NOMBRE Y CLAVE DEL PROYECTO

Estudio para el desarrollo de nuevas
herramientas para el Sistema de Alerta
Temprana de Ciclones Tropicales
Proyecto: TH0767.3
Informe final
Estudio solicitado por la Secretaría de
Gobernación a través del CENAPRED
SUBCOORDINACIÓN DE HIDROMETEOROLOGÍA
COORDINACIÓN DE HIDROLOGÍA
Dr. Ricardo Prieto González.
M. en C. Fernando Oropeza Rosales.
México, 2007
FI.C0.4.40.1
Estudio para el desarrollo de nuevas herramientas para el
Sistema de Alerta Temprana de Ciclones Tropicales
Contenido
1
ANTECEDENTES .............................................................................................................. 3
1.1
1.2
2
EL SIAT-CT .................................................................................................................... 4
LA AUTOMATIZACIÓN DEL SIAT-CT ............................................................................... 7
NECESIDAD DE AÑADIR NUEVAS HERRAMIENTAS AL SIAT-CT..................... 8
3
INCLUSIÓN DE MAPAS QUE CUBREN TODA LA REGIÓN CICLÓNICA DEL
ATLÁNTICO Y EL OCÉANO PACÍFICO DEL NORESTE ............................................... 11
4
SUPERPOSICIÓN DE LAS ÁREAS DE ALERTAMIENTO A IMÁGENES
SATELITALES ........................................................................................................................... 14
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
5
EL SATÉLITE GOES ....................................................................................................... 14
IMÁGENES INFRARROJAS................................................................................................ 15
RESOLUCIÓN DE LAS IMÁGENES ..................................................................................... 15
EL SITIO DE INTERNET DE LA NASA Y LA DESCARGA DE IMÁGENES DE SATÉLITE ........ 16
AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE LA IMAGEN DE SATÉLITE ............... 18
EJEMPLO DE LA SUPERPOSICIÓN ..................................................................................... 21
LOS PRONÓSTICOS DE LLUVIA ................................................................................ 24
5.1
5.2
CONFORMACIÓN DE UNA BASE DE DATOS DE PRECIPITACIÓN SOBRE MÉXICO ................ 24
OBTENCIÓN Y LECTURA DE LOS DATOS DE POSICIÓN E INTENSIDAD DE UN CICLÓN
TROPICAL ................................................................................................................................... 26
5.3
OBTENCIÓN DE LOS ARCHIVOS DE TRAYECTORIAS DE TORMENTAS TROPICALES Y
HURACANES PARA LA BÚSQUEDA DE CICLONES ANÁLOGOS ....................................................... 27
5.4
GENERACIÓN DE PRONÓSTICOS DE LLUVIA UTILIZANDO EL MÉTODO DE CICLONES
TROPICALES ANÁLOGOS ............................................................................................................. 28
5.5
OBTENCIÓN DE PRONÓSTICOS DE LLUVIA DE LA PÁGINA DEL SERVICIO METEOROLÓGICO
NACIONAL ................................................................................................................................. 33
6
PÁGINA WEB ................................................................................................................... 34
7
CONCLUSIONES ............................................................................................................. 40
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1
ANTECEDENTES
La República Mexicana está rodeada de dos de las principales zonas de generación de
ciclones tropicales del planeta: el Océano Atlántico y el Océano Pacífico del Noreste. Los
ciclones tropicales son grandes sistemas meteorológicos de tormentas que giran alrededor de
un centro de baja presión, y que se generan sobre los océanos tropicales del planeta. Año con
año se tiene sobre México el arribo de ciclones tropicales, ya sea en su categoría de depresión
tropical, tormenta tropical o huracán.
Fig. 1.1. El huracán Dean después de que su centro cruzó la península de Yucatán en agosto
del 2007.
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Estos fenómenos naturales han ocasionado pérdidas materiales y humanas al país, debido a
sus efectos en la forma de lluvias torrenciales, vientos intensos y oleaje extremo. Como
ejemplos de ciclones tropicales que han afectado a territorio mexicano tenemos a la Depresión
Tropical 11 (1999), y los huracanes Pauline (1997), Stan (2005), Wilma (2005), Lane (2006) y
Dean (2007).
1.1
El SIAT-CT
En México se ha utilizado un Sistema de Alerta Temprana para Ciclones Tropicales (SIAT-CT)
desde el año de 1999. El propósito de este sistema es el de definir las regiones amenazadas
por un ciclón tropical y el grado de alertamiento, no sólo a lo largo de la región costera, sino
que también tierra adentro. En el año 2003 se realizó una revisión del SIAT-CT, el propósito de
la misma fue el de mejorar el sistema, haciéndolo más eficiente, sencillo de implementar y más
claro para la población. Esta revisión recibió sugerencias de meteorólogos, personal de
protección civil y de organizaciones públicas, privadas y sociales. El resultado fue una nueva
versión del SIAT-CT la cual incluye como parámetros principales la escala Saffir-Simpson de
huracanes, la habilidad que tiene el sistema para producir lluvias a distancia (medida por la
circulación), el tiempo de llegada del ciclón tropical y, para el caso en que se encuentre
alejándose de las costas nacionales, la distancia a la que se encuentra.
