propuesta para el rediseño de la red de observaciones

PROPUESTA PARA EL REDISEÑO DE LA RED DE OBSERVACIONES
METEOROLÓGICAS EN COLOMBIA
Saavedra U. Hugo. A., Pabón C. José D., Cárdenas C. Victor Hugo., Subdirección de
Meteorología. IDEAM
Niño R. Rául., Parra Leonardo., Garzón Milton., Reyes Francisco
Programa de Operación de Redes.IDEAM
RESUMEN
En este documento se plantea el rediseño de la red meteorológica, tomando en cuenta el
criterio fundamental de la representatividad de los procesos meteorológicos de mesoescala y la diversidad climática del país, el cual se complementa con el criterio de
cubrimiento de la división política del territorio colombiano y las necesidades de los
principales sectores económicos, particularmente el silvoagrícola, el de transporte aéreo y
marítimo e hidroenergía, entre otros. También se consideran las necesidades de
observación y medición planteadas por otras áreas del conocimiento. Con esta red y con
el apoyo de métodos de interpolación y de modelos meteorológicos y climatológicos, se
dispondrá de gran parte de la información meteorológica y climatológica requerida por la
comunidad nacional e internacional, lo que permitirá en un futuro, atender las demandas
más diversas, ya sea desde el punto de vista de productos específicos requeridos por un
determinado sector o localidad.
ABSTRACT
In this article we are redesigning the meteorologycal network, to do that we are
considering the general climate xaracteristic of the territory, and the neccesities of the
users. That meteorologycal network stations will provide information for the country in
order to attend the generals requeriments of then.
1. INTRODUCCIÓN
En diferentes regiones del mundo se ha ganado experiencia en cuanto a diseño de redes
de estaciones meteorológicas (Secretaría de Recursos Naturales y Desarrollo
Sustentable). , Red Básica Nacional de Información Hídrica. Argentina, 1998; OMM - No
488, Guía del sistema mundial de observaciones, 1989. , Moss M.E., 1982: Concepts and
techniques in hydrological network design. WMO – No. 580 Operational Report No. 19.
World Meteorological Organization. Geeneva, Switzerland. 30p., Y otros). No obstante, en
la mayoría de estos trabajos los criterios utilizados están mas relacionados con los
procesos de escala sinóptica, para descripciones climatológicas y, en muchos casos,
ajuste a los recursos económicos disponibles. Con base en esta experiencia y aplicando
nuevos conceptos y criterios se propone una nueva red de estaciones meteorológicas
para Colombia. Esta red debe ser suficiente para representar los procesos y fenómenos
que afectan la actividad humana y así ser parte fundamental del Sistema de Información
Ambiental con el que el Instituto puede cubrir la demanda de información por parte de la
sociedad colombiana y mundial.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La comunidad nacional demanda información sobre los procesos meteorológicos que
afectan en su localidad las actividades socioeconómicas. Se tiene establecido (Pabón y
otros, 1997) que son los procesos meteorológicos de micro-escala y meso-escala los que
frecuentemente impactan puntualmente (en tiempo y en espacio) dichas actividades;
también, la orografía compleja del territorio colombiano genera micro-climas y mesoclimas sobre los cuales se requiere dar información detallada a la sociedad más que la
información generalizada por grandes regiones naturales. Por esta razón se requiere
organizar una red básica nacional de observaciones y mediciones meteorológicas in situ
que permita, con apoyo de otras herramientas (métodos de interpolación, imágenes de
satélite, modelos meteorológicos y climáticos), generar la información sobre los procesos
y fenómenos meteorológicos y del clima de micro- y meso-escala que demanda la
sociedad para el desarrollo de sus actividades cotidianas, para la seguridad de la
población, para la planificación sectorial y territorial y para la toma de decisiones en la
política económica, social y ambiental.
3. MARCO CONCEPTUAL
El planteamiento del problema involucra conceptos básicos acerca de los procesos
naturales y socioeconómicos. En cuanto a los procesos naturales, se plantea
básicamente lograr la representación de la meso-escala y la diversidad climática; en lo
económico, se busca cubrir por lo menos los sectores más importantes en el ámbito
nacional; y en lo social, se pretende asegurar la información necesaria para la protección
ante desastres naturales, para la salud y el abastecimiento de agua de la población.
La escala de los fenómenos meteorológicos esta dada por las dimensiones temporales y
espaciales que los caracterizan. En la Figura 1 se presenta esquemáticamente los
ordenes de magnitud de los procesos meteorológicos de diferente escala.
