la medición del clima y sus aplicaciones en las actividades

ISBN: 978-607-425-049-7
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES,
AGRICOLAS Y PECUARIAS
CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL DEL NORESTE
CAMPO EXPERIMENTAL SALTILLO
LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES
EN LAS ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO
DE COAHUILA
AGRADECIMIENTOS
Se agradece a la Fundación Produce Coahuila A. C. por
las aportaciones económicas brindadas para la realización
del presente trabajo.
Esta obra se terminó de imprimir
en Diciembre de 2008 en los talleres de:
Imprenta Sánchez
Nueva España 514
Fraccionamiento Urdiñola
Saltillo, 25020, Coah.
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Tiraje 500 ejemplares
Folleto Técnico Núm. 38
Diciembre de 2008
México
GOBIERNO DEL ESTADO DE COAHUILA
SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA,
DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN
ING. ALBERTO CARDENAS JIMENEZ
Secretario
ING. FRANCISCO LOPEZ TOSTADO
Subsecretario de Agricultura
ING. ANTONIO RUIZ GARCIA
Subsecretario de Desarrollo Rural
ING. JEFREY MAX JONES JONES
Subsecretario de Fomento a los Agronegocios
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES,
AGRICOLAS Y PECUARIAS
Dr. PEDRO BRAJCICH GALLEGOS
Director General
Dr. SALVADOR FERNANDEZ RIVERA
Coordinador de Investigación, Innovación y Vinculación
Dr. ENRIQUE ASTENGO LOPEZ
Coordinador de Planeación y Desarrollo
LIC. MARCIAL ALFREDO GARCIA MORTEO
Coordinador de Administración y Sistemas
CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL DEL NORESTE
Ph. D. SEBASTIAN ACOSTA NUÑEZ
Director Regional
Ph. D. JORGE ELIZONDO BARRON
Director de Investigación Innovación y Vinculación
M. C. NICOLAS MALDONADO MORENO
Director de Planeación y Desarrollo
M. A. JOSE LUIS CORNEJO ENCISO
Director de Administración
M. C. GUSTAVO JAVIER LARA GUAJARDO
Director de Coordinación y Vinculación en Coahuila
PROFR. HUMBERTO MOREIRA VALDES
Gobernador Constitucional del Estado
C. HECTOR OSCAR FERNANDEZ AGUIRRE
Secretario de Fomento Agropecuario
LIC. ELIAS JUAN MARCOS ISSA
Subsecretario Agropecuario y de Comercialización
ING. JOSE CARLOS DESTENAVE MEJIA
Director de Agricultura
M. V. Z. ENRIQUE GARCIA PEREZ
Director de Ganadería
DR. HECTOR FRANCO LOPEZ
Secretario de l Medio Ambiente y Recursos Naturales
DELEGACION ESTATAL DE LA SAGARPA EN COAHUILA
ING. EDUARDO VILLARREAL DAVILA
Delegado
ING. JORGE ALBERTO FLORES BERRUETO
Subdelegado Agropecuario
LIC. REYNOLD MALTOS ROMO
Subdelegado de Planeación
LIC. REYNALDO PEREZ-NEGRON
Subdelegado de Administración
FUNDACION PRODUCE COAHUILA, A. C.
ING. BERNABE IRUZUBIETA QUEZADA
Presidente
ING. JUAN ANTONIO OSUNA CARDENAS
Vicepresidente
ING. JAVIER GARCIA NUÑEZ
Tesorero
M. Sc. IGNACIO A. GONZALEZ CEPEDA
Presidente del Consejo Consultivo Sureste
M. C. JORGE ALBERTO MONTAÑEZ DE LEON
Gerente
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Comité Editorial del Campo Experimental Saltillo:
M. C. Gustavo J. Lara Guajardo
M. C. Francisco J. Contreras de la Ree
M. C. Carlos Ríos Quiroz
M. C. Antonio Cano Pineda
M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga
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Revisión Técnica:
Ph. D. Jorge Elizondo Barrón
Dr. Agustín Magallanes Estala
M. C. Jesús López Hernández
Captura Computacional:
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Fotografía:
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Edición:
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MAYOR INFORMACION
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INIFAP-Coahuila
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LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS
APLICACIONES EN LAS
ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL
ESTADO DE COAHUILA
M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga
Investigador del Programa de Sistemas de Información
Geográfica del Campo Experimental Saltillo
M. C. Antonio Cano Pineda
Investigador del Programa de Viveros y Plantaciones
Forestales del Campo Experimental Saltillo
M. C. Carlos Alejandro Berlanga Reyes
Investigador del Programa de Recursos Naturales
de Zonas Áridas del Campo Experimental Saltillo
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
Centro de Investigación Regional del Noreste
Campo Experimental Saltillo
México
Diciembre 2008
LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES EN LAS
ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO DE COAHUILA
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y
Pecuarias.
Progreso No. 5
Barrio de Santa Catarina
Del. Coyoacán
04010 México, D. F.
Tel. (55) 38718700
Wark, K.; Warner C.F. and Davis, W.T. 1998. Air
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p.
ISBN: 978-607-425-049-7
Primera edición 2008
Impreso en México
Tiraje: 500 ejemplares
No. de Registro INIFAP /CIRNE/A-441
No está permitida la reproducción total o parcial de esta
publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier
medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, registro u otros
métodos, sin el permiso previo y por escrito a la Institución.
Folleto Técnico Núm. 38. Diciembre 2008
CAMPO EXPERIMENTAL SALTILLO
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La cita correcta de este folleto es:
Martínez B. O. U.; A. Cano P. y C. A. Berlanga R. 2008. La
medición del clima y sus aplicaciones en las actividades
agrícolas del estado de Coahuila. INIFAP-CIRNE. Campo
Experimental Saltillo. Folleto Técnico Núm. 38 Coahuila, México.
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6
Pág.
1
4
7
7
22
25
31
34
35
39
40
41
43
45
48
49
50
52
54
INDICE DE CUADROS
Cuadro
Pág.
1 Características de ubicación de la Red de
6
Estaciones Agroclimatológicas en el estado de
Coahuila.
2 Principales escalas termométricas.
8
3
Requerimientos de Grados-Día de algunos cultivos.
16
4
Valor en Unidades Frío de diferentes temperaturas
en durazno.
Clasificación del período mensual en función de la
precipitación según el rango de valores esperados
para niveles de probabilidad prefijados.
20
5
60
INTRODUCCION
RED DE MONITOREO AGROCLIMÁTICO DEL
ESTADO DE COAHUILA
DESCRIPCION Y APLICACIONES DE LAS
VARIABLES CLIMATICAS MONITOREADAS
Temperatura
Humedad Relativa
Precipitación Pluvial
Radiación solar
Humedad de la hoja
Velocidad y dirección del viento
ANALISIS CLIMATICO PARA EL ESTADO DE
COAHUILA
Temperatura
Precipitación
Humedad relativa
Velocidad y dirección del viento
Radiación solar
Unidades calor
Horas frío
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
30
INDICE DE FIGURAS
Figura
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Estación climática automatizada ubicada en el
Campo Experimental “La Laguna” (INIFAP) en el
municipio de Matamoros, Coahuila.
Distribución de las Estaciones Climatológicas en
el estado de Coahuila.
Temperatura media mensual registrada durante
el período 2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Precipitación media mensual registrada durante
el período 2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Oscilación de la Humedad Relativa media
mensual registrada durante el período 2005-2007
en diferentes regiones del estado de Coahuila.
Velocidad media mensual del viento registrada
durante el período 2005-2007 en diferentes
regiones del estado de Coahuila.
Frecuencia relativa de la dirección del Viento
registrada durante el período 2005-2007 en
diferentes regiones del estado de Coahuila.
Radiación solar media registrada durante el
período 2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Unidades calor acumuladas registradas durante
el período 2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Horas frío acumuladas registradas durante el
período 2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Pág.
4
5
41
42
44
46
47
48
49
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58
INTRODUCCION
En la actualidad, el conocimiento del clima es de
gran importancia en la toma de decisiones en la
actividad agrícola del estado de Coahuila, dado que
se practica una agricultura de alto riesgo. Esto
permite implementar acciones de mitigación ante la
presencia de eventos climáticos extremos (sequías y
excesos de humedad).
Con el propósito de apoyar las acciones de
planeación del desarrollo agropecuario y forestal del
estado de Coahuila, se estableció un sistema de
monitoreo climático mediante el cual se registra
información en forma continua y se tiene el acceso a
los datos en tiempo real.