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Tabla I: Tabla de acercamiento / parte delantera del ciclón (activación de las señales de aviso)
Tabla II: Tabla de alejamiento / parte trasera del ciclón (desactivación de las señales de aviso)
Promedio de Escalas = (1/2)(SS + 0.0377 R34kt(en mn))
Fig. 1.2. Las tablas actuales del SIAT-CT.
Para la aplicación apropiada de las tablas del SIAT-CT es muy importante el pronóstico de
intensidad y trayectoria emitido por el Centro Nacional de Huracanes de Miami, Florida, el cual
se toma en consideración en todo momento. El grado de alerta para el SIAT-CT está
determinado por cinco colores: Azul, verde, amarillo, naranja y rojo, los cuales tienen como
propósito emitir una serie de recomendaciones dirigidas hacia los sistemas de protección civil
nacional y estatales, así como a medios de comunicación, a organizaciones civiles y sociales y
a la población en general.
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Fig. 1.3. El significado de los colores en el SIAT-CT.
Las diferentes recomendaciones van desde las propiamente informativas, como son el envío de
un boletín único sobre un ciclón que se encuentra muy alejado de territorio mexicano y con una
trayectoria que lo aleja todavía más, hasta recomendaciones de emergencia, como puede ser
la evacuación de
poblaciones específicas. El Sistema de Alerta Temprana para Ciclones
Tropicales en su versión 2003 se ha utilizado en las temporadas de ciclones 2003-2007 tanto
del Océano Pacífico del Noreste como del Atlántico y ha demostrado su utilidad en casos de
emergencia, por ejemplo en los casos de los huracanes Wilma (2005) y Lane (2006).
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1.2
La automatización del SIAT-CT
A finales del año 2004, el Cenapred encargó al IMTA la elaboración de un software que calcula
automáticamente las regiones y el tipo de alerta ante la amenaza de un ciclón tropical a nuestro
país y que durante las temporadas 2005 y 2006 ha sido utilizado por personal autorizado de
Protección Civil de la Secretaría de Gobernación.
El software elaborado realiza los mapas de alertamiento del SIAT-CT a partir de los avisos que
emite el Centro de Huracanes de Miami. Se incluye la opción de generación de un mapa
cuando existe la presencia de varios fenómenos a la vez y donde la intersección de dos o más
áreas de alertamiento mantendrá el valor de la que represente el mayor grado de peligro.
Figura 1.4. Mapa con áreas de alertamientos del SIAT-CT para el caso de la presencia de
varios ciclones tropicales; de izquierda a derecha: la tormenta tropical Isis, el huracán Javier, el
huracán Iván y la depresión tropical Eleven (Jeanne) del 13 de septiembre de 2004.
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NECESIDAD DE AÑADIR NUEVAS HERRAMIENTAS AL SIAT-CT
A lo largo del período en que se ha utilizado la versión automatizada del SIAT-CT, por parte del
SINAPROC, como auxiliar para la emisión de los boletines de alertamiento por ciclón tropical,
se han visto ventajas importantes como son las siguientes:
1) Los mapas se elaboran automáticamente, y el tiempo de elaboración es muy corto
(unos minutos después de la emisión del boletín del Centro de Huracanes de Miami), lo
que permite utilizar el tiempo para la toma de medidas adecuadas.
2) Se tiene una herramienta para evaluar los alertamientos ante la presencia de más de un
ciclón tropical.
3) La herramienta está disponible a través de Internet, por lo que se puede consultar
prácticamente desde cualquier lugar del planeta cuando se tenga la clave de acceso.
4) La interpretación de los mapas es bastante sencilla y ha permitido la emisión de
alertamientos más localizados, esto es, a una escala menor que la escala estatal
(región del estado y/o municipios particulares).
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Fig. 2.1. Encabezado del boletín del huracán Henriette emitido por el SINAPROC el 04 de
septiembre de 2007.
Aún cuando se tienen grandes ventajas con el uso actual del SIAT-CT y su versión
automatizada, se han detectado varias oportunidades de mejora, las cuales requieren una
implementación en tiempo real, primeramente de forma experimental, para después ser
incorporadas a la información descrita en los boletines oficiales. Entre las nuevas herramientas
que se han propuesto se encuentran las siguientes:
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1) Dimensionar las áreas de los mapas para ver todos los sistemas presentes aún cuando
no representen peligro para México. Esto debido a que los mapas utilizados hasta
ahora, sólo se presenta la región más cercana a México, y existen ciclones tropicales
que se encuentran muy lejanos a nuestras costas y no son observados en los mapas.
2) Sobreponer las áreas de alerta a imágenes satelitales en tiempo real. Esta herramienta
permitirá el realizar una evaluación de la amplitud de los alertamientos utilizando los
contornos de las áreas del SIAT-CT y la imagen satelital correspondiente, lo que dará
mayor precisión a las zonas de alertamiento emitidas en los boletines.
3) Realizar gráficas en tiempo real donde se desplieguen automáticamente pronósticos y
mediciones de lluvia emitidos por instancias oficiales y el análisis de precipitación para
casos de ciclones históricos análogos. El SIAT-CT en su estado actual no contempla las
lluvias producidas por los ciclones tropicales, lo que ha sido una deficiencia muy
importante en su aplicación.
Esta herramienta permitirá el evaluar áreas de
alertamiento por precipitaciones aún cuando no se encuentren dentro de los contornos
definidos por las tablas del SIAT-CT.
Los tres puntos anteriores se desarrollan en este trabajo.
