Ciclo de agua en Puerto Rico  

La isla de Puerto Rico disfruta de agua abundante tanto para su extensión territorial como para sus poblaciones permanentes y transitorias. El promedio de lluvia que sobre ella cae, excede en proporción al de la mayor parte de los países del mundo. Esto genera escorrentías abundantes durante todo el año. Los acuíferos son relativamente amplios con gran capacidad de almacenaje y producción que constituyen reservas de agua dulce importantes. La cantidad de agua dulce superficial y subterránea que se utiliza es menos de una tercera parte de la que pudiera aprovecharse para el crecimiento a largo plazo de la población de la Isla. Además, puede suplir abastos de agua adecuados para la agricultura, la industria, el comercio y el turismo. Aunque la región sur recibe menos lluvia que la región norte, aún en esta zona la lluvia y escorrentía son sustanciales en comparación con otros países o islas.

El clima de Puerto Rico es el factor principal que controla la hidrología de la Isla, afectando directamente la disponibilidad de los recursos de agua. El clima incluye la temperatura, los vientos, la lluvia y la evapotranspiración, siendo los últimos dos los factores más importantes entre estos parámetros, aunque todos están relacionados.

-Promedio de lluvia


El promedio de lluvia anual en Puerto Rico es de aproximadamente 69 pulgadas, el cual varía desde un mínimo de 35 pulgadas en el área costanera al sur del Valle de Lajas hasta un máximo de 174 pulgadas en el Bosque Nacional del Caribe, en la zona del Yunque en la Sierra de Luquillo [Figura 1]. Estos promedios pueden variar significativamente, y en algunos años puede bajar hasta 29 pulgadas en el Valle de Lajas y aumentar hasta 250 pulgadas en la zona del Yunque en Luquillo. Es importante notar que tradicionalmente se ha aceptado que el promedio de lluvia en Puerto Rico es de 72 a 74 pulgadas anuales. Los análisis estadísticos recientes llevados a cabo por el Departamento de Recursos Naturales y Ambientales (DRNA) de los datos históricos de lluvia que datan desde 1899, establecen que el promedio anual es de 69 pulgadas.

A través del año la lluvia en Puerto Rico varía significativamente, con un período de sequía que normalmente se extiende desde enero hasta marzo o abril, seguido de intensos aguaceros en mayo y junio, un segundo período seco en julio y agosto, y luego el período de lluvias frecuentes desde septiembre hasta el final del año [Figura 2]. Los efectos orográficos en las regiones este, norte y oeste resultan en aguaceros vespertinos frecuentes durante la mayor parte del año. Los sistemas de baja presión, vaguadas, tormentas y huracanes pueden resultar en eventos de lluvia de hasta 26 pulgadas en 24 horas, lo cual causa inundaciones severas regionales o generales a través de la Isla.



-La evaporación del agua



La evapotranspiración es uno de los factores más importantes en el ciclo hidrológico en Puerto Rico, ya que reduce la escorrentía disponible en las quebradas y ríos. La evapotranspiración incluye evaporación del agua por la acción del viento (convección) sobre superficies saturadas como ríos, embalses, humedales y lagunas; la evaporación debido a la radiación solar; el agua que consumen las plantas en sus procesos de fotosíntesis; y la transpiración de agua por las plantas que retorna a la atmósfera en forma de vapor. En Puerto Rico no existen datos de campo adecuados para definir con precisión el valor de la evapotranspiración promedio a través de la Isla. Los datos esporádicos de estudios del Servicio Geológico de Estados Unidos, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos y otros investigadores pueden utilizarse con relaciones matemáticas para obtener un promedio de este importante parámetro. Los valores promedios de evapotranspiración a través de la Isla que presentamos se estimaron utilizando un método definido por Giusti (1978). Este método se adoptó por considerarse el más preciso para las variaciones en la geografía y el clima de la Isla. Utilizándolo se desarrolló un mapa de valores de evapotranspiración a través de Puerto Rico [Figura 3], y se estimó un promedio general para toda la Isla de 43 pulgadas por año, que varía desde un mínimo de 22 pulgadas en la cuenca del Río Mameyes, hasta un máximo de 48 pulgadas en el Río Piedras.