1
Investigador del Programa de Sistemas de Información Geográfica del
Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP
2
Investigador del Programa de Viveros y Plantaciones Forestales del
Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP
3
Investigador del Programa de Recursos Naturales de Zonas Áridas del
Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP.
Los componentes del sistema de monitoreo
climático han sido diseñados ex profeso para la
recolección, distribución y el procesamiento de datos.
En conjunto forman “redes” que generan datos y
son enviados cada 15 minutos en tiempo real, a un
Centro de Información desde donde pueden ser
automáticamente distribuidos por fax, página web o
por módem. En este centro es almacenada la
información en una base de datos históricos que
coadyuvará en la toma de decisiones para una mejor
planeación en las actividades o procesos de la
producción agrícola.
La información generada por la red de estaciones
tiene una aplicación muy variada ya que es posible
tener información en tiempo y espacio real de
variables como temperatura ambiental, humedad
relativa, humedad del follaje, precipitación, velocidad
y dirección del viento y radiación solar.
Las aplicaciones prácticas de la información,
permiten mejorar el manejo de productos químicos,
establecer calendarios adecuados de riego en base a
las necesidades reales de los cultivos y sus etapas
fenológicas, prever la manifestación de plagas,
enfermedades y heladas, proporcionando datos y
curvas de unidades calor y evapotranspiración,
información complementaria con la cual es posible
lograr la automatización de los procesos productivos
que permiten a los productores ser mas eficientes y
competir ventajosamente en los mercados nacionales
e internacionales.
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56
agua es una necesidad imperativa en muchos países
y siendo el sector agrícola uno de los mayores
consumidores de agua, la posibilidad de tener
información oportuna para lograr una distribución
adecuada y una reducción de pérdidas innecesarias
de dicho insumo representaría un ahorro sin
precedentes en la agricultura.
Componentes de la Red de Monitoreo
La red de monitoreo climático consiste en un
conjunto de herramientas de hardware y software que
permiten la medida de determinados parámetros a
través de grandes distancias.
Por parámetros se entiende cualquier magnitud
física susceptible de ser convertida en un valor
eléctrico. Esto es, temperatura del aire, humedad
relativa del aire, humedad del suelo, velocidad del
viento, nivel de agua en un depósito, etc. Todos estos
valores pueden ser convertidos en magnitudes
eléctricas por medio de sensores.
Los parámetros convertidos eléctricamente son
almacenados en la memoria de una estación de
medición remota.
Esta estación contiene un microprocesador
encargado de realizar diversas tareas de forma
periódica: consulta de los sensores, almacenamiento
de la información medida, comprobación del canal de
radio, comprobación del estado de la batería local,
etc.
3
Está equipada con un equipo de radio que permite
un enlace de comunicación inalámbrica en tiempo real
con otras estaciones de medida o con una estación
central. Esto significa que la conexión con la estación
central se puede realizar a través de otras estaciones
remotas, permitiéndose así el diseño de amplias
redes.
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54
6
7
Figura
2.
18
20
23
22 24
19
17 25 26
Distribución
de
las
Estaciones
Climatológicas en el estado de Coahuila.
5
Cuadro 1. Características de la Red de Estaciones
Agroclimatológicas en el estado de Coahuila.
Estación No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
MUNICIPIO
CIUDAD ACUÑA
CIUDAD ACUÑA
SIERRA MOJADA
SIERRA MOJADA
FRANCISCO I. MADERO
SAN PEDRO
MATAMOROS
VILLA OCAMPO
MUZQUIZ
ZARAGOZA
PROGRESO
GUERRERO
NADADORES
VILLA OCAMPO
CUATRO CIENEGAS
ABASOLO
SALTILLO
PARRAS DE LA FUENTE
ARTEAGA
GENERAL CEPEDA
RAMOS ARIZPE
ARTEAGA
PARRAS DE LA FUENTE
ARTEAGA
ARTEAGA
ARTEAGA
CUATRO CIENEGAS
UBICACIÓN
LOCALIDAD
Pasta 9
Rancho Los Lobos
Racho Santa María
Esc.Sec.Técnica No. 32
El Porvenir
Rancho Las Mercedes
Campo Experimental La Laguna
Los Pilares
Unión Ganadera Local Muzquiz
Campo Experimental Zaragoza
Rancho Las Cabras
Rancho Santa Elena
Rancho El Cedral
Ejido Ocampo (El Nogal)
Rancho PRONATURA
Rancho El Paraiso
Rancho El Padrino
Empacadora de Melón
Rancho Roncesvalles
Rancho La Gloria
Los Pirules
Rancho La Rosita
Rancho Parras El Alto
Rancho El Conejo
Rancho Guadalupe
Campo Experimental Saltillo
Rancho Tanque Nuevo
LATITUD (N)
LONGITUD (W)
ALTITUD (msnm)
29° 14' 40.60"
29° 13' 05.2"
27° 55' 53.30"
27° 17' 34.40"
25° 46' 58.90"
25° 41' 02.40''
25° 31' 57.00"
28° 50' 44.90"
27° 54' 46.80"
28° 35' 56.00''
27° 36' 18.40''
28° 17' 23.80''
27° 01' 54.00"
27° 20' 22.5"
26° 48' 19.10''
27?06΄ 16.2"
25° 14' 11.40''
25° 38' 50.30"
25° 23' 44.10''
25° 22' 20.90''
25° 58' 49.10"
25° 22' 09.60''
25° 23' 17.6"
25° 16' 40.6"
25° 12' 13.9''
25° 16' 02.2"
26° 35' 00''
100° 54' 00.20"
101° 28' 27.0"
103° 50' 58.70"
103° 40' 42.10"
103° 19' 06.40"
103° 00' 04.00''
103° 14' 36.60"
102° 37' 30.40"
101° 32' 18.10"
100° 54' 43.80''
101° 07' 16.70''
100° 19' 33.70''
101° 32' 44.10"
102° 23' 43.2"
102° 01' 04.40''
101?17΄ 20.8"
101° 10' 19.2''
102° 08' 52.60"
100° 36' 21.30''
101° 28' 07.90''
101° 21' 01.40"
100° 38' 10.60''
101° 53' 26.3"
100° 34' 58.6"
100° 46' 13.1''
100° 46' 27.3"
102° 13' 08''
334
296
1252
1857
1108
1099
1096
1240
497
343
369
230
535
1144
754
434
1866
1067
2534
1590
1214
2421
1738
2195
2013
2039
809
y seguimiento del desarrollo productivo de los
cultivos.
• Desarrollar modelos de predicción de plagas y
enfermedades de los principales cultivos de
importancia económica en el estado.
• Diseñar programas de aplicación del agua a
cultivos en tiempo real de acuerdo a necesidades de
los mismos en sistemas de riego.
• Relacionar el desarrollo de los cultivos con los
parámetros agroclimáticos para generar modelos de
predicción de cosechas de los principales cultivos de
importancia económica en el estado.
• Determinar el potencial agroclimático de las
principales regiones del estado para apoyar la
planeación de las actividades productivas en el logro
de una mayor competitividad.
Cada estación consta de sensores de medición de
la temperatura del aire, humedad relativa,
precipitación, dirección y velocidad del viento,
radiación solar y humedad de la hoja. Proporciona
lecturas de estas variables de clima cada 15 minutos
que son transmitidas a una base central ubicada en el
Campo Experimental Saltillo. La información de las
estaciones puede ser consultada en tiempo real (cada
15 minutos es actualizada) a través de Internet en el
sitio: http://clima.inifap.gob.mx, y
se pueden
consultar los datos en forma diaria y en gráficos. Está
disponible para los productores, dependencias
relacionadas con el sector agropecuario y para el
6
53
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
público en general.
El clima es una de los factores mas importantes en
la producción agropecuaria y forestal ya que todos los
procesos biológicos y fisiológicos de las plantas y
animales están estrechamente influenciados por las
variables climáticas incidiendo tanto en la calidad
como en la cantidad de la producción, como así
mismo en el desarrollo de insectos y enfermedades
que afectan negativamente a las cosechas.
DESCRIPCION
Y
APLICACION
DE
VARIABLES CLIMATICAS MONITOREADAS
La medición del clima puede ayudar a incrementar
la
producción
de
alimentos
mediante
el
establecimiento de sistemas de producción acordes
a los recursos climáticos disponibles.
La aplicación directa de los datos climáticos a la
agricultura no es suficiente por lo que es necesario
obtener aplicaciones agroclimáticas a partir de datos
climáticos.
El estado de Coahuila cuenta con una red de
estaciones
climatológicas
automatizadas
que
monitorea la información en forma continua y la
presenta en tiempo real en una página Web.