Como punto adicional para un
trabajo futuro, se sugiere el incluir zonas de alertamiento por oleaje y marea de tormenta, ya
que los principales efectos de los ciclones en las costas mexicanas en muchas ocasiones se
deben al oleaje y marea acarreados por el fenómeno atmosférico.
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INCLUSIÓN DE MAPAS QUE CUBREN TODA LA REGIÓN CICLÓNICA DEL
ATLÁNTICO Y EL OCÉANO PACÍFICO DEL NORESTE
Los ciclones tropicales que se generan o mueven muy lejos de las costas mexicanas no eran
desplegados en el mapa del SIAT-CT automatizado en el año 2004. Aunque el peligro que
representan los fenómenos lejanos a México es mínimo, se considera necesario el tener su
despliegue para propósitos informativos.
Por lo anterior, se agregó un proceso al sistema que genera los mismos mapas que se han
manejado en la versión anterior pero ampliando el dominio, éste comprende una malla de 560 x
200 nodos que abarcan la región geográfica entre 0 y 50 grados de latitud norte y entre 10 y
150 grados de longitud oeste, la cual es prácticamente la extensión completa de formación y
presencia de todos los ciclones tropicales del Océano Atlántico y del Pacífico del Noreste.
Estos mapas se presentan en forma de alertamientos conjuntos, es decir, se desplegarán los
fenómenos presentes en ambas cuencas oceánicas aún cuando exista la presencia de más de
un fenómeno, manteniendo el mayor valor de alertamiento.
A continuación se presentan tres ejemplos que corresponden a casos donde existen tres
ciclones en el Océano Atlántico (Fig. 3.1), dos ciclones en el Océano Pacífico (Fig. 3.2) y un
ciclón en el Atlántico y otro en el Pacífico (Fig. 3.3).
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Fig. 3.1. Mapa que muestra el dominio completo con las áreas de alertamientos del SIAT-CT
para los ciclones Nate, Maria y Ophelia, el 08/septiembre/2005 a las 21:00Z.
Fig. 3.2. Mapa que muestra el dominio completo con las áreas de alertamientos del
SIAT-CT para los ciclones Carlotta y Bud, ambos sobre el Océano Pacífico del
Noreste, el 15/julio/2006 a las 21:00Z
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Fig. 3.3. Mapa que muestra el dominio completo con las áreas de alertamientos del
SIAT-CT para los ciclones Ophelia (en el Océano Atlántico) y Ten-E (en el Océano Pacífico del
Noreste), el 13/septiembre/2005 a las 03:00Z.
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4
SUPERPOSICIÓN DE LAS ÁREAS DE ALERTAMIENTO A IMÁGENES
SATELITALES
Una de las nuevas herramientas del SIAT-CT es la superposición de las áreas de alertamiento
con imágenes de satélite GOES. Esta herramienta permitirá la visualización simultánea de la
extensión de las alertas con respecto a la extensión del fenómeno físico, para poder realizar
ajustes en caso de considerarse necesario.
4.1
El satélite GOES
El Satélite Geoestacionario Ambiental Operacional (GOES, por sus siglas en Inglés) es un
satélite de órbita geoestacionaria lo cual implica que el plano de su órbita coincide con el
ecuador terrestre y que su velocidad de rotación coincide con la velocidad de rotación de la
Tierra, de modo que siempre permanece sobre un mismo punto de la Tierra a una altura
aproximada de 36,000 kilómetros desde la superficie terrestre. La misión GOES es operada por
la Administración Nacional del Océano y la Atmósfera de los Estados Unidos (NOAA, por sus
siglas en inglés) y mantiene dos satélites operativos referidos comúnmente como GOES-ESTE
(ubicado sobre el Atlántico, en la longitud 75°W) y GOES-OESTE (ubicado sobre el Pacífico, en
la longitud 135°W).
Los satélites actuales de esta misión tienen dos sensores principales con operación individual
uno para “imágenes” y otro para “sondeos”. El instrumento para imágenes es un radiómetro con
cinco canales (cuatro en la ventana del Infrarrojo y uno en la ventana visible), diseñado para
medir la radiación emitida y la energía reflejada por los diferentes cuerpos y materiales que se
encuentran en las áreas de muestreo con una cierta resolución espacial.
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En el caso particular de este trabajo se plantea utilizar las imágenes generadas en el canal
infrarrojo número 4 (o infrarrojo térmico), que son comúnmente referidas como imágenes
infrarrojas.
4.2
Imágenes Infrarrojas
Estas imágenes se generan a partir de la detección de la radiación emitida por los cuerpos
presentes en el área de muestreo, como todos los objetos cuya temperatura se encuentra por
encima del cero absoluto emiten en la porción infrarroja del espectro electromagnético,
entonces es posible asociar una imagen infrarroja con la temperatura relativa de los objetos
que en ella aparecen, además como se trata de emisión de radiación y no de luz del sol
reflejada, la adquisición de este tipo de datos no está condicionada a la presencia de luz visible
ni se ve afectada por el ángulo de incidencia de los rayos solares.
4.3
Resolución de las imágenes
Cuando se habla de la resolución en las imágenes de satélite es importante aclarar a que tipo
de resolución se está haciendo referencia ya que existen cuatro tipos:
1) Resolución Espacial: es el área del suelo (o de la nube) que puede ser representada
por cada píxel de la imagen. Esto determina el tamaño del objeto más pequeño que
puede ser “visto” por el sensor, de forma tal que imágenes con mayor resolución
espacial proveen mayor detalle en la “forma” del los objetos que se visualizan en ella.
