Visualizar - Biblioteca digital INIFAP

Red de estaciones
climatológicas automatizadas
en el estado de Oaxaca
Lic. Verónica MARILES FLORES1
Dr. Miguel Ángel CANO GARCÍA2
M.C. Ernesto BRAVO MOSQUEDA1
M.C. Poririo LÓPEZ LÓPEZ3
M.C. Luis Humberto MACIEL PEREZ4
M.C. Miguel Ángel GONZÁLEZ GONZÁLEZ4
Ing. Luis Antonio GONZÁLEZ JASSO4
1. Investigadores del Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca
2. Director de Planeación y Desarrollo del CIR-Pacíico Sur
3. Jefe del Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca
4. Investigadores del Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores Remotos
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
Centro de Investigación Regional Pacíico Sur
Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca.
Santo Domingo Barrio Bajo Etla, Oaxaca, México.
Diciembre, 2013
i
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales,
Agrícolas y Pecuarias
Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina
Delegación Coyoacán, C. P. 04010 México D. F. Teléfono (55) 3871-8700
“Red de estaciones climatológicas automatizadas
en el estado de Oaxaca”
ISBN 978-607-37-0185-3
Primera Edición 2013
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, por registro
u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la Institución.
La cita sugerida para esta obra es:
Mariles, F. V.; Cano G. M.A., Bravo M.E., López L.P., Maciel P. L.H, González G. M.A. y
González J. L.A. 2013. Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de
Oaxaca. Folleto Técnico No. 41. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas
y Pecuarias. Centro de Investigación Regional Pacíico Sur. Campo Experimental Valles
Centrales de Oaxaca. Santo Domingo Barrio Bajo, Etla, Oax. México. 18 p.
ii
Contenido
I. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
II. COBERTURA GEOGRÁFICA DE LAS ESTACIONES . . . . . . 3
III. REGISTRO Y TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN . . . . . . . 6
3.1. La estación climatológica automatizada . . . . . . . . . . . 6
3.2. Acceso a la información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
III. APLICACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
V. BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
iii
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
I. INTRODUCCIÓN
Las estaciones climatológicas automatizadas, proveen información de clima de manera oportuna
pues ésta se transmite vía internet casi en tiempo real. El INIFAP administra la red nacional de
estaciones climatológicas automatizadas a través del Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores
Remotos, localizado en el Campo Experimental Pabellón en Aguascalientes, Aguascalientes.
En el estado de Oaxaca, el INIFAP inició la instalación de estaciones en el 2007 con recursos
provenientes de los programas de la SAGARPA y administrados por la Fundación Produce
Oaxaca, A.C. (FPO) con la adquisición, instalación y puesta en marcha de diez estaciones. En
los años siguientes, con inanciamiento de la FPO el número de estaciones se incrementó hasta
llegar a 47 estaciones que se encuentran operando al mes de noviembre de 2013 con una
cobertura en todas las regiones del estado. Dentro de estas estaciones se encuentran incluidos
equipos adquiridos con recursos de un convenio SAGARPA-INIFAP-Agroindustria Cañera-IICA y
con recursos iscales del propio INIFAP.
Aún cuando la extensión del estado requiere de una cobertura más intensa de estaciones para
cubrir de manera adecuada la variabilidad espacial de variables como la lluvia, el número actual
es mayor al de otros estados de la república con dimensiones similares.
El efecto del clima sobre el comportamiento de las plantas es conocido desde hace mucho tiempo
y por ello el registro de variables como: temperatura, precipitación, radiación solar, evaporación,
humedad relativa, velocidad y dirección del viento, ha sido una actividad muy importante (Warren,
1920; Ortiz, 1987).
Una de las aplicaciones más importantes del registro de las variables climáticas es la estimación
de la demanda de agua por los cultivos, con lo cual es posible incrementar la productividad de las
1
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
plantas al proveerles el agua necesaria en cantidad y en tiempo para expresar su mayor potencial
de producción (Dorenboos y Pruitt, 1977). Las variables como la radiación solar, temperatura,
evaporación y velocidad del viento se utilizan para estimar la cantidad de agua que la planta
requiere.
