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«RECURSOS DE AGUA EN EL BOSQUE NACIONAL EL YUNQUE, LUQUILLO, PUERTO RICO Por Ferdinand Quiñones, PE RESUMEN Este artículo incluye un análisis de ...»

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RECURSOS DE AGUA EN EL BOSQUE NACIONAL EL YUNQUE,

LUQUILLO, PUERTO RICO

Por

Ferdinand Quiñones, PE

RESUMEN

Este artículo incluye un análisis de los recursos de agua en el Bosque Nacional El

Yunque, ubicado en la Sierra de Luquillo en el este de Puerto Rico. El Yunque es uno

de los recursos naturales más importantes en Puerto Rico, reconocido mundialmente y parte de la red nacional de parques administrados por el Servicio Forestal Federal (USFS). El bosque lluvioso que forma parte de la reserva forestal recibe lluvias cuantiosas la mayor parte del año, que induce escorrentías extraordinarias. La escorrentía que emana de El Yunque se aumenta por la condensación de la humedad en las nubes sobre la vegetación y los suelos de la reserva. El artículo provee un análisis detallado del balance de agua en El Yunque, definiendo las variaciones espaciales y temporales de la precipitación (lluvia y condensación) y la escorrentía que emana de la reserva. Datos de estaciones pluviométricas e hidrológicas operadas por el Servicio Nacional de Meteorología (NWS) y el Servicio Geológico Federal (USGS) conjuntamente con información fisiográfica del área propia del bosque se utilizaron para el análisis. Estudios previos del clima y la hidrología de El Yunque contribuyeron a definir el ciclo hidrológico de El Yunque.

Los resultados establecen que la precipitación promedio anual en El Yunque varía de 90 a 215 pds, con un promedio de 140 pds. Estudios anteriores han establecido que aproximadamente 30 pds de lluvia se condensan en la vegetación y suelos en las laderas del bosque, contribuyendo a una escorrentía promedio anual potencial de 92 pds. El valor de la escorrentía promedio anual medida en las estaciones operadas por el USGS en los ríos que emanan de El Yunque es de aproximadamente 71 pds, siendo la diferencia de 21 pds agotada por la evapotranspiración en el bosque y sus laderas.

En años de sequías severas como en el 1994, la escorrentía que emana de El Yunque se reduce a aproximadamente 104 mgd en comparación con máximos de 365 mgd en años de lluvia abundante y un promedio a largo plazo de 250 mgd. Durante sequías severas, las extracciones de agua por la AAA (67.6 mgd) reducen los flujos en los ríos que emanan de El Yunque al mínimo absoluto para el mantenimiento de la calidad del agua y la vida acuática. No existe potencial alguno para extracciones adicionales de agua en los ríos que emanan de El Yunque, excepto que se desarrollaran embalses en la parte baja de las cuencas fuera de la reserva para almacenar parte de la gran cantidad de escorrentía que fluye hacia el mar anualmente durante los meses de lluvia.

La viabilidad de esto es mínima debido al desarrollo urbano extenso en los valles al norte, este y sur de las laderas de El Yunque.

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El Bosque Nacional El Yunque, anteriormente conocido como el Bosque Nacional del Caribe, es la zona de mayor lluvia en Puerto Rico. El Yunque se refiere propiamente a la montaña en la Sierra de Luquillo en el este de la Isla donde ubica el bosque lluvioso de El Yunque, con una extensión de aproximadamente 42.8 millas cuadradas (mi2) (27,392 acres). La cima del Yunque tiene una elevación de 3,492 pies (1,065 metros,

m) sobre el nivel del mar. El Yunque es una reserva federal manejada por el Servicio Forestal Federal (Departamento de Agricultura Federal) con la cooperación del DRNA y otras agencias locales y federales. La reserva es uno de los recursos naturales más importantes y una de las atracciones turísticas principales en Puerto Rico. El Bosque Experimental de Luquillo tiene la misma delimitación geográfica que la de El Yunque, representando la zona de El Yunque donde se llevan a cabo investigaciones hidrológicas y ecológicas a largo plazo.

Figura 1. Localización del Bosque Nacional El Yunque y cuencas principales en la reserva.

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La características hidrológicas más prominentes de El Yunque son la lluvia copiosa con un promedio anual de aproximadamente 140 pulgadas (pds), y la abundante escorrentía que esta lluvia genera (Figura 2). Frecuentemente se cita el promedio de lluvia de El Yunque en exceso de 200 pds por año, pero este valor representa el total mayor de lluvia en la cúspide de El Yunque medida por el NWS en un año (215 pds en 1986, NWS, 2012). Como se ilustra más adelante, el balance de agua del sistema hidrológico de El Yunque revela que la cantidad de escorrentía es mayor que la resultante de la lluvia (P) menos la Evapotranspiración Actual (Eta). Esto es debido a la condensación en la vegetación y suelos de El Yunque de parte de la humedad en las nubes que arropan la zona la mayor parte del tiempo. Ecológicamente, El Yunque es un ecosistema de gran diversidad y riqueza de especies variadas. Investigaciones sobre los bosques y la ecología de El Yunque se han llevado a cabo por décadas, y continúan al presente principalmente bajo el liderato del Instituto Internacional de Dasonomía Tropical ((IIDT, USDA), así como el USGS, el DRNA, y varias universidades en EUA. Estudiantes e investigadores locales, nacionales e internacionales laboran en definir las interacciones entre los diferentes componentes físicos, químicos, biológicos e hidrológicos de la reserva del Yunque.