En el caso de las imágenes infrarrojas propuestas en este trabajo, la resolución espacial
es de 4 km en el punto subsatélite.
2) Resolución Radiométrica: determina que tan bien puede un sensor distinguir entre
objetos que reflejan la luz o emiten radiación en forma muy similar, entre mayor es esta
resolución más fácil es diferenciar objetos con características de reflexión o emisión
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similares. En el caso de las imágenes infrarrojas su resolución radiométrica es de 8 bits
o 256 niveles.
3) Resolución Espectral: son los intervalos específicos de longitud de onda que pueden
ser detectados por un sensor. Los instrumentos de percepción remota multiespectrales
miden la cantidad de energía reflejada o emitida en varios puntos discretos, o bandas,
del espectro electromagnético. Esta resolución se mide normalmente por el número de
bandas y el rango que éstas abarcan. En el caso del sensor de imágenes de GOES son
cinco bandas.
4) Resolución Temporal: es la frecuencia con que se obtiene una imagen de la misma
área de la tierra, en el caso de las imágenes infrarrojas se obtiene una imagen cada 15
minutos.
Como se mencionó en la sección anterior, las imágenes infrarrojas no dependen de la
presencia de luz visible y esto tiene una implicación directa en cuanto a la disponibilidad de
imágenes durante las 24 horas del día.
4.4
El sitio de Internet de la NASA y la descarga de imágenes de satélite
Para utilizar las imágenes de satélite que se generan en tiempo real existen diferentes fuentes,
una de ellas puede ser la obtención de imágenes a través de una estación terrena que recibe la
información directamente del satélite, otra opción es acceder a los archivos de imágenes que
se manejan a través de Internet.
En este trabajo se utiliza la opción de acceder a las imágenes publicadas en el sitio de Internet
de la Oficina de Ciencias de la Tierra de la Administración Nacional Aeronáutica y Espacial de
los Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés), en su página correspondiente a la sección
interactiva de imágenes de la composición global, el sitio en cuestión es:
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http://wwwghcc.msfc.nasa.gov/GOES/globalir.html
Este sitio ofrece la opción de guardar la configuración que uno requiere para obtener siempre la
imagen con las mismas características y representando la misma área, ya que el dominio total
que se oferta para obtener un recorte específico es resultado de un mosaico formado con todas
las imágenes disponibles de los diferentes satélites a los que ellos tienen acceso. En este caso
el recorte de imagen que se utiliza se encuentra centrada en la latitud 22° N y la longitud 94°
W, de la banda infrarroja, con el mapa de los continentes sobrepuesto en color blanco y con un
tamaño de imagen de 600x400 píxeles. Estas características se resumen con la siguiente línea:
http://wwwghcc.msfc.nasa.gov/cgi-bin/get-goes?satellite=Global%20Composite&lat=22&lon=94&zoom=1&info=ir&quality=100&mapcolor=white&width=600&height=400
En la siguiente figura se presenta un ejemplo del tipo de imagen que se obtiene con la
instrucción antes mencionada, tecleada directamente en el explorador de Internet.
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Fig. 4.1. Ejemplo de la obtención de una imagen de satélite en la ventana infrarroja
a través del sitio web de la NASA.
Una vez definido el tipo de imagen que se pretende utilizar en el sistema se procedieron a
generar los programas que permiten automatizar el proceso de obtención de las imágenes en
tiempo real.
4.5
Automatización del proceso de obtención de la imagen de satélite
Se generó un proceso por lotes que utiliza el software curl para solicitar al servidor de la NASA
la generación de la imagen que hemos elegido utilizar (la que se describe en la sección
anterior).
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Curl es una herramienta que se corre desde la línea de comandos y que sirve para transferir
archivos con la sintaxis URL, soportando diferentes protocolos de conexión y comunicación
como es FTP, FTPS, HTTP, HTTPS, SCP, SFTP, entre otros.
URL significa Uniform Resource Locator, es decir, localizador uniforme de recurso. Es una
secuencia de caracteres, de acuerdo a un formato estándar, que se usa para nombrar
recursos, como documentos e imágenes en Internet, por su localización.
El URL es la cadena de caracteres con la cual se asigna una dirección única a cada uno de los
recursos de información disponibles en la Internet. Existe un URL único para cada página de
cada uno de los documentos de la World Wide Web.
El URL de un recurso de información es su dirección en Internet, la cual permite que el
navegador la encuentre y la muestre de forma adecuada. Por ello el URL combina el nombre
del servidor que proporciona la información, el directorio donde se encuentra, el nombre del
fichero y el protocolo a usar para recuperar los datos.
En la sección anterior se mostró la página de Internet que se muestra como resultado de
teclear en el explorador de Internet el comando para generar la imagen elegida, esta página
tiene asociado un código que incluye información de la ubicación del archivo temporal que se
generó en el servidor de la NASA para mostrarnos la imagen recortada.