Otras aplicaciones incluyen la estimación de la estación de crecimiento de los cultivos a partir del
análisis de la temperatura y su conversión a unidades calor o unidades frío (Weinberger, 1948;
Byrne y Bacon, 1992; Rouse y Sherman, 2003; Vázquez et al., 2008).
El control de plagas (insectos, enfermedades, malezas) también es un área en la que la aplicación
de los datos de clima juega un papel importante (Herms, 2004; Kowalsick, Thomas, y Clark,
2006). Uno de los ejemplos más antiguos es el pronóstico del tizón tardío Phytophthora infestans
(Mont.) De Bary en papa a partir de datos de lluvia, temperatura y humedad relativa (Cook,
1949; Krause, Massie y Hyre, 1975; Bruhn y Fry 1981; Hartill et al. 1990). Dentro de los impactos
más importantes de este tipo de modelos se encuentra la reducción del uso de agroquímicos al
recomendar aplicaciones sólo en los momentos en que las condiciones climáticas son favorables
para el desarrollo de este hongo, en lugar de realizar aplicaciones periódicas sin importar las
condiciones climáticas imperantes.
En la actualidad se cuenta con varios modelos que utilizan los datos de clima para inferir
condiciones de cultivos y/o plagas, generando sistemas de “alerta” que apoyan en la toma de
decisiones oportunas relacionadas con la protección de cultivos.
El Sistema de Alerta Fitosanitaria del estado de Guanajuato (SIAFEG) contiene información
sobre: problemas itosanitarios como el modelo de alerta itosanitaria para mosca pinta en caña
de azúcar. Estudios de riesgo y monitoreo en los cultivos de maíz, frijol, trigo y brócoli (SIAFEG,
2
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
2011). El modelo para la programación del riego en papa vía internet, “irrimodel” se encuentra en
la fase de validación en el Valle del Fuerte en Sinaloa (Fundación Produce Sinaloa, 2011).
El insumo principal y más importante de los modelos son los datos. En este sentido, las estaciones
climatológicas son la fuente de estos datos y su información histórica tiene un valor incalculable.
En México, las estaciones climatológicas han generado información que se encuentra registrada
en publicaciones como las de: Serrano et al. 2005; Serrano et al., 2006 y Serrano et al., 2007.
Recientemente, la disponibilidad de tecnología que registra y transmite datos de manera
automática permite que se cuente con datos en internet que pueden utilizarse en modelos de
simulación para mejorar las condiciones de protección y de incremento en la productividad de los
cultivos. Un ejemplo de este tipo de datos, lo constituye la red nacional de estaciones estatales
agroclimatológicas, administrada por el Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores Remotos
del INIFAP (INIFAP, 2013).
II. COBERTURA GEOGRÁFICA DE LAS ESTACIONES
El número de estaciones por región se muestra en el Cuadro 1 en el que se puede observar
que la región de Tuxtepec tiene el mayor número de estaciones mientras que en el Bajo Mixe
solamente se cuenta con una estación. En ésta última región se tenían inicialmente instaladas
3 estaciones pero debido a problemas de transmisión de datos por deiciente señal de radio,
estas estaciones debieron de ser desinstaladas y ubicadas en lugares con mejor comunicación.
Aunque en la región de la Cañada también se tienen pocas estaciones, su extensión es menor
a la de las otras regiones. En el resto de las regiones se tiene un número similar de estaciones.
3
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Región
Estaciones
Bajo Mixe
1
Cañada
4
Costa
8
Istmo
7
Mixteca
8
Tuxtepec
11
Valles Centrales
8
Total
47
Cuadro 1. Número de estaciones por región
La distribución espacial de las 47 estaciones instaladas en el estado se muestra en la Figura 1.
