta el 2020.

Documento 3 Emisiones de Gases Sonora 1990-2020, 2010

Comisión de Cambio Climático en Sonora

tiene por objeto coordinar a las dependencias y entidades de la Administración Pública Estatal, en el ámbito de sus respectivas competencias, en la planeación, formulación e instrumentación de las políticas públicas en materia de cambio climático y en la implementación de acciones de mitigación y adaptación a dicho cambio.

Documento 4 Comisión de Cambio Climático en Sonora 2010

Método

  • Recolección de datos

  • Comparación de años

  • Gráficas

  • Varianza y normalidad

  • La correlación lineal y la regresión lineal simple

La correlación cuantifica como de relacionadas están dos variables, mientras que la regresión lineal consiste en generar una ecuación (modelo) que, basándose en la relación existente entre ambas variables, permita predecir el valor de una a partir de la otra.

Para estudiar la relación lineal existente entre dos variables continuas es necesario disponer de parámetros que permitan cuantificar dicha relación. Uno de estos parámetros es la covarianza, que indica el grado de variación conjunta de dos variables aleatorias.

\[Covarianza muestral=Cov(X,Y)=∑ni=1(xi−x¯)(yi−y¯)N−1\]

siendo \(x¯\) e \(y¯\) la media de cada variable y \(x_i\) e \(y_i\) el valor de las variables para la observación \(i\).

La covarianza depende de las escalas en que se miden las variables estudiadas, por lo tanto, no es comparable entre distintos pares de variables. Existen diferentes tipos, de entre los que destacan el coeficiente de Pearson, Rho de Spearman y Tau de Kendall.

Todos ellos varían entre +1 y -1. Siendo +1 una correlación positiva perfecta y -1 una correlación negativa perfecta.

Se emplean como medida de fuerza de asociación (tamaño del efecto): 0: asociación nula. 0.1: asociación pequeña. 0.3: asociación mediana. 0.5: asociación moderada. 0.7: asociación alta. 0.9: asociación muy alta.

Las principales diferencias entre estos tres coeficientes de asociación son:

La correlación de Pearson funciona bien con variables cuantitativas que tienen una distribución normal. En el libro Handbook of Biological Statatistics se menciona que sigue siendo bastante robusto a pesar de la falta de normalidad. Es más sensible a los valores extremos que las otras dos alternativas.

La correlación de Spearman se emplea cuando los datos son ordinales, de intervalo, o bien cuando no se satisface la condición de normalidad para variables continuas y los datos se pueden transformar a rangos. Es un método no paramétrico.

La correlación de Kendall es otra alternativa no paramétrica para el estudio de la correlación que trabaja con rangos. Se emplea cuando se dispone de pocos datos y muchos de ellos ocupan la misma posición en el rango, es decir, cuando hay muchas ligaduras.

Resultados y discusión

Como inicio del análisis, recolectamos datos donde se representan las temperaturas máximas promedio de la ciudad de Hermosillo y Obregón, las cuales son consideradas las más grandes en el estado. Como se mencionó, el clima en el estado de Sonora es semiárido, con temperaturas altas en general.

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  • Datos de temperaturas máximas promedio de 2015 en la ciudad de Obregón y Hermosillo.

Temperaturas máximas de 2015 en la ciudad de Obregón y Hermosillo.

Figura 1. Comparación de temperaturas máximas promedio en Hermosillo y Cajeme

  • Comparando las dos ciudades podemos observar que en Hermosillo se presenta la media de las temperaturas más bajas al inicio y final del año(enero-diciembre), pero, también en los meses de calor las temperaturas son más altas que en Obregón. Como resultado de esta grafica podemos observar que el rango de promedios de temperaturas extremas de la ciudad de Obregón y Hermosillo es de aproximadamente 15.1\(°C\) y podemos observar que en los meses del centro se presentas las temperaturas más altas (junio-agosto), que es la temporada de verano.

Grafica de cambio climático, ciudad de Hermosillo de 1985 a 2015.