El código fuente de la página mostrada es el siguiente:
<HTML>
<HEAD>
<TITLE>NASA/MSFC Interactive GOES Data Selector</TITLE>
<META HTTP-EQUIV="Cache-Control" CONTENT="no-transform">
</HEAD>
<BODY BGCOLOR="#FFFFFF">
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<IMG SRC="/GOES/GOES23152007351WcOYZ1.jpg" WIDTH="600" HEIGHT="400"> </A>
<BR><IMG SRC="/GOES/colorbarhor.gif" WIDTH="595" HEIGHT="90"
</BODY>
</HTML>
La línea marcada en color rojo contiene, entre otras cosas, el nombre de la imagen que fue
generada y que se guardó temporalmente en un directorio del disco duro del servidor de la
NASA, este nombre cambiará con cada nueva solicitud, por lo que es necesario obtenerlo cada
vez para poder generar las instrucciones con la que se copiarán en forma automática la imagen
al disco duro del servidor local.
Es importante aclarar que la liga con la que se genera la imagen es ligeramente distinta si se
teclea directamente en el explorador de Internet que si se utiliza asociada al comando Curl
desde un archivo de comandos, la línea que aparece en el archivo batch es la siguiente:
Curl –f "http://www.ghcc.msfc.nasa.gov/cgi-bin/get-goes?satellite=Global%%20Composite&lat=22&lon=94&zoom=1&info=ir&quality=100&mapcolor=white&width=600&height=400">imagen.txt
Como se puede ver a línea anterior termina con >imagen.txt, esto mandará el código fuente en
lenguaje HTML, que se mostró en el ejemplo anterior, a un archivo de texto plano de nombre
imagen.txt, que funcionará como un archivo de entrada para programas posteriores que
buscarán el código IMG SCR para tomar de esa línea el nombre de la imagen y generar la
instrucción que bajará una copia de la imagen al disco duro del servidor local, la instrucción
mencionada es la siguiente:
wget http://www.ghcc.msfc.nasa.gov/GOES/GOES23152007351WcOYZ1.jpg
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Donde la sección marcada en rojo cambiará continuamente. Es importante resaltar que wget es
otra herramienta de software libre que permite la descarga de contenidos desde servidores web
a través de comandos en línea.
4.6
Ejemplo de la superposición
Una vez que se obtiene una copia de la imagen de satélite deseada el proceso siguiente es
generar la combinación de ésta con los mapas de alertas del SIAT-CT, para lograr esto se
utilizan tres librerías que hacen lo siguiente:
gifsicle --crop 0,0-578,436 mapaC01.gif > salida0.gif
Recorta la imagen que corresponde al mapa de alertamiento
gifsicle --transparent=#FFFFFF salida0.gif > salida1.gif
Convierte en transparente todo lo que es blanco en la imagen del mapa de alertamiento
convert Satelite0.jpg Satelite1.gif
Convierte la imagen de satélite de formato JPG a formato GIF
composite -geometry -09-20 salida1.gif Satelite1.gif mapaS.gif
Genera la superposición de las dos imágenes, la de satélite con la que representa el mapa de
alertamiento con sus recientes modificaciones.
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En las siguientes figuras se muestra un ejemplo de las imágenes superpuestas que genera el
sistema en forma automática:
Fig. 4.2. Ejemplo de la superposición de los contornos de alertamiento del SIAT-CT sobre la
imagen de satélite del huracán Rita del 23 de septiembre de 2005.
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Fig. 4.3. Ejemplo de la superposición de los contornos de alertamiento del SIAT-CT sobre la
imagen de satélite de la tormenta tropical Alvin, el 29 de mayo de 2007.
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LOS PRONÓSTICOS DE LLUVIA
Los efectos a causa de los ciclones tropicales son debidos principalmente a los vientos, el
oleaje y la precipitación. En el presente trabajo se indica el procedimiento seguido para obtener
un pronóstico de lluvia acumulada (promedios en 24 horas), debido a la presencia de un ciclón
tropical utilizando el método de ciclones tropicales análogos.
Fig. 5.1. Efectos provocados por la lluvia del ciclón tropical Stan en Chiapas
durante el año de 2005.
5.1 Conformación de una base de datos de precipitación sobre México
Con el fin de obtener una base de datos de precipitación (lo más completa posible) para la
República Mexicana que abarque por lo menos los últimos 50 años y que tenga incluida la
mayoría de las estaciones meteorológicas y climatológicas presentes en territorio nacional, se
conjuntaron cuatro bases de datos para obtener una base única con archivos por año y con
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formato estándar, las bases de datos que se usaron son: 322 estaciones del DAT322
(comprende información de 1901-1998), el SICLIM (1921-1990), ERICII (1990-1995) y una
base de datos del SMN (1995-2003).
Como los datos del SICLIM están reportados en decenas de milímetro se tuvo que dividir entre
10 para obtener el valor de la lluvia en mm. Cuando se presentaron estaciones repetidas, en
cualquiera de las bases de datos, entonces sólo se consideró una de ellas, en este caso la que
contará con información más completa.
Los datos de precipitación más recientes, correspondientes al periodo 2002-2006 fueron
obtenidos de la base de datos del clima con carácter oficial en México la cual es operada por el
SMN en el sistema clima computarizado (CLICOM). Esta base de datos contiene la información
registrada en la red de estaciones climatológicas convencionales, donde son medidas distintas
variables como presión, humedad, precipitación, viento, radiación, temperatura entre otras. El
formato de origen de estos archivos fue modificado con un programa que facilitó el orden y la
captura de datos para optimizar la lectura de información de programas posteriores.