Los procesos de meso-escala (cuyo ejemplo son las lluvias intensas, las tormentas
eléctricas, las granizadas, los vendavales, las heladas, entre otros) en términos de
longitud de onda tienen una extensión hasta de 105 metros (102 kilómetros), a diferencia
de los procesos de escala sinóptica (106 metros o 103 kilómetros). Si se requiere tomar
una magnitud promedio como cobertura de este tipo de fenómenos se podría tomar 500
km2 para zonas montañosas y 1000 km2 para zonas planas, que representa el área de un
círculo de aproximadamente 12 y 18 kilómetros de radio. En el diseño de la red de
observaciones se debe considerar esta característica para dichos procesos.
Figura 1. Representación esquemática de las dimensiones espaciales (horizontal) y
temporales de los procesos meteorológicos (Tomado de OMM Guía del Sistema
Mundial de Observaciones No. 489, año 1989.).
En la parte de seguridad de la población ante fenómenos meteorológicos adversos, la red
de observaciones debe estar adecuada a la distribución espacial y temporal de estos
fenómenos para garantizar un sistema de vigilancia y alerta. Esta red debe considerar la
distribución de las heladas, las lluvias intensas (que generan crecientes, desbordamientos
e inundaciones), las tormentas eléctricas, los vendavales, el granizo, los huracanes, la
sequía y los largos períodos húmedos.
En cuanto a lo político-administrativo, cada municipio debe contar por lo menos con una
estación meteorológica que le permita cubrir las necesidades de información sobre su
territorio.
4. METODOLOGÍA
El rediseño de la red meteorológica se planteó en varias etapas en un proceso que partió
de esbozar, con ayuda de cartografía 1:1.500.000 y 1:500.000 y el apoyo de software de
sistemas de información geográfica (SIG), una red ideal que cubre el criterio básico de
representación de los procesos de meso-escala, hasta llegar a la red final que considera
criterios como la división político-administrativa del país, la actividad económica, la
distribución de los fenómenos adversos. El detalle de la metodología en cada una de las
etapas del proceso es el siguiente:
4.1. Unidad de análisis
En esta propuesta la unidad de análisis es la cuenca de tercer orden. En primer lugar, la
cuenca es un elemento que no solo nos presenta unas características climáticas
determinadas sino que integra otros elementos del ambiente como el agua, la vegetación
y los suelos. En este sentido se planteó organizar la red meteorológica del país con base
en la subzonas hidrográficas (Mapa No 1).
4.2. Representación de la meso-escala
Cada estación de observación o de medición debe representar los fenómenos
meteorológicos de mesoescala. Por lo anterior, en esta propuesta se plantea que para
cada unidad de análisis se ubique nodos de medición con un cubrimiento de 500 km 2 en
las zonas montañosas y 1000 km2 en las zonas planas.
4.3. Representación de los pisos climáticos
Para lograr la representatividad de los pisos climáticos, cada cuenca tomada como unidad
de análisis se dividió dé acuerdo con la clasificación climática de Caldas-Lang (Eslava,
1986) que tiene aplicabilidad exclusiva para el trópico americano (ver tabla No 1).
Tabla No 1. Pisos térmicos según Caldas-Lang (Eslava, 1986)
PISO TÉRMICO
Cálido
Templado
Frío
Páramo bajo
Páramo alto
RANGO
DE
(METROS)
0 a 1000
1001 a 2000
2001 a 3000
3001 a 3700
3701 a 4200
ALTURA
Según el área de cada piso climático en la cuenca analizada se ubicaron nodos tomando
en cuenta el criterio de representación de la mesoescala
4.4. Representatividad político-administrativa
Una vez terminado el ejercicio anterior se estableció una lista de municipios que en esa
red ideal quedó sin estación. Se procedió a agregar puntos en la cartografía que
correspondían al sitio donde debería localizarse la estación. Igualmente, se consideró
que las cabeceras municipales (la parte urbana) de las capitales de departamento y las
ciudades con mas de 100.000 habitantes deberían tener por lo menos una estación
meteorológica.
4.5. Cumplimiento de función de vigilancia y alerta
Se identificaron las regiones del país donde se presenta determinado tipo de fenómeno y
se revisó si la red que se tiene como producto de las dos fases anteriores cubría estas
áreas. A las áreas que no estaban cubiertas o las que ameritaban algunos puntos más, se
les asignaron nuevos puntos de observación.
4.6. Cubrimiento de los principales sectores socio-económicos
Se identificaron las zonas de gran importancia por intensa actividad agropecuaria, las
cuencas con proyectos hidroenergéticos, embalses y lagunas, distritos de riego, las
principales vías terrestres, los puertos principales, parques industriales contaminantes,
aeropuertos, y zonas de conflicto interno entre otros sectores. Se revisó el cubrimiento de
estas áreas con la red ya establecida y en los casos en que no se cubría, se establecieron
nuevos puntos.