LAS
Las variables de clima producen efectos
fisiológicos en los vegetales y determinan en gran
manera su adaptación en los ambientes en donde se
desarrollan. Cada una de las variables incide de
alguna u otra manera en uno o en varios de los
procesos inmersos en su desarrollo productivo.
Debido a esto, es necesario conocer como se debe
de utilizar la información para aprovechar al máximo
este insumo de la producción.
A continuación se presenta una descripción de
cada una de las variables que se monitorean en la
Red de Estaciones Agroclimáticas del Estado de
Coahuila, y se describen posibles usos que se le
puede dar a la información que se genera.
Temperatura
La
información
generada
deberá
tener
aplicaciones importantes por lo que se recomienda
entre otras muchas acciones las siguientes:
Refleja el estado energético del aire, que se
traduce en un determinado nivel de calentamiento,
indicando el grado de calor o de frío sensible en la
atmósfera (UNL-FCA, 2004). Junto con la
precipitación, es de gran importancia para la
caracterización del clima.
• Generar programas de cómputo para determinar
en tiempo real, parámetros agroclimáticos (unidades
calor, horas frío, etc.) importantes para la planeación
La temperatura depende principalmente del balance
de radiación: contabilidad de la radiación que entra y
la que sale (Garduño, 1994).
52
7
Para su cuantificación se utilizan los termómetros,
termopares y termisores, mientras que con el
termógrafo se registran sus variaciones (Ortiz, 1987),
y las escalas termométricas más utilizadas son la
absoluta (Kelvin), la centígrada (Celsius) y la
Fahrenheit (Torres, 1983).
Las
principales
escalas
termométricas
empleadas se presentan en el cuadro 2.
más
Cuadro 2. Principales escalas termométricas.
Escala
Símbolo
ºC
Punto de
congelamiento
del agua
0
Punto de
ebullición del
agua
100
ºF
ºR
32
0
212
80(R=100 ºC)
ºK (Cero
absoluto)
273.2 ºC
73.2K=100 ºC
273.2
Celsius o
Centígrada
Fahrenheit
Reaumur
Kelvin
Fórmulas de conversión de las escalas termométricas
Figura 10. Horas frío acumuladas registradas durante
el período 2005-2007 en diferentes
regiones del estado de Coahuila.
El resto de las regiones presentan un patrón de
comportamiento de esta variable muy similar,
acumulando el menor número de horas frío durante la
época más caliente del año. Finalmente, en
coincidencia con los valores de temperatura (figura 3),
el mayor número de horas frío acumuladas se
presenta durante los meses con menores valores de
temperatura y viceversa.
ºC = (ºF - 32) 5/9
ºF = (9/5 ºC) + 32 = 1.8ºC+32
ºK = ºC + 273.2
y
ºC = ºK - 273.2
8
51
serranías con mayor elevación y más propensas a
lluvias y a temperaturas mas templadas; lo anterior es
fácilmente confrontable con la información presentada
en la Figura 3, en la cual el patrón de comportamiento
de la temperatura media es muy similar al presentado
para la variable unidades calor acumuladas.
Horas Frío (Richardson ,1974)
En la Figura 10 se pueden apreciar los valores de
horas frío acumuladas. En concordancia con lo
presentado en la figura 9 (unidades calor
acumuladas), el patrón de comportamiento para la
variable horas frío acumuladas, es totalmente opuesto
al observado en la mencionada Figura. Diciembre y
enero, en general, son los meses que ahora registran
mayores valores (cerca de 400 horas frío); lo anterior
se acentúa en la región sureste debido a la situación
geográfica en que se encuentra la estación
meteorológica de referencia y que ya ha sido descrita
en párrafos anteriores.
Importancia de la temperatura en el desarrollo vegetal
Todos los procesos fisiológicos y funciones de las
plantas se llevan a cabo dentro de ciertos límites de
temperatura relativamente estrechos. En general, la
vida activa de las plantas superiores se localiza entre
0 y 50 ºC, aún cuando estos límites varían mucho de
una especie a otra. Los procesos fisiológicos de la
planta (fotosíntesis, la respiración y el crecimiento)
responden con frecuencia en forma diferente a la
temperatura, en consecuencia, la temperatura óptima
para cada función, también difiere.
Tanto los cultivos como el ganado son sensibles
en mayor o menor medida a los cambios de
temperatura, los cuales vienen asociados a algún
evento atmosférico. La temperatura es una limitante
fundamental para la dispersión natural de las
especies, tanto vegetales como animales, pudiendo
afectar su desarrollo y crecimiento si tiene variaciones
extremas; además, afecta el desarrollo de las plantas
a través de su influencia sobre la velocidad de los
procesos metabólicos (Villalpando, 1985).
Desde el punto de vista agronómico, la
temperatura debe ser descrita en términos de utilidad
para la toma de decisiones sobre el crecimiento de las
plantas, antes que para explicar, por ejemplo, el
comportamiento atmosférico por su propio interés. Se
deben considerar dos clases de plantas: aquellas
sobre las cuales el hombre realmente no ejerce
control desde el comienzo hasta el final del
crecimiento, y sobre las que ejerce al menos un
control parcial. Básicamente, son tres aspectos que
50
9
se deben conocer de la temperatura: al inicio del
crecimiento, durante el avance de la estación del
crecimiento y la longitud de la estación de crecimiento
(Lowry, 1981).
Salvo pequeñas diferencias, puede inferirse que el
comportamiento de esta variable es el mismo en las
diferentes regiones consideradas.
Parámetros climáticos derivados de la temperatura
Unidades Calor
Estos parámetros tienen una gran diversidad de
aplicaciones en forma conjunta o individual sobre
aspectos importantes del desarrollo de las plantas y
animales. Es conveniente conocer, además de los
valores medios de temperatura de una zona agrícola,
las temperaturas máximas y mínimas, las oscilaciones
diurnas y anuales, etcétera, factores limitantes de la
extensión geográfica de los cultivos (Ruiz, et al.,
2005). La definición de los más comúnmente
utilizados se presenta a continuación:
De acuerdo a la Figura 9, la mayor acumulación
se unidades calor (700 UC) en general se presenta
durante los meses de junio a agosto (verano).
Temperatura máxima.- Temperatura más alta
alcanzada en un intervalo cronológico dado. Se
presenta generalmente entre las 14:00 y las 16:00
horas.
Temperatura mínima.- Temperatura más baja
alcanzada en un intervalo cronológico dado. Se puede
observar por lo general entre las 06:00 y las 08:00
horas.
Temperatura media anual.- Media aritmética de las
temperaturas medias mensuales de un año.
Temperatura media diaria.- Promedio de las 24
temperaturas horarias observadas a lo largo del día.
También se conoce como el promedio de la
10
Figura 9. Unidades calor acumuladas registradas
durante el período 2005-2007 en diferentes
regiones del estado de Coahuila.
La tendencia de la acumulación de las unidades
calor es similar, a diferencia de la región del sureste
del estado donde los valores son menores (300 UC),
con 50% menos de lo que se acumula en el resto de
las regiones debido al factor altitud. Esto se explica a
partir de las características geográficas en que se
ubica la estación agroclimática que corresponde a las
49
frentes fríos, la
ocurrencia de los vientos es
predominantemente del norte y noreste.
Radiación Solar
En la Figura 8 se muestra el comportamiento en
general de la radiación solar. Ahí se aprecia que los
meses
con
menor
captación
de
energía
corresponden a los meses de diciembre y enero,
debido a la presencia de mayor número de días
nublados y menor longitud de los días durante la
época invernal; lo contrario ocurre durante mayo a
julio (verano) periodo que coincide con los días de
mayor duración y mas despejados.
temperatura máxima y mínima registrada en un día.
Temperatura media mensual.- Promedio de las
medias de temperaturas máximas y mínimas
registradas en un mes o promedio de las medias ios
mensuales de temperaturas máximas y mínimas
registradas en un mes.
Temperatura media promedio anual.- Media aritmética
de las temperaturas medias mensuales de un
período determinado. Comúnmente se le denomina
Temperatura Media Anual.
Temperatura media promedio mensual.- Promedio de
los promedios mensuales de temperaturas máximas y
mínimas registradas en un mes de un período
determinado.
Comúnmente
se
le
denomina
Temperatura Media Mensual pero con referencia a
ese período.
Temperatura diurna media.- Es el valor normal o
promedio histórico de temperatura diurna.
Temperatura nocturna media: Es el valor normal o
promedio histórico de temperatura nocturna.
Figura 8. Radiación solar media registrada durante el
período 2005-2007 en diferentes regiones
del estado de Coahuila.