Los archivos en el formato final (base de datos 1954-2006) deben contener la siguiente
información año, mes, clave, nombre de la estación, estado, latitud, longitud, altitud,
precipitación diaria del dia1, dia2…, dia31. Algunos archivos obtenidos de CLICOM no
presentaron algunos de estos parámetros, como la clave o las coordenadas de ubicación de la
estación, este último indispensable para la ejecución de programas posteriores, por lo que se
procedió a realizar lo siguiente:
Se diseñó un programa que obtuviera, a partir de una serie de archivos, las coordenadas de un
gran número de estaciones y así conformar una pequeña base de datos de claves y
ubicaciones.
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Lo siguiente fue completar los archivos que carecían de las coordenadas de ubicación de las
estaciones, con la base anterior y para ello se diseño el programa completa_coordenadas.f.
Por último, los archivos con información completa se modificaron en formato y en extensión
para conformar la base de datos 2002-2006 (base1), esto se realizó con el programa
formato_dat.f.
5.2 Obtención y lectura de los datos de posición e intensidad de un ciclón tropical
El Centro Nacional de Huracanes (NHC, por sus siglas en inglés) de Miami, Florida, es un
organismo internacional que emite avisos o boletines, relacionados a la presencia de ciclones
tropicales, que contienen la siguiente información: posición actual y el radio del viento de 34
nudos del ciclón, viento máximo sostenido, pronóstico de las posibles posiciones y del radio de
los vientos de 34 nudos que pudieran tener los ciclones a determinadas horas (12, 24, 36, 48 y
72 hrs) tanto para la cuenca del Océano Atlántico como la del Océano Pacífico del Noreste.
Es con base en estos boletines como se inicia el proceso para pronosticar la lluvia. Los avisos
emitidos por el NHC se traen o recuperan de la dirección ftp:
ftp://ftp.nhc.noaa.gov:21/pub/products/nhc/marine/
Para lograr traer los archivos de los avisos se utiliza la utilidad de red wget con la cual se
recuperan archivos de la web que usan los protocolos http y ftp, esta es similar a la utilidad ftp
sólo que tiene la ventaja de no trabajar en forma interactiva con lo cual se puede dejar el
proceso trabajando aún después de haber salido del sistema, otra ventaja que presenta es que
la recuperación de archivos es recurrente por lo que en caso de que se pierda la conexión por
unos instantes el archivo que se estaba bajando continua recuperándose a partir de donde se
quedo la última vez después de que se haya reestablecido la conexión.
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Se procesan los avisos emitidos por el NHC para obtener la información necesaria para realizar
el pronóstico de lluvia; los avisos corresponden al Océano Pacífico y Atlántico y, los archivos
tienen extensión *.epac y *.atl respectivamente.
Los datos que se extraen corresponden a la posición (latitud, longitud) pronosticada del ciclón a
las 00Z, el nombre del fenómeno y la fecha de emisión del aviso.
5.3 Obtención de los archivos de trayectorias de tormentas tropicales y huracanes
para la búsqueda de ciclones análogos
Esta base de datos contenía la información de diversas variables para días en los cuales
existió la presencia de ciclones tanto en el Océano Pacífico como en el Océano Atlántico para
los años 1954-2006, por lo cual, se descargó la información de estos años. Estos archivos se
descargaron de la siguiente página: http://www.weather.unisys.com/hurricane/index.html. Esta
página proporciona acceso a una gran cantidad de información concerniente a huracanes que
se han presentado en Océano Atlántico, Pacífico e Índico, incluyendo cartas de trayectorias de
tormentas anexadas a tablas de bases de datos con información de estas trayectorias. Además
en este mismo enlace se encuentran otras herramientas útiles como lo pueden ser imágenes
satelitales actuales de los trópicos para el Océano Pacífico y Atlántico, pronósticos de modelos
para aviación para la región del Atlántico y un archivo de alertas tropicales. En este caso se
tomaron los archivos de trayectoria de depresiones tropicales, tormentas tropicales y huracanes
ya que contienen la información de las fechas en las cuales estos fenómenos se encontraban
presentes en ambos océanos.
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5.4 Generación de pronósticos de lluvia utilizando el método de ciclones tropicales
análogos
Para determinar la lluvia pronosticada a causa de algún ciclón tropical primero se hace la
comparación de la posición pronosticada a las 00Z del ciclón actual con la de todos los ciclones
históricos a la misma hora, estos se encuentran dentro de una base de datos generada por la
NOAA denominada HURDAT, en dicha base se detalla información referente a los ciclones del
periodo 1851 al 2003 para el Océano Atlántico y de 1949 al 2003 para el Océano Pacífico.
Como filtro sólo se consideran ciclones cuya magnitud de viento sea mayor o menor a 30
nudos y que no se encuentren más de 2.5° de latitud o de longitud de la posición del ciclón
actual (del pronóstico de las 00Z). Esto se obtiene con la aplicación de un programa, el cual
genera un listado de los huracanes con sus fechas de ocurrencia que cumplen con dichas
consideraciones.
En función de las fechas de los huracanes coincidentes se extrae, de la base de datos de lluvia
por año, la información de precipitación de cada una de las estaciones. Finalmente se obtiene
un valor promedio y la desviación estándar para el caso de lluvias en áreas de un grado de
longitud por un grado de latitud sobre territorio mexicano.