La evapotranspiración promedio en Puerto Rico es aproximadamente el 62% de la lluvia promedio, aunque puede llegar hasta más de 90% en algunas áreas costaneras de la región sur. La implicación de estos estimados es que aunque la lluvia promedio en Puerto Rico es abundante, aproximadamente dos terceras partes no está disponible como escorrentía debido a que se evapora de los terrenos o se transpira por la vegetación.



-La temperatura / Los vientos


La temperatura

La temperatura en Puerto Rico es un factor importante en el ciclo hidrológico, aunque varía relativamente poco a través de la Isla y durante el año. La temperatura promedio anual varía desde 68º a 80º grados Fahrenheit [Figura 4]. El rol principal de la temperatura en el ciclo hidrológico es regular el mecanismo de evapotranspiración, el que a su vez reduce la disponibilidad de lluvia en forma de escorrentía. Una vez el agua discurre por los ríos y quebradas, o se infiltra a los acuíferos, la temperatura no juega un papel importante en el ciclo hidrológico de la Isla debido a su relativa uniformidad. Sin embargo, a largo plazo, los cambios climáticos y aumentos en temperatura global tendrán un efecto impactante en los recursos de agua de Puerto Rico.


Los vientos

Los vientos también afectan el ciclo hidrológico y los recursos de agua directa e indirectamente. Los vientos del este-noreste predominan en Puerto Rico durante la mayor parte del año [Figura 5]. Estos sistemas de vientos, denominados “Alisios?, se originan en zonas de alta presión en la vecindad de las Islas Azores, al oeste del continente africano. Los vientos desplazan grandes masas de aire parcialmente saturados con humedad proveniente del mar. Estas masas de aire, al acercarse a las laderas de la Cordillera Central, se elevan y aceleran para poder cruzar estas barreras. Estos cambios en elevación y aceleración de las masas de aire se nutren de la energía interna propia, resultando en un enfriamiento de las masas de aire, provocando la condensación y precipitación de parte de la humedad que contienen. Este efecto es más evidente luego del mediodía en las laderas este y norte, aunque también es notable en la región oeste. En esta región, vientos en el Pasaje de Mona crean el mismo efecto, particularmente cerca de Mayagüez. En la región sur, excepto en la época del año en que los vientos prevalecientes son del sur-sureste, lo que ocurre solamente parte del año, el efecto es menor. En los valles costaneros estos efectos orográficos (influencia de la topografía en el clima) no son evidentes directamente, excepto cuando las nubes saturadas de agua se extienden hacia la costa, y los aguaceros sobre las laderas se extienden hasta los valles.

Otros factores de importancia en el ciclo hidrológico de Puerto Rico son los vientos ciclónicos ocasionados por tormentas y huracanes tropicales. Estos sistemas de vientos de hasta 150 mph desplazan sobre la Isla enormes masas de aire húmedo que resultan en lluvias intensas de hasta 26 pulgadas en 24 horas, tal como ocurrió durante el huracán Hortense en el 1996. [Figura 6].

Estos patrones generales del viento del este-noreste varían como resultado de varios factores. Uno de estos factores es la brisa marina diurna en las costas inducida por diferencias entre las tasas de calentamiento y enfriamiento entre la tierra y el mar durante el día y la noche. Este fenómeno resulta en una brisa desde el mar a tierra durante el día y en dirección opuesta durante la noche.