Aunque se tiene un buen número de estaciones instaladas, se puede apreciar que existen áreas
en donde se requiere ampliar la red con el objeto de poder realizar interpolación de información
a nivel estatal. En las regiones de la Sierra Norte y la Sierra Sur es donde se requiere reforzar la
red y también en la parte del Istmo húmedo. Sin embargo, estas áreas son más difíciles de cubrir
pues la orografía existente diiculta sobremanera la comunicación entre las estaciones.
Es importante señalar que las estaciones actuales se localizan principalmente en regiones con
actividades agrícolas importantes, de tal manera que se tienen deiciencias de información
en áreas cubiertas con vegetación de selva y de bosque. Se requieren entonces esfuerzos
importantes para ampliar la cobertura de las estaciones en éstas áreas en las que el conocimiento
de las variables climáticas es importante para realizar estimaciones de balances hidrológicos a
nivel de cuencas hidrográicas.
4
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
5
Figura 1. Cobertura geográica de las estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca.
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
III. REGISTRO Y TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN
3.1. La estación climatológica automatizada
Una estación climatológica automatizada se compone de sensores instalados en una estructura
de tubos galvanizados, además de una Unidad Transmisora de Radio (UTR) y una celda solar
para abastecer de energía al UTR. En la Figura 2, se muestra la estación localizada en San
Pedro Tapanatepec, Oaxaca. En ésta igura, se muestra en primer plano el pluviómetro y al fondo
en la parte baja el sensor de radiación solar, en la parte media el sensor de radiación y en la
parte superior el sensor de velocidad y dirección del viento, además de la Unidad Transmisora de
Radio (UTR). Los sensores envían los datos registrados por medio de cables a la UTR y ésta a
su vez mediante señales de radio transmite la información a una unidad concentradora o base en
Figura 2. Estación automatizada instalada en San Pedro Tapanatepec, Oaxaca.
6
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
la cual se procesa toda la información y inalmente se hace accesible a los usuarios vía internet,
mediante procesos que se realizan en el Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores Remotos
localizado en Aguascalientes, Aguascalientes.
3.2. Acceso a la información
El acceso a la información generada por la red de estaciones climatológicas automatizadas, se
logra ingresando a la siguiente página, http://clima.inifap.gob.mx/ la cual es administrada por el
Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores Remotos del INIFAP. Al ingresar a ésta página, se
muestra el país con todas las estaciones instaladas como se puede apreciar en la Figura 3.
Figura 3. Acceso a la red nacional de estaciones climatológicas automatizadas, administrada por el INIFAP.
7
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Para obtener los datos de una estación en particular, se manipulan los controles de acercamiento
en la pantalla hasta que se visualiza la localización de estaciones individuales como se muestra en la
Figura 4.
Figura 4. Estaciones climatológicas automatizadas en la región de los Valles Centrales de Oaxaca.
Al seleccionar alguna estación, aparecen las coordenadas del sitio y para accesar a los datos
se selecciona “más información”. Para la estación localizada en el Campo Experimental Valles
Centrales de Oaxaca, se despliega la siguiente pantalla en la que se muestran los datos
registrados por la estación en los últimos 15 minutos del momento de la consulta, como se
muestra en la Figura 5.
8
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Figura 5. Datos registrados por la estación climatológica instalada en Santo Domingo, Barrio Bajo, Etla, Oaxaca.
9
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Además se tienen opciones para visualizar en forma gráica el comportamiento de las variables
registradas durante el transcurso del día. Para el caso de temperatura, lluvia y humedad relativa
la gráica se muestra en la Figura 6, mientras que la gráica de radiación solar se muestra en la
Figura 7.
Figura 6. Representación gráica de datos registrados por la estación climatológica.
10
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Figura 7. Comportamiento de la radiación solar durante el día.
11
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
El comportamiento de la dirección del viento durante el día también se puede visualizar
gráicamente (Figura 8).
Figura 8. Comportamiento de la velocidad del viento durante el día.