Una vez que se han calculado los valores de la lluvia pronosticada estos son representados en
forma gráfica usando el paquete GrADS (Grid Analysis and Display System). En las figuras 5.2
y 5.3 se presentan los resultados obtenidos para el caso dos ciclones tropicales distintos.
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Fig. 5.2: Mapa de alertamiento por lluvia para el caso de los ciclones análogos a la depresión
tropical Stan del 5 de octubre de 2005.
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Fig. 5.3: Mapa de alertamiento por lluvia para el caso de los ciclones análogos al huracán
Henriette del 5 de septiembre de 2007.
Como se puede apreciar en las figuras 5.2 y 5.3, se han seleccionado los colores azul, verde,
amarillo, naranja y rojo para denotar las áreas de alertamiento por la precipitación pluvial
asociadas al ciclón tropical. Se propone que estas áreas sean complementarias a las áreas
determinadas por las tablas y se consideren en la emisión de los boletines del SINAPROC.
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A modo de comparación, en la figura 5.4 se presenta el pronóstico de precipitación asociado a
los ciclones tropicales análogos para el paso de un ciclón que se encuentra al norte de la
Península de Yucatán, con coordenadas 24.4 N y 88.7 Oeste, e intensidad de 120 nudos (caso
análogo al huracán Iván el 15/septiembre/2004). En el noroeste de la Península de Yucatán se
espera el máximo de precipitación ocasionada por Iván. En la parte sur de Chiapas también se
esperan valores elevados de 20 a 30 mm mientras que al norte y sur del mismo estado las
lluvias serían moderadas, en tanto que Guerrero, Oaxaca, Tabasco y parte de Campeche
también se ven afectados con posibles lluvias entre 5 y 10 mm. En la
región noreste y
noroeste del país no se esperan lluvias y en el resto la lluvia va a ser ligera.
Fig. 5.4: Lluvia pronosticada para el día 15-09-04 por efecto del huracán Iván. En este caso la
lluvia se está representada por contornos.
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Otro pronóstico se presenta en la Figura 5.5, el cual un ejemplo para el día 14 de septiembre
de 2004, contando además con la imagen de satélite del huracán y con la verificación de la
lluvia en forma gráfica utilizando el histograma de una estación meteorológica en Mérida,
Yucatán.
A)
B)
C)
Fig. 5.5: A) Ejemplo de un pronóstico estadístico de lluvia acumulada en 24 horas (en mm)
provocada por el huracán Iván el día 14 de septiembre de 2004 centrado a las 00Z horas, es
decir, centrado el día 13 de septiembre a las 6:00 pm hora local. B) Imagen de satélite del
huracán Iván. C) Registro de lluvia en la estación meteorológica automática del Servicio
Meteorológico Nacional en Mérida, Yucatán.
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5.5 Obtención de pronósticos de lluvia de la página del Servicio Meteorológico
Nacional
De forma complementaria a los alertamientos por lluvias de los ciclones tropicales análogos,
también se considera importante el incluir la información que emite el Servicio Meteorológico
Nacional a través de su boletín meteorológico general, el cual se descarga en forma automática
y directamente de la página web:
http://smn.cna.gob.mx/boletin/hmbol.html
A continuación se presenta una vista de la tabla del pronóstico de lluvias suponiendo la
existencia de un ciclón tropical en el Golfo de México:
Pronóstico de lluvias emitido por el SMN
Pronóstico de lluvias máximas en milímetros
acumuladas en 24 horas
Validez de las 09 horas del día 19 a las 09 horas del día 20 de
septiembre
Lluvias
Intensas
Estados
Veracruz y Tamaulipas.
Mayores de 70 mm
Muy Fuertes
Puebla e Hidalgo.
De 50 a 70 mm
Fuertes
Tabasco, Campeche, Chiapas y Oaxaca.
De 20 a 50 mm
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Moderadas
San Luis Potosí, Guanajuato y Tlaxcala.
De 10 a 20 mm
Ligeras
Quintana Roo, Guerrero y Yucatán.
De 5 a 10 mm
Escasas
Distrito Federal, Estado de México y Morelos.
Menores de 5 mm
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Como parte importante en el desarrollo, puesta en marcha y divulgación de las nuevas
herramientas del SIAT-CT, se requiere el uso de una página web donde se presenten en
tiempo real cada una de las herramientas señaladas en las secciones anteriores. Esta página
web es de actualización automática, esto se refiere a que las herramientas se ejecutan
constantemente durante la temporada de huracanes (junio a noviembre) y, en caso de que uno
o más sistemas ciclónicos se desarrollen en el Océano Atlántico y/o en el Océano Pacífico del
Noreste, se descarga en forma automática la información más importante para la elaboración
de los mapas, imágenes, tablas, etc., y de este modo el personal encargado de emitir los
pronósticos oficiales del SINAPROC cuente con la información de un modo expedito.
Cabe señalar algunas recomendaciones para la instalación y puesta en marcha de las
herramientas:

Se recomienda que el equipo de cómputo que ejecute las labores de descarga de
información, elaboración de tablas, mapas y figuras, sea independiente del servidor
donde se muestre la página web. Esto debido a que las tareas y el software que se
ejecutan para la realización de las tablas, mapas y figuras, puede intervenir con las
labores propias del servidor, sobre todo si este último da servicio a un número grande
de usuarios. El equipo de cómputo que ejecute las herramientas del SIAT-CT, tendrá
sólo
permiso
de
escritura
automática
en
las
carpetas
que
correspondan
específicamente a la página que divulga los resultados de estas herramientas.