48
Temperatura máxima maximorum.- Es el valor
máximo de las temperaturas máximas presentado a
nivel diario para el mes o decena en cuestión durante
la serie histórica de datos.
Temperatura mínima minimorum.- Es el valor mínimo
presentado a nivel diario para el mes o decena en
cuestión durante la serie histórica de datos.
11
Temperatura de punto de rocío media en el intervalo.Es la temperatura a la cual deberá enfriarse el aire a
presión constante para que se condense la humedad
que contiene. Esto es, en el momento que la
temperatura ambiente llega a igualar la temperatura
de rocío, se forma neblina y se diría entonces que el
aire se encuentra saturado. El punto de rocío no
puede ser mayor a la temperatura del aire, y es
usualmente bastante menor. Aunque se trata de una
medición expresada en unidades de temperatura, el
punto de rocío está asociada a la humedad. Si el aire
se encuentra muy húmedo, habrá que enfriarlo menos
para saturarlo; es decir, la temperatura de rocío es
mayor (Nakamura, 2000).
Temperatura aparente media percibida por el cuerpo
humano por exposición al viento (Wind Chill).-.
Representa un índice de la cantidad de calor que se
pierde a través de la piel, cuando está expuesta a
combinaciones distintas de temperatura y velocidad
del viento. Por ejemplo, nuestra piel expuesta a 2
ºC acompañado por viento sostenido de 12 km/hr,
percibe y pierde calor al mismo ritmo que a -11ºC con
viento en calma (-11ºC sería en estas circunstancias
el wind chill). Con viento en calma, las temperaturas
ambiental y wind chill coinciden (Nakamura, 2000).
Oscilación térmica.- Es la diferencia entre los valores
normales de temperatura máxima y temperatura
mínima.
Cálculos derivados de la temperatura
Figura 7. Frecuencia relativa de la dirección viento
registrado durante el período 2005-2007 en
diferentes regiones del estado de Coahuila.
Los valores más altos que se observan conciernen
a los vientos dominantes para cada región referida;
debe hacerse notar que los mismos corresponden a la
frecuencia relativa durante el período considerado;
cabe destacar la gran influencia de vientos del sureste
que existe en el sur del estado, y que se registran
principalmente durante el verano; caso opuesto se
presenta en la región norte en donde predominan los
vientos provenientes del norte y que se registran más
frecuentemente en el invierno.
Lo anterior se desprende de un análisis mensual
de la información que arroja como resultado general
que una mayor predominancia de vientos durante el
verano ocurre desde el sur y sureste, mientras que en
los meses de invierno, y como consecuencia de los
Con variables de temperatura máxima y mínima,
12
47
se puede estimar unidades calor (UC) o grados día de
desarrollo (GDD), unidades fototérmicas (UF),
unidades frío (UF), horas frío ((HF), probabilidad de
ocurrencia de la primera (PH) y última helada (UH).
Unidades Calor
Figura 6. Velocidad
media mensual del viento
registrado durante el período 2005-2007
en diferentes regiones del estado de
Coahuila.
El desplazamiento del aire de zonas de alta
presión a zonas de baja presión, determina los
vientos dominantes de un área o región, de tal forma
que el patrón general de circulación del aire en la
atmósfera es diferente durante el verano y el invierno.
La Figura 7 muestra la frecuencia relativa de la
dirección del viento registrada durante el período
2005-2007 en diferentes regiones del estado de
Coahuila.
46
Es la acumulación de determinado número de
grados de temperatura que requiere la planta para
completar su ciclo vegetativo. Existen diversos
métodos para evaluar la acumulación progresiva de
grados a partir de la fase inicial. El más sencillo es el
propuesto por Reamur (Boussignault,1885), y
consiste en sumar las temperaturas medias diarias
(ºC) ya sea entre dos fases o durante todo el ciclo; sin
embargo, este método no es preciso, posiblemente a
que los demás factores que intervienen en el
desarrollo vegetal constituyen una variable no
considerada en este método.
Las temperaturas bajo 0 ºC no se consideran en el
mismo (Landoa, 2000).
Otro método es el "Crecimiento grados días"
basado en el desarrollo de la planta por encima de
una temperatura mínima llamada punto crítico (PC).
Los grados de temperatura que diariamente se
registran por encima del punto crítico se irán
acumulando hasta alcanzar una temperatura
constante al completarse el ciclo vegetativo. Por
ejemplo, algunas variedades de maíz tienen una
acumulación constante de 2500 grados-día, desde la
germinación hasta la madurez, los cuales se cubrirán
en distinta cantidad de tiempo dependiendo de l os
13
(Figura 4) y altos registros de temperatura (Figura 3).
diferentes climas.
Fuera de ciertos límites de temperatura las plantas
dejan de funcionar normalmente y se puede llegar al
extremo de que estas mueran. Carecen de
“temperatura alta del cuerpo”, característica de los
animales superiores, y la temperatura de la mayoría
de las plantas sigue muy de cerca a la del ambiente.
Ellas absorben el calor o lo pierden conforme el
ambiente se hace más cálido o más frío con ligeras
variaciones debidas a la transpiración y otras causas
(Landoa, 2000).
Entre los métodos existentes para calcular las
unidades calor, los más usados, por la facilidad de
cálculo y por el grado de precisión, son:
Unidades calor para germinación: Se asume que una
"unidad de calor" (en grados día), es constante para
este estado de desarrollo particular y se puede
calcular multiplicando la diferencia entre temperatura
media (T) menos punto crítico (PC) por el período de
emergencia (D) en días, o sea:
U C g = (Ts - PC) D
Velocidad y Dirección del Viento
La Figura 6 representa la velocidad promedio
mensual del viento y donde muestra una tendencia a
la presencia de vientos con mayor velocidad entre los
meses de enero a julio; no obstante marzo, abril y
ocasionalmente mayo, parecen ser los meses más
críticos en este sentido ya que se pueden presentar
tolvaneras y procesos erosivos en suelos que se
encuentran desprovistos de vegetación (por razones
de malas prácticas relacionadas con la agricultura o
por perturbación del medio natural). Sin embargo, se
debe de considerar que en muchos casos durante
abril y mayo los campos empiezan a ser cubiertos por
vegetación natural o por cultivos, y que en los meses
de julio y agosto los vientos se encuentran
generalmente asociados a lluvias lo cual reduce la
presencia de factores que producen efectos erosivos
del viento.
El conocimiento de estas variables es de utilidad
en la planeación de la instalación de barreras
rompevientos, colocación de huertas (dirección de
hileras) y control de heladas entre otras.
Este concepto se puede aplicar bajo condiciones
naturales, aunque el cálculo depende de la
profundidad a la que se toma la temperatura del suelo
y de las condiciones prevalecientes de humedad.
14
45
Unidades calor de emergencia a madurez.
Después de la germinación y de forma gradual, la
temperatura del aire se vuelve de gran importancia
para las etapas vegetativa y generativa. Es muy
importante tener en consideración que el punto crítico
(PC)
es
variable
para
diferentes
cultivos,
generalmente es una temperatura cercana a 6 ó 7
ºC, a partir de la cual entra en actividad (crecimiento)
la planta, por lo que primero debe determinarse ese
PC para el cultivo de interés y posteriormente
correlacionar las unidades calor con cada etapa del
cultivo, con la formación de nudos, etcétera.
Figura 5. Oscilación de la humedad relativa media
mensual registrada durante el período
2005-2007 en diferentes regiones del
estado de Coahuila.
Durante el verano se presentan los mayores
valores medios registrados para esta variable, que
corresponde a la estación del año con mayor
precipitación; asimismo, se pueden observar valores
similares durante la época invernal, ya que durante
esta estación los frentes fríos provenientes del norte
provocan la entrada de aire húmedo y algunas lluvias
al territorio nacional. Por otro lado, los mayores
descensos en esta variable se ubican durante los
meses de marzo-abril que normalmente corresponden
a períodos del año muy secos; finalmente existen
marcadas diferencias entre regiones. La región de La
Laguna presenta menores valores medios, lo anterior
en coincidencia con menores valores de precipitación
44
Las unidades calor se han usado también en la
predicción de épocas de cosecha.
En las zonas templadas, la intensidad de luz es
frecuentemente el principal factor limitante para el
crecimiento. En tal caso, una evaluación basada en la
radiación total, puede resultar mejor que las unidades
de calor.
El método residual es el que más se ha utilizado para
la estimación de unidades calor y su cuantificación es
de la siguiente forma:
Uc = (TM - PC)
Donde:
Uc = Unidades calor para un día (grados calor día)
TM = Temperatura media = (T máx. - T mín.)
