CLIMA Y DISPONIBILIDAD DE AGUA "DULCE" EN MÉXICO

CLIMA Y DISPONIBILIDAD DE AGUA "DULCE" EN MÉXICO

Valentín Vásquez

Oaxaca, México

valeitvo@yahoo.com.mx

Introducción

El agua es el principal recurso natural, ya que fue esencial para el origen de la vida y el posterior desarrollo –movimiento- de los organismos vivos, particularmente para el desarrollo de la especie humana. Además, es parte estructural de los seres vivos y las plantas aportan a la atmósfera considerables cantidades de vapor de agua por el proceso de evaporación biológica –transpiración-. Su disponibilidad en México está condicionada por el clima. Este se define como el estado más frecuente o habitual de la atmósfera en un largo período de tiempo. De las variables más importantes que definen el clima están la temperatura, la evaporación y la precipitación, todas derivadas del calor aportado por el Sol, que es el que finalmente mueve a la atmósfera para generar el tiempo –estado momentáneo de la atmósfera- y el clima –estado estable de la atmósfera-. Pero el movimiento de la atmósfera no se da en el vacío, se realiza en un escenario físico-geográfico determinado por la tectónica de placas, escenario que perdura en millones de años, condicionando así la relativa estabilidad de las condiciones atmosféricas a largo plazo fundamento del clima. A más corto plazo –miles de años- actúan los factores astronómicos –geometría de la órbita terrestre, ángulo de inclinación del eje terrestre y precesión-, dando también tiempo suficiente para la estabilidad de las condiciones del clima básicos para el clima.

Un impacto de un asteroide del tamaño de Marte impacto a la Tierra en su infancia, cuando apenas tenía 50 millones de años (Hazen, 2015), acontecimiento cósmico que determinó su futuro como un planeta singular, ya que fue el que provocó la inclinación -23.5°- del eje terrestre, que es el causante de las estaciones del año: verano cuando un polo apunta hacia el sol e invierno en el polo opuesto de la Tierra. Además, la inclinación del eje terrestre es el que condiciona el que las regiones tropicales –las que se localizan entre los trópicos de Cáncer y Capricornio- reciban mayor cantidad de calor del Sol en comparación con las otras latitudes y en consecuencia los climas varían en correspondencia con su ubicación geográfica. Pero eso no fue todo, el impacto descrito también produjo a la Luna, satélite que le da estabilidad a la Tierra en su movimiento y lo más importante para el clima: dio mayor masa a nuestro planeta, lo que le permitió retener una atmósfera –mezcla de gases- sin la cual no hay clima.

El agua libre de la Tierra primitiva estaba fundamentalmente en estado gaseoso en la atmósfera, dadas las elevadas de temperaturas –mayores de 1000°C- y con el posterior descenso de la temperatura –enfriamiento- el vapor de agua se condensó para formar nubes y, por consiguiente, lluvias torrenciales que generaron escurrimientos que movieron al agua a las depresiones de la superficie terrestre, dando origen así a la hidrosfera, principalmente los océanos en los que se almacenó la mayor cantidad de agua líquida. Esto sucedió hace unos 4,400 millones de años, entonces la totalidad del agua concentrada en los mares era dulce dado el escaso aporte de minerales provenientes de las rocas de la litosfera, debido a su incipiente intemperismo. La aparición de la hidrosfera fue crucial para la aparición de la vida, pues fue en su seno en el interaccionaron los gases de la atmósfera –principalmente metano y amoniaco- precipitados por la lluvia y depositados en el océano,  con los minerales aportados por la litosfera y por las fuentes hidrotermales, para dar origen a compuestos orgánicos complejos: carbohidratos, lípidos –fosfolípidos-, proteínas y ácidos nucleicos, que al interaccionar con el agua, particularmente los fosfolípidos, se formó la membrana, con lo que surgió propiamente la célula procariota y con ella la vida primitiva. Con esta aparece la biosfera, cuyo metabolismo requiere la liberación de enormes cantidades de agua a la atmósfera por el proceso de transpiración –evaporación biológica- que aunada a la evaporación de la hidrosfera se genera la evapotranspiración, proceso biofísico que aporta vapor de agua a la atmósfera, con lo que se ha retornado al punto de partida: la atmósfera en la que se encontraba la totalidad del vapor de agua de la atmósfera primitiva. Es decir, la naturaleza cíclica del movimiento del agua, es resultado de la negación de la negación: la primera cuando el vapor de agua de la atmósfera primitiva fue negada por el proceso de condensación para convertirse en agua líquida; la segunda cuando el agua líquida de la hidrosfera proveniente de las precipitaciones y escurrimientos, es evapotranspirada a la atmósfera en estado gaseoso, para retornar como vapor de agua en la atmósfera. Matemáticamente se expresa como: (-) (-) = (+).