  • Datos de Temperaturas máximas promedio de Hermosillo(1985-2015).
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Figura 2. Cambio de temperaturas máximas promedio en Hermosillo en 30 años (1985-2015).

  • Comparando las temperaturas máximas promedio de los años de 1985 a 2015 de la ciudad de Hermosillo, se puede observar que no se ve un patrón claro que signifique que la temperatura aumente conforme los años, ya que en unos meses la temperatura máxima es de años alejados al 2015, y en otros, son los años más recientes donde existe la temperatura más alta. Si observamos, el año 2015 solo en agosto es el mes con mayor temperatura. Pero, obteniendo el promedio, el año con temperaturas máximas fue en 1995, mientras que, en 1991 y 1992 se presentaron las temperaturas máximas más bajas, con diferencia de temperatura promedio de 3.1 grados.

Grafica de cambio climático, Obregón de 1985 a 2015.

  • Datos de Temperaturas máximas promedio de Obregón(1985-2015).

Figura 3. Cambio de temperaturas máximas promedio en Cajeme en 30 años (1985-2015).

  • En la gráfica podemos observar que las temperaturas de cada mes varían cada año, no es un aumento muy claro, pero lo que sí se aprecia es que en 1985 la temperatura de Marzo era de 26.419\(°C\), lo cual es el clima usual en la temporada de primavera, pero con los años fue aumentando hasta que en el año 2015, Marzo alcanzó la temperatura máxima promedio de 31.48\(°C\), lo que refleja que las temperaturas altas empezaron a llegar antes de tiempo, ya que usualmente se presentaban temperaturas de al rededor de 30\(°C\) en Abril-Mayo. Esto quiere decir que las temperaturas altas se empezaron a presentar de manera temprana, antes de lo que usualmente llegaban. El mayor aumento de temperatura se presentó de 1985 a 1995.

Representación del comportamiento de la temperatura, mediante un boxplot y grafico de barras con desviación estándar entre las temperaturas máximas promedio de Obregón de 1985 y 2015.

Figura 4. Representación del comportamiento de la temperatura de la ciudad de Obregón(1985-2015).

Representación del comportamiento de la temperatura, mediante un boxplot y grafico de barras con desviación estándar entre las temperaturas máximas promedio de Hermosillo de 1985 y 2015.

Figura 5. Representación del comportamiento de la temperatura de la ciudad de Obregón(1985-2015).

Datos Download TEMPMAXPROM.xlsxDownload cajemea.xlsxDownload hermosilloa.xlsxDownload cajabigote85.xlsxDownload cajabigote.xlsxDownload TrabajoFinal.Rmd

Conclusión.

En conclusion, repondiendo las preguntas de nuestro objetivo, no se presenciaron cambios muy visibles en la temperatura, ya que, como se observa en la figura 2 y en la figura 3 no se ve un patrón claro que signifique que la temperatura aumente conforme los años, ya que en unos meses la temperatura máxima es de años alejados al 2015, y en otros, son los años más recientes donde existe la temperatura más alta, el año donde se presento el mayor promedio de temperaturas máximas medias fue en el año 1995 en la ciudad de Hermosillo y el mayor aumento de temperatura en la ciudad de Obregón se presentó de 1985 a 1995. Tambien, se puede observar en la figura 1 que en el año 2015, las temperaturas mas extremas se presentaron en la ciudad de hermosillo en comparacion con la ciudad de Obregón, presentando mayores temperaturas en tiempos de calor, y menores temperaturas en tiempo de frio. Ahora, en las figuras 3 y figura 4 donde comparamos con un gráfico de caja y bigote con desviación los años 1985 y 2015 de las dos ciudades. Podemos concluir en que ciudad se presentaron mas cambios en la temperatura. En la ciudad de Hermosillo no se presentó un crecimiento significativo en las temperaturas, las temperaturas se concentraron más en 2015, y en 1985 las temperaturas estaban más distribuidas, en cambio, en Obregón podemos observar que la temperatura aumento significativamente, sus datos se concentraban en temperaturas más bajas en 1985, mientras que, en 2015 están entre los 30 y 40.

Bibliografía