15
Algunos requerimientos de grados-día de diferentes
cultivos se presentan en el cuadro 3.
continente y que suelen ser comunes en esta época
del año en nuestro país.
Cuadro 3. Requerimientos de Grados-Día de algunos
cultivos.
Debe de considerarse que la utilidad de estos
datos en la agricultura, radica en el análisis posterior
de la situación que favoreció o afecto la producción de
algún cultivo o cultivos en particular, ya que las lluvias
pueden presentarse, por ejemplo, en meses en que
no fueron requeridos para lograr una buena
producción.
CULTIVO
Trigo otoño
Trigo primavera
Soya
Cebada
Maíz
Vid
Lino
Grados-día (totales)
1900-2400
1250-1550
2000-2500
1200-1900
2000-3000
1000-1800
900
Fotoperíodo
Es el número de horas que transcurre de la salida
a la puesta de sol. Depende de la latitud (ubicación
geográfica) y la época del año, con la cual se
determina la posición del sol. Los efectos del
fotoperíodo sobre la agricultura son significativos, ya
que condiciona las tasas fotosintéticas de los cultivos
(Salisbury y Ross, 1994) y la inducción de la floración
en especies sensibles al fotoperíodo (Summerfield et
al., 1985).
El fotoperíodo se calcula como:
N = 2h
15
Humedad Relativa
Este parámetro climático (utilizado en modelos de
predicción de enfermedades) es de importancia en la
agricultura cuando se desea conocer si el ambiente
que se presenta es favorable o no, para el desarrollo
de organismos dañinos para los cultivos,
principalmente bacterias y hongos.
Aunque debe de considerase que pueden
influenciarse por efectos de la precipitación y
presencia de aire húmedo, en general la fluctuación
diaria de los valores de humedad relativa, se
comportan
en forma inversa a los valores de
temperatura; de esta manera, a valores mayores de
temperatura corresponden valores menores de
humedad relativa y viceversa. Lo anterior se observa
en la Figura 5, donde se muestran valores medios de
humedad relativa del estado de Coahuila.
Donde:
N = Fotoperíodo (horas)
16
43
h = Ángulo horario de la salida o puesta del sol
[h = ArcCos (tanφ tan δ)
φ = Latitud en grados
δ = Declinación solar en grados
⎡
⎛ 284 + Dj ⎞ ⎤
⎟⎥
⎝ 365 ⎠ ⎦
δ = 45.23 sen ⎢ 360 ⎜
⎣
Dj = Día juliano
Unidades Frío, Horas Frío
Figura 4. Precipitación media mensual registrada
durante el período 2005-2007 en diferentes
regiones del estado de Coahuila.
Por otro lado la variación estacional de la lluvia,
muestra un período bien establecido que se presenta
durante el verano (junio a septiembre) en donde la
lluvia alcanza su mayor media acumulada; las lluvias
prolongan más su presencia y son un poco mas
abundantes durante este período en regiones en que
se ubican estaciones que tienen influencia de lluvia
orográfica como son el sureste (Sierra de Arteaga) y
norte centro (Sierra de Santa Rosa).
Durante los meses correspondientes al invierno
(diciembre a febrero) se registran también pequeñas
precipitaciones, que son ocasionadas en gran medida
por los frentes fríos provenientes del norte del
42
En los climas templados el ritmo de crecimiento
estacional de los frutales está condicionado
fundamentalmente
por
las
temperaturas,
distinguiéndose durante el ciclo anual dos períodos:
a).- Período de actividad vegetativa, que comienza a
finales de invierno o principios de primavera y que
finaliza en otoño con el cese aparente de toda
actividad. b).- Período de reposo, inicia a finales de
otoño y se extiende hasta los últimos días del invierno
o principios de primavera, con el comienzo de la
actividad vegetativa. Algún tiempo después de haber
cesado el crecimiento de verano, comienza a
instalarse en la planta el reposo, que cumple con una
serie de etapas; cuando se produce la caída de las
hojas, las yemas están en un estado de dormancia
profunda del que no salen hasta tanto no hayan
acumulado suficiente cantidad de frío invernal.
En las especies caducifolias, características de
climas con estaciones definidas; el período de reposo
constituye un mecanismo natural de defensa a las
bajas temperaturas que ejercen su acción o efecto
17
fisiológico durante un tiempo cuya longitud depende,
principalmente, de los valores térmicos y de la
variedad. Esto se traduce en una normal floración y
brotación a finales de invierno o principios de
primavera.
Las necesidades de frío invernal se han medido
tradicionalmente a través del concepto de horas-frío,
que se definen como el número de horas que, durante
el período de descanso invernal, la planta permanece
a temperaturas menores o iguales a un umbral que ha
sido fijado en 7 ºC (INTA, 2008).
Factores ambientales, distintos de los bajos
valores térmicos, como por ejemplo la intensidad
luminosa, pueden influir sobre la salida del reposo
invernal, aunque son las temperaturas y su régimen el
factor de mayor peso en el proceso. Con relación a
esto último, no todos los valores por debajo del
umbral considerado tienen el mismo efecto, incluso
pueden contrarrestar horas-frío cuando superan un
determinado nivel durante el período de descanso
invernal. Las variaciones de temperatura durante el
invierno actúan sobre la evolución del reposo. Valores
por encima de 18 ºC y, más aún los superiores a 21
ºC, afectan negativamente el desarrollo de la
dormancia, lo que puede ser revertido por períodos
posteriores de bajas temperaturas. En este último
caso, serán necesarias mayor cantidad de horas-frío
durante el invierno que cuando no ocurren altos
valores térmicos.
Altas temperaturas durante el invierno, y aquellas
18
Figura 3. Temperatura media mensual registrada
durante el período 2005-2007 en diferentes
regiones del estado de Coahuila.
Precipitación
En las zonas áridas y semiáridas del norte de
México, en donde se ubica el estado de Coahuila, las
lluvias suelen presentarse en forma errática y con
grandes variaciones, ocurriendo en eventos
torrenciales y abundantes durante el verano, o con
baja intensidad y larga duración durante el invierno.
En la Figura 4, se observa que en general la
precipitación media durante el periodo de septiembre
2005 a agosto 2007 no fue >200 mm en el estado de
Coahuila, no obstante la existencia de eventos
extraordinarios de precipitación en el norte y centro
del estado durante el verano de 2007.
41
algunos de
información.
los
usos
que
puede
tener
esta
Además
permite
diferenciar
las
zonas
agroecológicas en que está dividido el estado, y que
puede ser de apoyo en la planeación de las
actividades productivas en donde se involucran los
aspectos climáticos.
El análisis comprende información sólo de algunas
estaciones representativas de cada una de las
regiones por lo cual, se debe de considerar solamente
como un ejemplo de lo que se puede realizar con la
información que es recabada de las estaciones
automatizadas.
Temperatura
El análisis para esta variable (Figura 3), muestra
el comportamiento de la temperatura media en un
período de dos años para cinco diferentes regiones
del estado de Coahuila. De acuerdo a esta figura,
aunque existen pequeñas diferencias, en términos
generales se muestra el mismo patrón anual en las
diferentes regiones consideradas para la variable
mencionada, registrándose temperaturas más cálidas
durante los meses de Junio a Agosto.
Destaca la estación ubicada en el sureste del
estado, donde se presentan marcadas diferencias
debido a su ubicación geográfica, ya que se localiza
en partes con mayor altitud (Cañón de Los Lirios en
Sierra de Arteaga, municipio de Arteaga, Coahuila).
40
óptimas para la acumulación de frío, varían con el
estadío de desarrollo del reposo. Valores altos al
comienzo del reposo tienen mayor efecto inhibidor,
mientras que son menos perjudiciales cuando se
producen a finales del período considerado, luego de
haber acumulado una buena cantidad de horas-frío.
Esto induce al desarrollo de otros modelos, más
flexibles en comparación al de horas-frío, para la
estimación de las necesidades de frío invernal y que
consideran la efectividad relativa de los valores
térmicos, desde el punto de vista de la acumulación,
con el fin de lograr una mejor interpretación del
comportamiento de las variedades. En este sentido,
se desarrollaron modelos que plantean el concepto de
unidades-frío, que comprenden unidades parciales,
acumuladas con temperaturas ubicadas alrededor de
un óptimo que acumula una unidad completa y
valores con efecto detrimental sobre la acumulación
(INTA, 2008).