El movimiento cíclico del agua teniendo como escenario espacial a la Tierra, se muestra en la imagen que a continuación se muestra.

Imagen 1. Movimiento cíclico del agua en la Tierra

En la imagen es evidente que el carácter cíclico del movimiento del agua en nuestro planeta, es resultado de la doble negación de los estados físicos del agua: el agua en la Tierra primitiva estaba en su estado gaseoso, es decir estaba como afirmación (+); en seguida es negada por la condensación, ya que pasa de vapor de agua a su estado líquido en las nubes, precipita y escurre como agua líquida que se almacena en los cuerpos de agua físicos y biosfera, de donde se evapotranspira para producir vapor de agua, generándose así la segunda negación y retornar a su punto de partida: la atmósfera. Matemática la doble negación se expresa como una ley de los signos: (-) (-) = (+).

Si bien el agua meteórica que se almacena en la atmósfera en estado gaseoso constituye solo un momento del ciclo del agua, es crucial para la disponibilidad de agua, pues es a partir de ella, que por el proceso de condensación el vapor de agua se condensa para transformarse en nubes y posteriormente en precipitaciones que al interaccionar con la superficies continentales se convierten en escurrimientos que se depositan en los suelos, acuíferos –aguas subterráneas- y océanos, fuentes principales de agua dulce -0.6%- para cubrir las necesidades de la sociedad humana, ya que actualmente el 97% de agua es salada no apta para el consumo humano, el 2.4% es sólida –glaciares-, como se muestra en la imagen siguiente.

Imagen 2. Distribución espacial de los tipos de agua y su calidad y cantidad

En la imagen mostrada arriba es evidente que el principal problema a nivel mundial y en México es cualitativo, ya que cuantitativamente existe mucho recurso hídrico, pero está concentrado en su mayor magnitud -97%- en los océanos y mares como agua salada y solo el 0.6% está disponible como agua dulce disponible para uso humano.

Marco de referencia físico-geográfico

La localización geográfica es determinante para el clima, pues, es la que determina el ángulo de incidencia con que llegan los rayos solares a la Tierra. Así las regiones ubicadas entre los trópicos de Cáncer y Capricornio, son las que reciben los rayos solares más verticales o directos, por consecuencia, se distribuyen en un área de la superficie terrestre menor, por lo que se calientan más, calor que transmiten a la atmósfera para moverla, en cambio las regiones más allá de los trópicos reciben la radiación con un ángulo de inclinación mayor, por consiguiente, se distribuye en una superficie terrestre mayor, por lo que el calentamiento es menor –enfriamiento-, generando así tres zonas térmicas: cálida en la región intertropical, templada entre los 23.5° de latitudes norte y sur y 66° y fría o polar de los 66° a los 90° latitudes norte y sur, como se aprecia en la imagen siguiente.

Imagen 3. Ángulo de incidencia de la radiación solar sobre la superficie terrestre

En la imagen anterior, es evidente que la inclinación del eje terrestre y la forma esférica de la Tierra determina el ángulo de inclinación con que llegan los rayos solares. Así en la región intertropical, la radiación incide verticalmente en la superficie terrestre en una área menor, por consiguiente, se produce un calentamiento mayor, en comparación con las otras zonas más alejadas del Ecuador, en las que la energía solar incide más inclinada, en consecuencia la radiación procedente del Sol se distribuye en una superficie mayor, por lo que se presenta menor calentamiento -enfriamiento; dando como resultado tres zonas térmicas en cada hemisferio asociadas a tres tipos de climas determinados por la latitud.

México se ubica geográficamente entre los 14.5° y los 33° latitud norte, como se observa en la imagen mostrada en seguida.

Imagen 4. Localización espacio-geográfica de México

Como se observa en la imagen mostrada arriba, México se ubica espacialmente entre los 14.5° y casi 33° latitud norte y por la localización del trópico de Cáncer -23.5°-, el país está divido geográficamente aproximadamente en dos mitades: una sur en la que por su mayor cercanía al Ecuador recibe más energía solar, lo que claramente influye en el clima, puesto que es la radiación de procedente del Sol, la que mueve a la atmósfera para determinar el clima de naturaleza cálida; la otra situada más al norte entre el trópico de Cáncer y los 33° latitud norte, que dada su mayor lejanía al Ecuador, recibe menos calor del Sol, por consiguiente el clima semi-cálido.