La página web de las herramientas del SIAT-CT deberá tener un acceso controlado a
través de un login y una contraseña, además de que se debe llevar un registro de los
usuarios que ingresen, esto para mantener un control sobre la divulgación de la
información presentada.

Los posibles nuevos usuarios de las herramientas del SIAT-CT, deberán tener una
capacitación previa a su uso, que se puede presentar en una clase de unos 30 minutos.
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A continuación se presentan una serie de imágenes que muestran parte de la estructura de la
página web y de sus componentes principales:
Fig. 6.1: Vista del índice de la página principal que contiene los productos elaborados por las
herramientas automatizadas del SIAT-CT.
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Fig. 6.2: Vista de la sección donde se muestran los ciclones presentes en toda la región
ciclónica de los Océanos Atlántico y Pacífico del Noreste.
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Fig. 6.3: Vista de la sección donde se muestra la imagen de satélite más reciente con la
superposición de los avisos de los contornos del SIAT-CT y la división política de México.
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Fig. 6.4: Vista de la sección donde se muestran los alertamientos propuestos utilizando el
método de la lluvia producida por ciclones históricos análogos.
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Fig. 6.5: Vista de la sección donde se muestra la tabla del pronóstico emitido por el Servicio
Meteorológico Nacional a través del Boletín Meteorológico General para el caso supuesto de
un ciclón tropical ingresando al país por el Golfo de México.
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CONCLUSIONES
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A partir de su implementación, el Sistema de Alerta Temprana de Ciclones Tropicales (SIATCT) ha permitido una mejor preparación de todos los sectores involucrados ante la llegada de
un ciclón tropical a nuestro país, lo cual se ha reflejado en la reducción de pérdidas de vidas
humanas, la mejor coordinación de las autoridades, las organizaciones y la población en
general, así como la mejor organización de las actividades de recuperación una vez que el
fenómeno ha dejado de representar peligro para el país.
El SIAT-CT es un sistema que se encuentra en una evolución constante. Hasta el día de hoy
se han desarrollado dos versiones, además se ha implementado en tiempo real de un sistema
de cómputo que automatiza la elaboración de los mapas y divulga los resultados a través de
una página web de consulta restringida, para usuarios autorizados a través de una clave de
ingreso y su contraseña, lo que ha colaborado de manera importante para la elaboración de los
boletines de alertamiento por ciclón tropical emitidos por el SINAPROC durante las temporadas
ciclónicas de 2005, 2006 y 2007.
Una de las deficiencias más importantes del SIAT-CT ha sido la falta de mapas de alertamiento
por precipitaciones pluviales, ya que se pueden dar lluvias torrenciales asociadas a las bandas
nubosas del ciclón aún a distancias considerables del centro del fenómeno. Considerando que
esta deficiencia requiere ser superada cuanto antes, se ha desarrollado una nueva herramienta
de alertamiento por lluvia ciclónica basada en las precipitaciones de ciclones históricos que se
aproximen en intensidad y posición al fenómeno presente. Los alertamientos desplegados por
esta herramienta se presentan utilizando el código de colores acostumbrado: azul, verde,
amarillo, naranja y rojo. Previo a la utilización de los alertamientos por lluvia en tiempo real, se
requiere de un período de consulta y evaluación durante la primera parte de la temporada
ciclónica del 2008. Como complemento a los mapas de alertamiento por precipitación, se
incluye la información de los pronósticos publicados en el Boletín Meteorológico General del
Servicio Meteorológico Nacional, el cual se descarga y se despliega dentro de la página del
SIAT-CT.
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Con la idea de realizar evaluaciones inmediatas de las áreas de alertamiento dibujadas
utilizando las tablas del SIAT-CT, se ha desarrollado una herramienta que combina los
contornos de estas áreas con la imagen satelital del ciclón (o ciclones) correspondiente(s). Así,
en un tiempo muy breve, se podrán estimar ampliaciones o recortes a las áreas dibujadas, todo
ello con una metodología objetiva y con una mayor certeza de la situación presente durante la
amenaza que representa la aproximación del ciclón tropical.
Para observar todos los ciclones tropicales presentes en ambas cuencas de interés (Océanos
Atlántico y Pacífico del Noreste), se ha implementado la elaboración de mapas que contengan
todo el dominio tropical de interés para el área AR-IV: desde la región oeste de África
(meridiano 10 Oeste), hasta el Océano Pacífico Central (meridiano 150 Oeste).
Como parte de la evolución futura del SIAT-CT, se propone la elaboración de mapas de peligro
por oleaje y marea de tormenta, pues estos efectos aún no han sido contemplados, además de
cruzar la información de los peligros asociados con el fenómeno atmosféricos (lluvia, viento y
oleaje), con la vulnerabilidad local a la mejor resolución posible (municipio o menor), con el fin
de tener mapas de riesgo elaborados en tiempo real y adaptados lo mejor posible al fenómeno
y condiciones presentes. Un avance de esta naturaleza haría del SIAT-CT un sistema que
cumpla completamente con la labor necesaria en los casos de emergencias asociadas a los
ciclones tropicales que amenacen a México.
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