Para el cálculo de las HF se utiliza un método
derivado a partir de la ecuación senoidal propuesta
por Snyder (1985), mediante el cual se puede calcular
número de horas por día en que la temperatura es
menor a una temperatura base (Tb) dada. La manera
como se hace la estimación es la siguiente:
Th = Tmed + ∝Sen(t)
donde:
Th = Temperatura horaria
19
TMed =
TMax + TMin
2
α = Amplitud =
necesario expresar la velocidad del viento a 2 metros
sobre la superficie del suelo (FAO, 2002).
TMax − TMin
2
La temperatura mínima del día se toma para las
primeras 12 horas y la temperatura mínima del día
siguiente para el resto de las horas; esto para tener
un mejor ajuste a la curva real de la temperatura
(Allen, 1976).
Las temperaturas horarias que sean menores o
iguales a la Tb se acumulan para obtener las horas
frío del día.
Para el cálculo de unidades frío (UF), Richardson
y colaboradores (1974), propusieron el modelo de
“Utah”. En este modelo se asigna a cada rango o
intervalo de temperatura un nivel de eficiencia para
contribuir a la ruptura de la dormancia.
Cuadro 4. Valor en unidades de frío de diferentes
temperaturas en durazno (Richardson et
al.,1974).
Rango de T (ºC)
< 1.4
1.5 a 2.4
2.5 – 9.1
9.2 -12.4
12.5 – 15.9
16.0 – 18.0
>18
Unidad de Frío
0
0.5
1
0.5
0
-0.5
-1
20
El viento es un componente esencial para
determinar la evapotranspiración, y es de gran
importancia su efecto sobre la erosión del suelo y
daño mecánico a los cultivos. Además, a través de la
dirección del viento, es posible estudiar la trayectoria
de los insectos y patógenos. El viento es importante
en la polinización de plantas, diseminación de
semillas, regulador del CO2 en la capa de aire
cercana al suelo y como agente benéfico reduciendo
el daño por heladas, al mezclar las capas de aire
cercanas al suelo. La información de dirección y
velocidad del viento es utilizada en la programación
de aplicaciones aéreas de pesticidas (Villalpando,
1985).
Usando los datos de la velocidad y dirección del
viento para predecir el movimiento del polen en el
aire, se encontró que el mismo podía contaminar los
campos a los alrededores a un nivel de dos o tres
veces mayor de lo que originalmente se pensaba
(ecoportal.net, 2007)
ANALISIS CLIMATICO PARA EL ESTADO DE
COAHUILA
Considerando los factores climáticos que son
monitoreados en las estaciones que integran la Red
de estaciones agro climáticas automatizadas de
Coahuila, se muestra en este apartado un análisis
general sobre las condiciones que se han presentado
en el período 2005 a 2007 con el fin de ejemplificar
39
El viento que prevalece en un rango de tiempo
puede ser representado por medio de una rosa de los
vientos, la cual indica el porcentaje de tiempo en el
que el viento sopla de diferentes direcciones. La
gráfica consiste en utilizar barras o extensiones que
van desde el centro de un círculo hacia un punto
determinado que ilustra la dirección del viento, la
longitud de cada extensión indicará el porcentaje de
tiempo en el que el viento se dirigió hacia esa
dirección (Ahrens, 1998).
Medición de la Dirección del Viento
La dirección se mide mediante la veleta según los
360 grados geográficos en intervalos de 10 grados.
En la mar se emplean los 16 rumbos de la rosa de los
vientos. Los anemómetros miden la velocidad,
expresada comúnmente en metros/segundo o nudos
(milla náutica/hora).
La dirección del viento también se puede ilustrar
en grados como en una circunferencia con sus 360º.
Estas direcciones están representadas por números,
los cuales varían de acuerdo a las manecillas del reloj
iniciando con 360º en el norte, teniendo el este con
90º, el sur con 180º y el oeste con 270º. También
existen otras direcciones como NE a la que
pertenecen los 45º y así obtener los grados
correspondientes a las demás direcciones del viento.
La calma se expresa como 0º (Wark et al., 1998).
Aplicaciones de velocidad y dirección del viento.
Para
aplicaciones
agrometeorológicas
38
es
De acuerdo a este modelo, 1 HF es equivalente a
1 unidad de frío (UF) sólo en el intervalo de
temperaturas comprendido entre 2.5 y 9.1 °C.
Las UF diarias se calculan sumando las UF de
cada hora del día. Las temperaturas inferiores a 1.4
°C no tienen valor en la acumulación de frío. Otros
intervalos tienen una eficiencia del 50%.
La ecuación desarrollada por Richardson et
al.(1974) fue modificada por Del Real (1982). El
cálculo para este modelo involucra la evaluación de
unidades calor que las plantas necesitan para brotar
cuando ya se han completado su acumulación de
unidades frío.
Probabilidad de ocurrencia de primera (PH) y última
helada (UH).
Las heladas constituyen limitantes agroclimáticas
a la producción vegetal e imponen incertidumbre en el
futuro de la producción primaria. El estudio de la
variabilidad del clima es de gran importancia para
adoptar estrategias tendientes a mitigar la
probabilidad de efectos perjudiciales sobre la
producción (Salinger et al., 2000).
La probabilidad promedio de presentación de
heladas del período de septiembre a diciembre
proporciona un indicador del riesgo de presentación
de la primera helada, la cual puede dañar a siembras
tardías o a variedades de ciclo largo que se hayan
establecido al inicio de la primavera. La última helada
se considera la que se presenta durante el primer
21
semestre del año y suele tener efectos destructivos
en cultivos que inician su desarrollo a principios de
primavera, como el caso de algunos frutales (Martínez
y Ruiz, 2005).
Las probabilidades de ocurrencia de la primera y
última helada, así como el período libre de heladas se
pueden calcular haciendo uso de la distribución
acumulativa. Esto se obtiene como sigue:
Para última helada
Fa = 1- k/m+1
Para primera helada
22
Fa = k/m+1
Donde:
k = número de orden
m = número de años con helada
Si existe un número grande de observaciones y,
además todos los años registran heladas, se puede
calcular la ocurrencia de la primera y última helada a
través de la Distribución Normal (Villalpando, 1985).
Humedad Relativa
La humedad relativa es el porcentaje de humedad
que contiene el aire con respecto al total de humedad
22
les aplica el nombre de los principales puntos
cardinales.
Los
cuatro
puntos
principales
corresponden a los cardinales: Norte (N), Sur (S),
Este (E) y Oeste (W). Se consideran hasta 32 entre
estos y los intermedios, sin embargo, los mas
comunes y usados son los siguientes con su
equivalencia
en
grados
del
azimuth
(www.mailxmail.com):
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
N
Norte Noreste
Noreste
Este Nordeste
Este
Este Sudeste
Sudeste
Sur Sudeste
Sur
Sur Sudoeste
Sudoeste
Oeste Sudoeste
Oeste
Oeste Noroeste
Noroeste
Norte Noreste
Norte
22.50 º
45.00 º
67.50 º
90.00 º
112.50 º
135.00 º
157.00 º
180,00 º
202,50 º
225,00 º
247,00 º
270,00 º
292,50 º
315,00 º
337,50 º
360,00 º
Medición de la Velocidad del Viento.
El instrumento que mide la velocidad del viento, es
el anemómetro, que está formado por un molinete de
tres brazos, separado por ángulos de 120º que se
mueve alrededor de un eje vertical. Los brazos giran
con el viento y accionan un contador que indica en
base al número de revoluciones, la velocidad del
viento incidente.
37
indica si es fuerte o débil, y su dirección (canaltiempo,
2003).
El viento produce energía (eólica) porque está
siempre en movimiento y se estima que la energía
contenida en los vientos es aproximadamente el 2%
del total de la energía solar que llega la tierra. El
contenido energético del viento depende de su
velocidad. Cerca del suelo, la velocidad es baja,
aumentando rápidamente con la altura siendo
afectada por la orografía del terreno. Cuanto más
accidentada sea la superficie del terreno, más frenará
ésta al viento. Es por ello que sopla con menos
velocidad en las depresiones terrestres y más sobre
las colinas. No obstante, el viento sopla con más
fuerza sobre el mar que en el continente (ONI, 2004).
Los cambios en la velocidad y dirección del viento
pueden ser muy grandes en tiempos muy cortos y
entre lugares muy cercanos, siendo afectados por la
topografía y la vegetación del lugar. En las cercanías
de la superficie el viento está influenciado por
cambios en las características de la superficie
(vegetación, desniveles, etc.).
Otra influencia sobre el viento la produce la
diferencia de temperatura entre superficies próximas
que ocasiona cambios del viento que son muy
localizados y puede generar ráfagas. Los valles
cerrados y cañadas “aceleran” el viento y modifican
su dirección (Ambiente, 2008).