Imagen 5. Dinámica de la atmósfera en el hemisferio norte

En la imagen anterior se observa que en el Ecuador -0°- debido a la mayor incidencia de radiación solar el aire se calienta, por lo que se vuelve ligero, por consiguiente, asciende en la troposfera hasta casi los 15 kilómetros, pero al elevarse la atmósfera, el vapor de agua se condensa para dar origen a las nubes y la consecuente precipitación; entonces, en esta región cercana al Ecuador el clima es cálido húmedo asociado a la baja presión -low- que se forma. No obstante, el aire no puede ascender infinitamente ya que se enfría y gradualmente se volviendo más denso, hasta que repentinamente se detiene y para su movimiento vertical y cambia su trayectoria en el sentido horizontal en la troposfera superior, para luego descender a los 30° latitud norte; así se ha producido la inversión del proceso físico-mecánico, ahora el aire se calienta que aunado a su menor contenido de humedad, se trata de una región seca, asociada a una alta presión.

Correlacionando la localización geográfico-espacial del país, se tiene que la parte sureste está más cercana al Ecuador, por lo tanto, recibe influencia de las bajas presiones existentes, por consiguiente, el clima ´que predomina es del tipo cálido húmedo; contrastando con la región norte, cuyo extremo coincide con la zona de alta presión -30°- en la que predomina el clima seco. De hecho la parte norte de México, coincide con la faja de los desiertos localizada al sur de Estados Unidos, norte de África, sur de Europa y Medio Oriente. Así pues, es la ubicación geográfica del país la que condiciona en gran parte la naturaleza del clima de México.

Además de la latitud, en México también el relieve es un factor fundamental que determina la diversidad de climas del territorio nacional, debido a que es por el relieve por el que se desplaza la atmósfera para condicionar el tipo de clima.

El relieve –formas de la superficie terrestre- del país se presenta en la imagen siguiente.

Imagen 6. Relieve –formas del paisaje- de México

En la imagen precedente se aprecia que el relieve principal que determina los climas dominantes en México, está representado por: la Sierra Madre Occidental que se extiende del noroeste sur y continúa más al sureste como Sierra Madre del Sur, hasta confluir con la Sierra Madre Oriental en el Estado de Oaxaca en el que se le conoce como Sierra Juárez,  con la que define a la región de Valles Centrales de Oaxaca, se continúa hacia el noreste de México en los Nuevo León y Coahuila; sierras que delimitan en su interior a la Altiplanicie Mexicana, interrumpida en su porción sur por el Eje Neovolcánico, que delimita junto con la Sierra Madre del Sur a la Depresión del Balsas. El Istmo de Tehuantepec interrumpe las dos cadenas montañosas descritas. Más al sureste se encuentra la Sierra de Chiapas y la Sierra del Soconusco. Además está la Llanura Costera del Pacífico, Llanura Costera del Golfo y la Península de Yucatán que se caracteriza por un relieve relativamente plano en el que no sobresale ninguna sierra de consideración. Así pues, es evidente que el relieve en nuestro país es complejo y junto con su posición geográfica, ha dado como consecuencia una gran diversidad de climas y con éstos a una mega-diversidad biológica.

Los climas de México

Los climas de México condicionados por la ubicación geográfica del país y por el relieve, se presentan en la imagen mostrada en seguida.

Imagen 7. Distribución espacial de los climas de México

El clima por definición es el estado más habitual de las condiciones atmosféricas en su dimensión temporal, pero en la imagen anterior se observa que México tiene una gran variabilidad espacial de climas, derivados de la complejidad del relieve terrestre y su posición geográfica respecto al Ecuador de la Tierra.