4.7. Apoyo a los sistemas mundiales de observación
Los procesos y fenómenos meteorológicos y climatológicos nacionales se desarrollan en
el fondo de condiciones globales y regionales que involucran el sistema climático
planetario. En vista de lo anterior, para Colombia es benéfico participar en los programas
mundiales de observación de los diferentes componentes del sistema climático con el fin
de garantizar la información de los procesos globales y regionales que requiere. Por ello,
el País participa en diferentes programas internacionales y mediante acuerdos, se
encuentra comprometido en hacer observaciones, meteorológicas, hidrológicas y
oceanográficas y suministrarlas a la comunidad internacional. El IDEAM, como organismo
rector y líder en estos temas debe hacer las observaciones y facilitar la información
necesaria en intercambio.
4.8. Materiales e información básica para el análisis
4.8.1. Definición de una red meteorológica ideal
Se planteó hacer el análisis detallado en cartografía 1:100.000, no obstante, ante la falta
de esta información básica debidamente estructurada, no fue posible hacer uso de ella.
Se optó entonces por trabajar en aproximaciones con cartografía 1:1´500.000 y
1:500.000. Esta información básica comprende las curvas de nivel, subzonas
hidrográficas, división político administrativa, mapas de amenazas por fenómenos
hidrometeorológicos.
Adicionalmente se utilizó cartografía especifica para incluir criterios, con las coberturas
temáticas de vías, distribución de aeropuertos, mapas de zonas de producción agrícola,
de distritos de riego, de proyectos hidroenergéticos, de parques nacionales naturales,
coberturas vegetales, cuerpos de agua, mapa de población y de distribución de ciudades
con población mayor a 100.000 habitantes. Igualmente se utilizó la cobertura de zonas
áridas.
La cobertura de vías principales y secundarias fue usada además para optimizar la red
propuesta en cuanto al acceso a las estaciones.
4.8.2. Aproximación de la red real a la red ideal
Para analizar el grado de aproximación de la red real actual a la red ideal se comparó la
red planteada con la distribución de estaciones meteorológicas según catalogo de la base
de datos central.
4.8.3. Procedimiento para la definición de la red
Para el presente estudio se dividió el territorio colombiano en once Zonas Hidrográficas
(Mapa No. 2) dentro de las cuales se identificaron Subzonas hidroclimáticas, en las que
se consideró el respectivo cubrimiento de los procesos de meso-escala. Esta zonificación
del territorio no ha sido casual sino que considera las 24 zonas hidroclimáticas (Hurtado,
1998) sobre las cuales está trabajando el IDEAM para fines meteorológicos y
climatológicos.
Posteriormente se seleccionó como unidad de referencia la cuenca de tercer orden, del
mapa de zonificación hidrológica, a la cual se le superpusieron las curvas de nivel y se
tomó en cuenta la clasificación climática de Caldas-Lang (Eslava J. A y Otros 1986);
posteriormente se calcularon las áreas por piso térmico. Una vez clasificadas las áreas
por piso térmico, se tomó un punto (estación ideal) por cada área de 500 km2 para zonas
montañosas y 1000 km2, para las zonas planas. Basado en lo anterior, se procedió a
ubicar los respectivos puntos que en el futuro serían estaciones de la red climatológica.
En la ubicación de cada punto se tuvo en cuenta además de lo anterior, las coberturas de
vías terrestres, cuerpos de agua, división político administrativa y parques nacionales
entre otras, con el fin de facilitar la operación y el mantenimiento de la futura red.
5. RESULTADOS OBTENIDOS
Una vez realizados los respectivos análisis, y teniendo en cuenta los respectivos sectores
socioeconómicos, con sus respectivos cubrimientos temáticos en cuanto a vías de
comunicación, distritos de riego, principales focos de contaminación, aeropuertos,
puertos, mapa de conflictos internos, subzonas hidrográficas, parques nacionales
naturales, coberturas vegetales, curvas de nivel, división político administrativa, población,
etc., se obtuvo la distribución ideal de estaciones meteorológicas en las diferentes
regiones donde las estaciones están representadas por puntos. Finalmente, se obtuvo
una red meteorológica ideal con cubrimiento nacional (Mapa No. 3) Claramente reflejada
a nivel departamental, regional, zonal, y municipal.