Se llama dirección del viento el punto del horizonte
de donde viene o sopla. Para distinguir uno de otro se
36
que es capaz de contener como función de su
temperatura y su presión. El aire es una especie de
esponja que puede absorber un máximo de humedad
en forma de vapor de agua antes de saturarse
(formación de neblina por no poder ya contener
humedad en forma de vapor). Pero la capacidad de
absorción de esta esponja depende de la
temperatura: a mayor temperatura, el aire es capaz
de contener mayor cantidad de vapor de agua
(Nakamura, 2000)).
La humedad relativa es útil como indicador de la
evaporación, transpiración y probabilidad de lluvia
convectiva, y depende fuertemente de la temperatura
actual.
Para calcular la Humedad Relativa se puede
utilizar la siguiente ecuación expresando el resultado
final como porcentaje (Medrano, 2003).
HR = e(T) / es(T) X 100
Donde:
HR = humedad relativa en %,
e(T) = presión parcial real del vapor de agua en aire
húmedo, en Pa,
es(T) = presión parcial de vapor de agua en aire
húmedo saturado, en Pa.
Pa = Pascales
También se puede calcular la humedad relativa a
partir del termómetro seco y la temperatura de rocío.
23
HR = 100 * (
(112 − 0.1 * T + Td ) 8
)
(112 + 0.9 * T )
Donde T es la temperatura en ºC, y Td la
temperatura de rocío en ºC.
Existe una muy buena aproximación para obtener
este dato y es:
Td = T + 35 log (HR).
Aquí Td es la temperatura de rocío, T es la
temperatura de bulbo seco y HR es la humedad
relativa.
La cuantificación de la humedad es mediante el
uso de sensores, que al igual que las plantas exponen
una superficie que se humedecerá y secará, en
manera similar a las superficies expuestas de la
planta. Existen modelos de predicción de plagas y
enfermedades que utilizan este parámetro entre los
cuales, se pueden mencionar, el tizón empolvado de
la manzana, la bacteriosis del nogal, la botrytis de la
vid, el oidio de la vid, el oidio de la fresa, el mildu de la
vid, la botrytis de la fresa, el mildu de la lechuga, el
hongo del pistacho, la Phytophora de la papa, el mildu
tardío del tomate y la roña de la manzana, entre otros.
Estos modelos, al igual que muchos otros, pueden
ser desarrollados automáticamente en base a la
información generada por la red de estaciones
agroclimáticas automatizadas.
Aplicaciones de la Humedad Relativa
La humedad relativa es muy útil en la agricultura
para predecir enfermedades que son inducidas por
esta variable climática, utilizando modelos ya
establecidos para cada cultivo y cada enfermedad.
Con humedad relativa alta, el índice de calor es alto,
(una temperatura normal de 35 grados, con el efecto
de la humedad relativa se siente de 40 grados). Para
la ganadería este valor es importante ya que se
puede inferir el riesgo de estrés calórico para el
ganado.
También tiene efecto sobre la aplicación aérea de
productos químicos, principalmente en control de
maleza que a mayor nivel de humedad relativa
ambiente durante las horas anteriores a la aplicación
24
Algunos estudios han mostrado que las fases de
desarrollo de hongos, son altamente favorecidas por
la lámina de agua y su duración en la superficie foliar.
Esto permite establecer sistemas de predicción de
enfermedades y a la vez implementar oportunamente
medidas de control (Pérez y Subero, 1996).
Velocidad y Dirección del Viento
El viento es aire en movimiento, como consecuencia
de las diferencias de presión y temperatura entre
zonas. La dirección está influida por la diferencia de
presión atmosférica fluyendo desde las bajas a las
altas presiones. Hay dos parámetros importantes
relacionados con el viento: la velocidad, que nos
35
La estimación de la radiación solar global (Rs) es
necesaria cuando se carece de los registros
observados en una región, a la hora de estudiar la
distribución espacial y temporal de parámetros
energéticos con distintos fines. Adquiere gran
importancia en la planificación de actividades en la
agricultura, turismo, planificación urbana así como su
posible utilización directa de la energía solar como
fuente de energía renovable.
La técnica habitual para obtener valores de
radiación en lugares donde no existen estaciones de
medición es mediante la interpolación de datos
correspondientes
a
estaciones
cercanas
o
interpretación de imágenes de satélites. Ambos
procedimientos no son aplicables a zonas con una
topografía complicada. Estudios han mostrado
desviaciones en la predicción de valores de radiación
para este tipo de lugares, a través de las técnicas
descritas (Infante, 2005).
Humedad de la Hoja
Se define como la humedad condensada en la
superficie de las hojas y otras partes expuestas de las
plantas. Esta condición de humedad en la superficie
de las plantas es un factor determinante en los
procesos de desarrollo de algunos patógenos que
afectan a las plantas. La determinación del tiempo y la
cantidad de humedad condensada en la superficie de
las plantas permitirá correlacionarla con el potencial
de presencia de una enfermedad en el cultivo
(Fundación Produce Guanajuato, 2000).
del producto, mayor es la hidratación de la cutícula de
las hojas, con lo que se eficientiza la absorción del
herbicida hacia el interior de la maleza. Aquí se
recomienda evitar la aplicación de producto cuando la
humedad relativa del ambiente (actual) sea inferior al
60%, ya que podría ser un obstáculo para la gradual
difusión a través de la cutícula.
Para un mejor control de la aplicación de
agroquímicos con el factor humedad es necesario
conocer las condiciones climáticas que favorecen la
incidencia de patógenos e identificar el momento en
que estos sean favorecidos por el medio ambiente
para su desarrollo a fin de seleccionar el tipo de
combate a utilizar; y mediante fechas de siembra,
identificar el momento y fecha de mayor incidencia de
los patógenos sobre el cultivo; en el caso de plagas
y enfermedades, identificar el período crítico de
coincidencia de susceptibilidad del cultivo con
población máxima de plaga; conocer las condiciones
que favorecen el desarrollo de los hongos para iniciar
oportunamente su control; por fechas de siembra,
identificar la época de mayor calidad de semilla por
mayor producción; comparar diferentes tipos de
almacén y envases y decidir las épocas más
adecuadas de siembra o transplante (Mejía et al.,
2001).
Precipitación Pluvial
El crecimiento de las plantas implica una pérdida
de agua, debido a la transpiración por medio de las
hojas. Para compensarla, la planta toma el agua
del suelo mediante su sistema radicular.
34
25
A causa de que las plantas obtienen sus
necesidades de agua por medio de sus raíces, la
conservación de la humedad del suelo es de gran
importancia en la agricultura.
Las lluvias tienen que proporcionar al suelo la
humedad que extrae la planta para su crecimiento, y
el aprovechamiento de las mismas, depende de la
cantidad, intensidad y distribución así como de la
probabilidad de su ocurrencia, tanto en zonas
agrícolas secas, como en zonas con riego, más aún si
los cultivos son anuales, donde el requerimiento de
agua es frecuente (Vilchez, 2003).
La precipitación tanto instantánea como acumulada
incide en la producción agrícola, ya que permite la
recarga de mantos acuíferos pero también puede
generar inundaciones con efectos negativos.
La presentación de los registros de precipitación
en una forma útil que represente la precipitación como
una fuente de humedad para el crecimiento de las
plantas, requiere al menos un conocimiento básico de
las formas en que actúa el suelo como depósito de
agua. Por lo tanto, se debe tener en consideración no
solo la variabilidad de las precipitaciones en el clima,
sino también los efectos acumulativos sobre un
período de tiempo (Lowry, 1981).
La cantidad de precipitación se mide por medio de
pluviómetros cuya instalación es correcta cuando el
agua captada por éstos representa lo mejor posible la
precipitación caída en el área circundante (Valdivia,
1977). La precipitación no es una variable continua
26
Entre otras aplicaciones de la radiación solar en la
agricultura están las siguientes: (1) para estimar la
tasa de acumulación de materia seca la cual es
proporcional a la cantidad de radiación interceptada
por un cultivo, y en base a ello, establecer los cultivos
de acuerdo a sus requerimientos de radiación solar;
(2) calcular la evapotranspiración potencial a través
del uso de fórmulas empíricas; y (3) para determinar
el balance de energía entre plantas y animales
(Villalpando, 1985).
La mejora en los rendimientos de los cultivos se
produce por un incremento en la captación de
radiación solar en forma anticipada que le permite a la
planta un mayor producción de materia vegetal por
unidad de superficie, lo que se traduce en un aumento
en el número de frutos logrados por hectárea (ha).