Los climas dominantes son:

a). Clima tropical (cálido) -húmedo (A):

Aw: clima tropical con lluvias todo el verano. Se localiza en la región sureste del país en la que influye la ubicación geográfica -cercanía al Ecuador-. Además, este clima se ubica desde la costa de Nayarit, costa de Guerrero y Oaxaca hasta el Istmo de tehuantepec y Planicie Costera del Golfo.

b). Clima seco (B). Su rasgo distintivo consiste en el que la evaporación es mayor que la lluvia. Los dos tipos, son los siguientes:

Bw: Clima desértico. Es el clima más extendido en el país, ya que según Castañeda comprende el 67% del territorio nacional, ubicándose principalmente en la región centro-norte, en lo que es la Altiplanicie Mexicana y la Llanura Costera del Pacífico, región en la que la posición geográfica y la Altiplanicie Mexicana ubicada entre las Sierras Madres Occidental y Oriental, han sido fundamentales para este clima.

Bs: Clima estepario. Se encuentra en Valles intermontanos, como la Depresión del Balsas y Valles Centrales de Oaxaca, valles en los que las sierras que los delimitan favorecen la ocurrencia de lluvias en las laderas de las montañas orientadas hacia las costas, en las que se presentan lluvias de tipo orográfico; contrastando con las "faldas" de las sierras localizadas el interior en las los vientos secos descienden, por lo que presentan climas este tipo de clima.

c). Climas templado (C):

Cs: Clima templado con lluvias en verano. Este tipo de clima se presenta en una pequeña porción de la República Mexicana en la Baja California Norte -Mexicali y Tijuana, debido al desplazamiento hacia el sur durante el invierno de los centros de alta presión, lo que causa que los vientos  húmedos se dirijan del Océano Pacífico al territorio mexicano. Este clima es el que se conoce como como clima mediterráneo y es característico en los países aledaños al Mar Mediterráneo.

Cw: Clima templado con lluvias en verano. Este tipo de clima es típico de las regiones montañosas, por consiguiente, se localiza en las partes de altura media de las montañas orientadas hacia las costas, sobre todo en la región sur y sureste de México.

Cf: Clima templado con lluvias todo el año. Se ubica en las partes más altas de las sierras de México, principalmente la Sierra Madre Occidental y Sierra Madre Oriental.

d). Eb: Clima polar de alta montaña. Si bien México por su ubicación geográfica no debería tener clima polar, pero dado su relieve tan intrincado, este tipo de clima se presenta en los sitios más elevados -alrededor de los 5 kilómetros-, particularmente en las cimas de los volcanes situados en el Eje Neovolcánico.

Disponibilidad de agua en México

En primera instancia es el clima el que determina la disponibilidad de agua en el mundo y en México.

La disponibilidad de agua en México se presenta en la imagen que se muestra a continuación.

Imagen 8. Disponibilidad de agua en México

En la imagen mostrada arriba es evidente la correlación que existe entre la disponibilidad de agua, con el clima. Así, en la región centro-norte en la que predominan los climas seco desértico (Bw) y seco estepario (Bs) existe escasa disponibilidad de agua. Esto también ocurren en los valles intermontanos, que por su relieve la lluvia es escasa y también se presenta un clima se del tipo Bs -seco estepario-. En contraste, la región sureste presenta al disponibilidad de agua, debido al clima cálido húmedo (A) que predomina, debido en gran parte a su posición geográfica de mayor cercanía al Ecuador.

Un aspecto relevante que hay que considerar es la distribución espacial de la población, ya que resulta que en la región centro-norte donde hay menor disponibilidad de agua, es en la que se encuentra concentrada la mayor cantidad de habitantes; en cambio en la región sureste, en la que hay mayor disponibilidad del recurso agua existe menor población. Esta situación agrava la problemática del agua en el país, particularmente en la región centro-norte que, además es la que alberga la mayoría de industrias, que junto con las aguas residuales público-urbanas contaminan el agua, con lo que se reduce la disponibilidad de agua dulce para consumo humano.

La disponibilidad de agua pércapita -por habitante- en las dos regiones descritas anteriormente se aprecia en la imagen siguiente.

Imagen 9. Disponibilidad de agua por habitante -pércapita- en México

En la imagen anterior se reafirma lo descrito anteriormente en lo referente a la disponibilidad de agua, en el sentido de que en la región centro norte y noroeste es donde existe la menor disponibilidad de agua -32%- y la mayor concentración de población -77%-, así como la mayor actividad económica expresada en la producción de bienes y servicios -85% del PIB-; contrastando con  la región sureste en la que la disponibilidad de agua es del 68%, población del 23% y Producto Interno Bruto (PIB) es del 15%.