Figura 2. Ríos principales que emanan del Bosque Nacional El Yunque y contornos de precipitación promedio anual.

Fuente, DRNA y NWS El Yunque dis fruta de lluvi a abundante esenci al mente todo el año, resultantes primordi al mente de pr oc esos or ográfic os oc asionados por el movi mi ento de aire húmedo des de el oc éano hacia la Sierr a de Luquillo. En s u asc enso por l as l aderas noreste de El Yunque, la humedad s e c ondensa res ultando en ll uvias abundantes la mayor parte del año. La el evación del Yunque res ulta en dis mi nuciones en temperaturas en el terreno, l o que promueve c ondens aci ón directa de parte de l a humedad en las nubes al hac er contac to con l a vegetaci ón y l os s uelos del ár ea. Vaguadas, tempor ales y hur ac anes periódic os pr oveen lluvi as de gran magnitud en tiempos c ortos que c ontribuyen a q ue El Yunque sea l a z ona más ll uvios a en Puerto Ric o.

La lluvi a (denomi nada pr eci pitación, P) en El Yunque es determi nada en redes pl uvi ométric as oper adas por el NWS, el U SGS, el IITF, y otr as organizaci ones que llevan a c abo i nvestigaci ones en l a reser va. Estas es taciones deter minan la lluvi a instantánea y di aria, lo que a s u vez permite determi nar los pr omedios anual es de P (defi nida c omo Pa de aq uí en adelante). El N WS pública los mapas ofici ales de distribuci ón de Pa, donde se ilustr an c ontor nos con val ores si milares en pulgadas por año ( mul tiplique por 25.4 par a c onvertir l as pulg adas a mil ímetr os). La s ecci ón para El Yunque del mapa de Pa más r eciente del NWS se il ustr a en la figura a conti nuaci ón (interpolada a c ontor nos de 5 pulgadas).

Estudios anteriores sobre el clima en El Yunque (particularmente el de García Martinó en 1996) documentan el aumento en lluvia con los cambios en elevación, siendo lo

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La precipitación en El Yunque aumenta con la elevación de los montes que forman la reserva forestal, según se ha documentado en las estaciones pluviométricas operadas por el NWS, el IITF y otras organizaciones. Datos en tres de las estaciones operadas por el NWS en El Yunque y su periferia se ilustran en la siguiente Figura 4. La estación de Pico del Este ubicaba en las cercanías de la cima de El Yunque (descontinuada en el 2005), mientras que la de Paraíso ubica en los lindes entre El Yunque y la cuenca baja del Rio Fajardo. La estación Rio Blanco Abajo ubica en las laderas sur de El Yunque en la parte baja del Rio Icacos, que forma luego el Rio Blanco. La gráfica incluye los promedios acumulativos anuales (“running average”) calculado cada dos años para reflejar las tendencias a largo plazo en los patrones de lluvia. En ninguna de las tres estaciones es aparente un incremento o reducción en la lluvia promedio anual a largo plazo que recibe El Yunque.

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Fuente, NWS En 1996, García Martinó llevó a cabo un estudio sobre la distribución vertical de la lluvia y temperaturas en El Yunque, como parte de su tesis de maestría. Usando los l datos de lluvia disponibles, García Martinó derivó una correlación gráfica de estas relaciones, expresada en una regresión matemática de gran confiabilidad estadística (1996). Esta correlación, y las regresiones entre los valores de Pa y T contra la elevación en El Yunque (modificadas por Scatena (2006) se ilustran en la Figura 5. Las (2006) regresiones en esta figura se han utilizado por varios investigadores para estimar el ciclo hidrológico (o balance de agua) de El Yunque. Este modelo generalizado estima razonablemente los valores de Pa y T en diferentes puntos de El Yunque. Sin embargo, la distribución espacial de la lluvia en El Yunque no es uniforme en todas sus laderas. Existen diferencias en las tasas de lluvia y elevación entre las laderas sur y norte, lo cual el modelo no consi considera.

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Las intensas y continuas lluvias que se precipitan en El Yunque inducen escorrentías abundantes y continuas en la red de quebradas y ríos que drena el área de la reserva.