Una vez definida la red ideal nacional (proyectada), resultaron 1196 estaciones de las
cuales 366 estarían ubicadas en la Orinoquía-Amazonía; 523 en el sector montañoso; y
307 en las regiones Caribe y Pacífica. Además en el análisis de la distribución por cuenca
de tercer orden, tres subzonas quedaron sin estación, al no cumplir con los requisitos
mínimos de distribución por área. (Ver numeral 5.10)
De la anterior red resultante y teniendo en cuenta la metodología empleada, coinciden por
regiones con la red climatológica actual 55 estaciones en la Orinoquía - amazonía (16%);
180 estaciones en la región Andina (59%) y 130 estaciones para las regiones Pacífica y
Caribe (25%), para un gran total Nacional de 265 estaciones, con un 22%.
Además del total nacional quedaron sin estación 421 municipios con áreas inferiores a
100 kilómetros cuadrados y que en el rediseño de la red serán cubiertos por las
estaciones climatológicas de los municipios vecinos, al tener características similares. El
área de esos 421 municipios comprenden una extensión aproximada de 69000 km2 que
corresponden al 5% del total del territorio nacional.
Con el propósito de ver que tanta relación existe entre la localización de las estaciones y
su cubrimiento, se configuro un mapa índice de distribución de estaciones por
departamento, teniendo en cuenta una estación por cada 1000 km2 para zonas planas y
una por cada 500 km2 para zonas montañosas, con resultados bastante alentadores,
donde el índice resulto al dividir el Número de estaciones por departamento entre el área
total del mismo multiplicado por 100.
Del mapa índice se puede notar que las estaciones con cubrimiento de 500 km2, (índice
entre 0.00 a 0.12) ocupan la mayor parte de la zona montañosa andina en jurisdicción de
los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Tolima, Huila, Caldas, Risaralda, y Valle
del Cauca.
Se presenta un segundo rango de distribución(entre 0.13 y 0.21) con un cubrimiento entre
500 y 1000 km2) en los departamentos de Atlántico, Santanderes, Antioquía, Cauca y
Nariño.
Además se puede apreciar que la mayor parte del territorio nacional se ubica entre las
estaciones con cubrimiento de 1000 km2, por encontrarse en las zonas planas de los
antiguamente llamados territorios nacionales en los departamentos de Arauca, Casanare,
Vichada, Meta, Guaviare, Guainía, Vaupes, Putumayo y Amazonas, y los departamentos
costeros de la Guajira, Magdalena, Cesar, Bolívar, Sucre, Córdoba, y Choco. Y finalmente
dentro del rango menor a 500 km2 (índice mayor a 0.34), resulto el departamento del
Quindío, debido a la menor extensión y al buen número de estaciones.
Igualmente se realizó el ejercicio de los índices para la red climatológica actual y como
era de esperarse, los índices más altos se presentan en los departamentos de mayor
desarrollo socioeconómico, ya que las redes meteorológicas de mitad del siglo pasado
fueron diseñadas con objetivos específicos, como el agrícola y el aeronáutico entre otros,
lo que significo que los nuevos departamentos localizados en la Amazonía, Orinoquía y en
menor medida en la Región Pacífica, se vieran afectadas por esa visión de interés
particular y por el contrario los departamentos de la Región Andina, especialmente la zona
central y la Región Caribe recibieran más recursos y atención.
El IDEAM incluye en su red de observaciones proyectadas, una red especifica para los
siguientes programas Internacionales:



Componente Nacional del Sistema de Vigilancia Meteorológica Mundial-VMM
Componente Nacional del Sistema Mundial de Observación del Nivel del Mar-GLOS
Componente Nacional del Sistema Mundial de Observaciones Climáticas-SMOC y
Variabilidad Climática-CLIVAR)

Componente Nacional del Programa Estudio Regional del Fenómeno El Niño-ERFEN
Además se incluyen las siguientes redes especificas para programas nacionales:






Red de Observaciones de Altura - Radio sonda
Red de radares
Red Agrometerológica
Red de Heladas
Red Actinográfica
Red de Boyas Marinas
6. RECOMENDACIONES
Se debería realizar un análisis más detallado por parte de cada área operativa con el fin
de hacer los ajustes respectivos empleando los criterios generados en esta aproximación,
con el objeto ajustar la distribución de las estaciones climatológicas, teniendo en cuenta
las zonas de bajo desarrollo socioeconómico o que presenten unas características
homogéneas, sin perjuicio de los requisitos inicialmente establecidos(metodología del
trabajo), en donde con menos estaciones se lograran definir los procesos de meso-escala.
Igualmente el ejercicio se debe replicar en menor medida para las regiones Caribe y
Pacífica, ampliando el rango de representatividad. También se debe aplicar aunque con
más cuidado para las zonas planas de los valles interandinos del magdalena-cauca.
Es imperativo realizar las visitas de campo con el fin de hacer las verificaciones y los
ajustes respectivos que sean necesarios.
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