Si bien es cierto que la disponibilidad de agua está determinada en última instancia por el balance hidrológico,  el cual considera los procesos más importantes del ciclo del agua. El balance hidrológico está integrado por las entradas y salidas de agua en las cuencas como escenarios espaciales en la que se mueve cíclicamente el agua en sus tres estados físicos. Sin embargo, la entrada principal del balance hidrológico es el agua meteórica, que consiste en el vapor de agua que se condensa en la atmósfera para convertirse a su estado líquido y/sólido que forma las nubes que precipitan como lluvia y/o granizo y se infiltra y almacena en el suelo. Las salidas están constituidas por el escurrimiento que sale de las cuencas y la evapotranspiración que aporta vapor de agua a la atmósfera para cerrar el ciclo de agua. Es evidente, pues, que la disponibilidad de agua dulce depende del agua contenida en la atmósfera, ya que es en la atmósfera en la que se concentra el vapor de agua libre de sales, liberado al aire por el proceso de evapotranspiración. Así pues, es la energía solar la que mueve al agua y la “desalinizada” para hacerla apta para el consumo humano.

La disponibilidad de agua dulce en México, estimada a través del balance hídrico se presenta en la imagen que se muestra a continuación.

Imagen 10. Balance hidrológico y disponibilidad de agua dulce México

Como el clima es el estado habitual o más frecuente de las variables atmosféricas y para el caso que nos ocupa, la lluvia es la principal fuente o entrada de agua en el país -espacio-. 

En el balance estimado por la CONAGUA (imagen anterior), con datos meteorológicos de lluvia de 1941 a 2002, aplicando la estadística calculó una lluvia promedio de 771 milímetros. Con este dato promedio de lluvia y considerando la superficie del país, se estimaron 1511 kilómetros cúbicos de entrada de agua más 48. 9 kilómetros cúbicos de importaciones en el sureste del país, dando un total de entradas de agua de 1559.9 kilómetros cúbicos. Por el lado de las salidas está la evapotranspiración estimada en 1084 kilómetros cúbicos que al sumarle 0.43 kilómetros cúbicos de agua que se exportan a los Estados Unidos en la frontera noroeste, da un total de 1080.43 kilómetros cúbicos. La diferencia entre las entradas y salidas, da la disponibilidad de agua en México. Así: 1559.9 - 1084.43 = 479.5 kilómetros cúbicos, de los cuales 77 kilómetros cúbicos recargan a los acuíferos -agua subterránea-, quedando finalmente 399 kilómetros cúbicos de agua disponible.

 Conclusiones

La problemática del agua a nivel mundial y en México es de tipo cualitativo, ya que cuantitativamente existe una enorme reserva de agua salada -97%- almacenada en los océanos y mares y solo el 3% es agua dulce, de la cual solo el 0.6% está disponible en forma inmediata.

La disponibilidad de agua en México está determinada por el clima. Así, la región centro-norte y en algunos valles intermontanos, en los que predomina el clima B en sus dos variantes: seco estepario –Bs- y seco desértico –Bw-, es la que presenta la menor disponibilidad. En esta región la baja disponibilidad de agua se agudiza, debido a en ella está asentada la mayor cantidad de población del país, además es la región en la que se concentra la mayoría de industrias que junto con las aguas público-urbanas, son las principales fuentes de contaminación del agua dulce con lo que se reduce su calidad y la hace no apta para el consumo humano.

Contrastando con la región centro-norte, la región sureste del país que tiene mayor disponibilidad de  agua, debido a la predominancia de climas de los tropicales: tropical con lluvias en verano (Aw), tropical con lluvias intensas en verano (Am) y tropical con lluvias todo el año (Af). Además en esta región existe menor densidad de población, lo cual favorece la mayor disponibilidad de agua.

En general México cuenta con poca disponibilidad de agua para cubrir las necesidades de la agricultura, ganadería, silvicultura, industria y público-urbana. Además se trata de un recurso vital finito, que contrasta con el permanente aumento de la población que aunado a la contaminación, el problema de la disponibilidad de agua apta para el consumo humano será cada vez menos suficiente para cubrir las necesidades humanas, por lo que desde ya la baja disponibilidad de agua tendrá que ser el problema principal que deberá ser abordado por el gobierno en sus diferentes ámbitos -federal, estatal y municipal- junto con la sociedad para darle una solución integral sustentable.

Bibliografía

CONAGUA. Balance hidrológico del agua  de México. México, D.F.

Hazen Robert M. 2015. La historia de la Tierra. Los primeros 4,500 millones de años. Del polvo estelar al planeta viviente. Editorial Océano. México, D.F.

Internet.