Las quebradas y ríos principales, así como las estaciones en la periferia de El Yunque donde el USGS mide la escorrentía que emana del bosque, se ilustran en la Figura 6 (USGS, 2012). Los datos de flujos instantáneos, promedios diarios, y promedios anuales de Q obtenidos por el USGS permiten evaluar en tiempo y espacio el régimen de la escorrentía de El Yunque. Esta información es crucial para las investigaciones ecológicas e hidrológicas que se llevan a cabo continuamente en la reserva.

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La suma total de la escorrentía proveniente de El Yunque varía anualmente en proporción a la lluvia. Los hidrogramas de los valores de Q promedio diario (Qpd) en las estaciones principales operadas por el USGS en la periferia de El Yunque para el período de 1991 al 2011 (período con el mayor número de estaciones operando) se resumen en la Figura 7. Estas series fueron analizadas para evaluar la tendencia de Qpa a largo plazo. Primeramente se obtuvo el valor de Qpa para el período de record de cada estación (disponible en los informes anuales de datos del USGS (Water Resources Data for Puerto Rico, Water Year 2011)), en su página en el Web. Estos informes incluyen el valor de Qpa para el record histórico de la estación, datos que se resumen más adelante. Los hidrogramas demuestran la abundancia y consistencia de la escorrentía que proviene de El Yunque. La alta frecuencia de picos significativos resulta de los eventos extraordinarios de lluvia inducidos por vaguadas, frentes de frio, temporales y huracanes. Los efectos de las sequías periódicas que afectan a Puerto Rico también son evidentes en estos hidrogramas en la periferia de El Yunque. La gran sequía de 1994 se destaca en la mayor parte de las estaciones.

7 Figura 7. Hidrogramas del flujo promedio diario en las estaciones operadas por el USGS en la periferia de El Yunque.

8 El valor total de la escorrentía Q que emana de El Yunque (la suma del flujo promedio anual, Qpa, en todas las estaciones del USGS) se ilustra en millones de galones por día (mgd) en la Figura 8. El período de datos es del 1991 al 2011 y se escogió por ser el más completo de todas las estaciones del USGS. Esta figura incluye la tendencia acumulativa (“running average”, línea roja cortada) para el período de datos, reflejando un promedio al 2011 de aproximadamente 330 mgd fluyendo desde El Yunque. En comparación, el año de menor escorrentía en el período ilustrado fue el 1994, cuando ocurrió la sequía histórica que afectó casi toda la región norte de Puerto Rico. El valor de Qpa emanando de El Yunque fue solamente 104 mgd, el 31 % del flujo a largo plazo. Este dato demuestra que El Yunque también sufre sequías severas periódicamente.

Figura 8. Escorrentía promedio anual que emana de El Yunque.

La tendencia de los valores de Qpa en la Figura 8 sugiere un aumento en el promedio.

Sin embargo, esta serie de datos es de solamente 21 años, lo que impide concluir con confianza estadística si la tendencia es real o es un ciclo temporero de lluvias y escorrentías sobre el promedio. En el 2010 y 2011 la lluvia promedio en Puerto Rico excedió los máximos históricos para la Isla. Los hidrogramas de dos de las estaciones que drenan las cuencas principales de El Yunque para el 2010-11 (Rio Espíritu Santo y Rio Mameyes) se ilustran en la siguiente Figura 9, que incluye los promedios mensuales históricos. El flujo promedio diario (Qpd) en ambas estaciones excedió significativamente el valor histórico. En ambas estaciones también se destaca la sequía moderada que experimentó la Región Norte a finales del 2010.

9 Figura 9. Escorrentía promedio diaria en el año 2010 en las estaciones de medir flujos operadas por el USGS en los ríos Espíritu Santo y Mameyes.

10 Un método para comparar la extraordinaria producción de escorrentía de El Yunque es calculando su producción por milla cuadrada de área de captación y compararla con otras cuencas en Puerto Rico. En el caso de las cuencas que drenan desde El Yunque, la producción promedio anual en pies cúbicos por segundo por milla cuadrada (pcs/mi2) se ilustra en la tabla 1 abajo, variando desde un mínimo de 1.95 pcs/mi2 hasta un máximo de 8.27 pcs/mi2. El valor bajo de 1.95 pcs/mi2 se debe a que la mayor parte de la cuenca del Rio Gurabo en el Mangó está fuera del centro de lluvia de El Yunque. La tabla también ilustra la producción en pcs/mi2 de varias cuencas en los centros de lluvia de Puerto Rico, en estaciones en zonas relativamente despobladas. El rendimiento por milla cuadrada de estas cuencas es mucho menor que las de El Yunque.

Tabla 1. Escorrentía promedio anual en pies cúbicos por segundo (pcs) y en pcs/milla cuadrada (pcs/mi2) y por milla cuadrada de drenaje en las estaciones de medir flujos del USGS en la periferia de El Yunque y otras estaciones fuera de El Yunque.

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