Los cultivos eficientes tienden a invertir la mayor
parte de su crecimiento temprano en expandir su área
foliar, lo que resulta en un mejor aprovechamiento de
la radiación solar. La intercepción de la radiación solar
incidente que asegura las máximas tasas de
crecimiento del cultivo, se encuentra cuando el índice
de área foliar (IAF) aumenta hasta el IAF crítico, que
permite captar el 95% de la radiación incidente
(Andrade et al., 1993).
Algunas prácticas agronómicas tales como
fertilización inicial, altas densidades de siembra y un
mejor arreglo espacial de las plantas (por ejemplo
hileras estrechas), son usadas para acelerar la
cobertura del suelo e incrementar la intercepción de
luz.
33
El total de radiación diaria que llega a la superficie
de la atmósfera es cercana a 30 MJ m-2 día-1
(constante solar); sin embargo, disminuye por
atenuación atmosférica al llegar a la superficie
terrestre teniendo valores de 15 a 25 MJ m-2 día-1 para
días nublados y lluviosos.Los cambios en la posición
y distancia del sol con respecto a la tierra generan
cambios en la cantidad y duración de energía solar
que recibe un lugar, restringiendo la productividad
agrícola en los meses de menor radiación solar.
La variación de la radiación solar a lo largo del día
genera una variación en los procesos fisiológicos de
la planta como transpiración, fotosíntesis y
respiración. Existe una relación directa entre la
radiación y la transpiración de los cultivos. A mayor
radiación mayor es la energía disponible para la
transpiración (IMTA, 2007)
Medir la radiación solar es importante para un
amplio rango de aplicaciones en el sector de la
agricultura, destacándose el monitoreo del efecto en
el crecimiento de las plantas, análisis de la
evaporación e irrigación, modelos de predicción del
tiempo y el clima y muchas aplicaciones más (León,
S/F).
La radiación solar es fundamental para que las
plantas realicen la fotosíntesis, proceso mediante el
cual las moléculas simples de bióxido de carbono
(CO2), agua y cationes se conviertan en moléculas
más complejas como carbohidratos, proteínas, grasas
y otros compuestos que sirven de nutrimentos a las
plantas.
32
como la temperatura, presentando una enorme
variabilidad
temporal.
No
obstante
existen
herramientas estadísticas que permiten estudiar las
series temporales de registros de precipitación
(Marroquín, 1996).
La variación de la precipitación en una zona sólo
es susceptible de ser estudiada si se cuenta con una
serie histórica de muchos años de registros, pues la
lluvia es uno de los elementos meteorológicos más
variables
y
discontinuos,
que
difiere
considerablemente de una región a otra. Para la
caracterización del clima se requiere conocer su
precipitación total anual así como su distribución y
frecuencia durante el curso del año (Valdivia, 1977).
La cuantía de la lluvia puede ser analizada al
menos desde tres puntos de vista: el primero,
relacionado con la media anual; el segundo, con su
distribución durante el año y, el tercero, para
diferenciar eventos erosivos de aquellos no erosivos
(Coloti, 2004).
Los valores anuales de lluvia sirven para
diferenciar los lugares húmedos de los secos. La
distribución anual de la lluvia indica su régimen, el
cual puede ser uniforme, patrón característico de los
climas templados; bimodal y unimodal, es decir, con
concentración de las lluvias en dos épocas al año o
más bien en varios meses sucesivos. En cuanto a la
definición de eventos erosivos, Wischmeier y Smith
(1978) en EE.UU., consideraron 12,7 mm como valor
mínimo a partir del cual una lluvia puede ser erosiva.
27
Aplicabilidad de los datos de precipitación
Radiación Solar
Una aplicación actual y práctica de esta variable,
corresponde a la captura de información en tiempo
real de la intensidad y de la cantidad de lluvia caída
cada vez que esto ocurre. El objetivo de esto es
preveer los efectos que pueda tener este evento. Se
recomienda recopilar la información en un formato
estándar en medidas registradas cada cinco minutos
o períodos “cincominutales”. Una aplicación y ventaja
relevante del equipo de monitoreo climático es
evidente cuando a través de este se refleja
automáticamente cuando comienza a llover, o cuando
la precipitación ocurrida supera un nivel determinado,
definido como un nivel de alarma preestablecido
(López, 2006).
El sol es el motor del clima; su calor llega al
planeta en forma de radiación y su llegada acciona a
la gran máquina térmica que es el sistema climático
(Garduño, 1994).
La utilización de satélites meteorológicos es una
herramienta de primera magnitud para la estimación
de parámetros que afectan directamente al clima. La
posibilidad de utilizar imágenes de satélites, con una
gran densidad de información espacial y con una
adecuada
frecuencia
temporal,
posibilita
el
seguimiento en tiempo cuasi-real de determinadas
variables, y pueden servir de base para la obtención
de parámetros que sirvan para una adecuada
estimación de lluvias o para la previsión de cosechas
(Tovar et al., 1998).
El cálculo de probabilidades de lluvia tiene
diferentes aplicaciones, entre las que se pueden
mencionar las siguientes a).- estimación de fechas de
siembra, basadas en una cantidad mínima de lluvia
que asegure la germinación y establecimiento del
28
La radiación solar es la fuente de energía para las
plantas verdes siendo de gran importancia para el
desarrollo de los cultivos su cantidad y calidad. Se
define como la energía emitida por el sol, que se
propaga en todas las direcciones a través del espacio
mediante ondas electromagnéticas. Esa energía
determina la dinámica de los procesos atmosféricos y
el clima.
La intensidad de la radiación solar en el suelo
depende del ángulo de inclinación de la radiación
misma: a menor ángulo de los rayos del sol con
relación a una superficie horizontal, mayor es el
espesor de atmósfera que tienen que atravesar, y por
consiguiente, menor la radiación que llega a la
superficie.
La radiación solar se mide en forma directa
utilizando radiómetros, y en forma indirecta mediante
modelos
matemáticos
de
estimación
que
correlacionan la radiación con el brillo solar. Los
radiómetros solares, como los piranómetros o
polarímetros, y los pirheliómetros, según sus
características, pueden servir para medir la radiación
solar incidente global (directa más difusa), la directa
(procedente del rayo solar), la difusa, la neta y el brillo
solar (SEDEAIDA, 2007).
31
cultivo; b).- cálculo de cantidad mínima de lluvia que
podría recibirse durante la etapa de desarrollo más
crítica de un cultivo (etapa reproductiva); c).- para
estimar la mejor fecha de cosecha de un cultivo en
zonas lluviosas y d).- para estimar el éxito de una
práctica de producción (dosis de fertilizante, tipo de
labranza, etc.) basado en el cálculo de probabilidades
de lluvia (Villalpando, 1985).
Otra aplicación de esta variable consiste en la
predicción de cosechas a través de la relación entre la
cantidad de lluvia y el rendimiento d determinado
cultivo. Este tipo de estudios es recomendable
llevarlos a cabo sobre todo en aquellas regiones
donde la cantidad de lluvia sea el factor limitativo más
importante de la producción. Asimismo, la
precipitación puede utilizarse para calcular índices de
sequía y/o exceso de humedad ya sea en forma
individual o bien, en combinación con factores de
suelo y planta.
Para calcular la probabilidad de lluvia de una
determinada zona es necesario conocer los registros
de precipitación máxima anual al menos en 15 años.
Con estos datos se aplica la fórmula siguiente:
P = m x 100
n+1
Donde:
P = probabilidad de la lluvia.
m = número de orden de la lluvia.
n = número de eventos registrados.
29
Para obtener la probabilidad de lluvia, se revisan
los registros de precipitaciones diarias, seleccionando
la lluvia máxima para cada año. Para llevar un registro
ordenado se crean dos columnas: en la primera se
anota el año y en la segunda se coloca la cantidad de
lluvia que precipitó en día seleccionado. El siguiente
paso es ordenar los valores de lluvia de manera
decreciente (de mayor a menor) y en seguida se
aplica la fórmula para obtener el valor de la
probabilidad de presentación de la lluvia (Cuevas L. F.
et al. 2007)
Cuadro 5. Clasificación del período mensual en
función de la precipitación según el rango
de valores esperados para niveles de
probabilidad prefijados.
Rango de niveles de
probabilidad de
ocurrencia de lluvias
(%)
> 90
75-90
25-75
10-25
< 10
Clase
Muy húmedo
Húmedo
Normal
Seco
Muy seco
Otras formas para estimar la probabilidad de lluvia
es mediante las distribuciones de probabilidad:
Gamma incompleta, Normal y Galton (Villalpando,
1985).
30