La diferencia entre la lluvia y la evapotranspiración constituye la cantidad neta de agua disponible en la Isla. Este balance, equivalente a 4,190 millones de galones diarios (mgd) al año (4.69 millones de acres-pies por año), se determinó de la Figura 7 donde se resume el ciclo hidrológico promedio para la Isla. Sin embargo, esta cantidad de agua no está totalmente disponible para usos. En el balance anual de agua en la Isla, fracciones de la escorrentía se almacenan en los embalses y una parte también relativamente menor se infiltra a los acuíferos. Aunque anualmente los acuíferos almacenan aproximadamente 60,300 millones de galones (185,000 acres-pies), la cantidad que puede extraerse está limitada por la geología costanera y los problemas de calidad de agua inducidos y naturales, incluyendo contaminación química e intrusión salina. Luego de restar las infiltraciones a los acuíferos y el almacenaje en los embalses, el balance neto de escorrentía disponible para usos potenciales es de 4,112 mgd (4.61 millones de acres-pies por año). En comparación, el uso total de agua en el 2002 para propósitos domésticos (agua potable), riego agrícola, industrias y el comercio fue de aproximadamente 722 mgd (2,215 acres-pies por día). Estas extracciones son solamente el 19% de la escorrentía disponible. El balance del agua de aproximadamente 3,000 millones de galones diarios (3.36 millones de acres-pies por año) discurre hacia el mar. Aunque una parte sustancial de esta escorrentía generalmente ocurre durante el período de septiembre a diciembre de cada año, los datos establecen que aún así, los recursos de agua disponibles en Puerto Rico para usos futuros son abundantes.



-Las sequías


Los recursos de agua en la Isla son también abundantes aún durante sequías extremas. Datos históricos establecen que el año de menor lluvia en la Isla en el siglo XX fue en el 1994, con un promedio de 43.2 pulgadas, equivalente al 63% de la lluvia promedio anual. Suponiendo que la evapotranspiración en una sequía es igual a la que ocurre en años normales (lo cual es conservador), el balance de la lluvia resulta en una escorrentía de aproximadamente 1,277 mgd (1.43 millones de acres-pies por año). En este análisis es importante considerar que los embalses en la Isla proveen almacenamiento para suplir la mayor parte del agua necesaria durante una sequía de entre 60 a 90 días, normalmente acumulando el agua previo a que se reduzca la lluvia. Si las extracciones de agua durante una sequía se mantienen iguales a las del 2002 (estimadas en 702 mgd, o 0.79 millones de acres-pies por año), los recursos de agua continúan siendo adecuados para las necesidades actuales y futuras de la Isla aún durante sequías. Los embalses juegan un papel crucial en este escenario.

Existen varias razones fundamentales para que se experimente escasez de agua en Puerto Rico y sus islas limítrofes durante sequías moderadas en varias de las cuencas y áreas de servicio de la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados (AAA). Estas incluyen:

  1. La falta de almacenaje adecuado en las cuencas para capturar una porción mayor de la escorrentía y utilizarla durante sequías. Los embalses en la mayor parte de las cuencas en la Isla son relativamente pequeños al tomar en cuenta la escorrentía anual disponible.
  2. La capacidad de las plantas de filtración en algunas regiones es menor a la necesidad de producción de agua. Para satisfacer esta necesidad se excede la capacidad de producción de la planta. Esto obliga a que se limpien los filtros con mayor frecuencia, por lo que aumenta la cantidad de agua que se devuelve al cuerpo receptor. El agua devuelta se considera parte de las pérdidas en el proceso de producción. Esto tiene como resultado, que la producción neta sea menor.
El ciclo hidrológico de la Isla que se presenta en la [Figura 7] refleja las condiciones existentes para el 2002. En esta ilustración se incluyen elementos de uso de agua que no son constituyentes tradicionales de los análisis del ciclo hidrológico. Estos elementos incluyen las tomas de agua dulce y descargas de aguas sanitarias tratadas de las plantas que opera la AAA en la Isla.




Autor: Sigfredo Torres González
27 de mayo de 2009.




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