12
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Avanzando sobre la pantalla, se presenta información adicional como los valores promedio,
máximo y mínimo del día y datos del día anterior, de la semana anterior y de lo que va del año y
al inal muestra la opción de consultar datos históricos como se muestra en la Figura 9.
Figura 9. Datos registrados por la estación climatológica instalada en Santo Domingo, Barrio Bajo, Etla, Oaxaca.
13
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Para acceder a los datos históricos es necesario contar con un nombre de usuario y una
contraseña. En caso de no contar con esta información, se puede realizar el registro del usuario
en línea y después el sistema enviará un nombre de usuario y contraseña al correo electrónico
que se le proporcione.
Al seleccionar los datos históricos se selecciona el mes y año de interés y en caso de contar con
datos, se desplegará además de la información de la localización de la estación, los datos diarios
del mes consultado para las siguientes variables.
Precipitación total (mm)
Temperatura máxima (°C)
Temperatura mínima (°C)
Temperatura media (°C)
Velocidad del viento máxima (km/hr)
Dirección de la velocidad máxima del viento (grados azimut)
Velocidad promedio del viento (km/hr)
Dirección promedio del viento (grados azimut)
Radiación Global (w/m2)
Humedad relativa (%)
Evapotranspiración de referencia (mm)
Evaporación potencial (mm)
Adicionalmente se muestran los valores máximos y mínimos durante el mes para temperatura y
velocidad del viento y los datos mensuales para las variables mencionadas, durante el año de
consulta.
El Sistema permite también que la información presentada en pantalla se pueda exportar en
formatos como Excel y pdf para su posterior consulta y análisis.
14
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
III. APLICACIONES
La disponibilidad casi en tiempo real de la información climatológica registrada por las estaciones
es de inicio un elemento muy importante. Sin embargo, el verdadero potencial de ésta información
es su transformación en aplicaciones prácticas a través del uso de modelos.
Los modelos más comunes consisten en la obtención de unidades calor (UC) o grados día
(GD), horas frío y evapotranspiración potencial que se encuentran disponibles en la página.
Conociendo las unidades calor de una zona, se estima de manera coniable la duración de cada
etapa fenológica de un cultivo o la fase de desarrollo de una plaga y se pueden tomar decisiones
acerca de su manejo.
De la misma manera, las horas frío representan información importante sobre todo para predecir
el comportamiento de frutales caducifolios cómo el duraznero.
La evapotranspiración potencial es también esencial para optimizar el uso del agua de riego y
para conocer mediante balances hídricos, el comportamiento de la humedad en el suelo y su
efecto sobre la productividad de los cultivos. La programación del riego es una aplicación que
se basa en el monitoreo de las condiciones de humedad en el suelo (directamente o mediante
simulación de balance hídrico), combinado con valores de radiación solar, temperatura y velocidad
del viento.
Otras aplicaciones que han sido desarrolladas en algunos de los estados consisten principalmente
en la emisión de alertas itosanitarias mediante las cuales se avisa a los productores y técnicos
cuando las condiciones de las variables climatológicas se aproximan a condiciones favorables
para la presencia de alguna plaga o enfermedad. La prevención de heladas también es posible
utilizando modelos que generan alertas cuando la temperatura se aproxima a valores establecidos
15
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
de acuerdo al cultivo.
Con base en lo anterior, se desprende la importancia no sólo de ampliar la cobertura geográica de
la red sino también de asegurar que el mantenimiento preventivo y correctivo sea oportuno para
que no se interrumpa el lujo de datos y las aplicaciones prácticas permitan que la competitividad
de las actividades agropecuarias y forestales se incremente.
También es importante que académicos e investigadores sumen esfuerzos para generar las
aplicaciones que el sector agropecuario y forestal requieren para que el recurso económico y
humano que se ha invertido, produzca impactos tangibles y cuantitativos.
16
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
V. BIBLIOGRAFÍA
Bruhn, J.A., and Fry, W.E., 1981. Analysis of potato late blight epidemiology by
simulation modelling. Phytopathology 71: 612–616
Byrne, D. H., and T. A. Bacon. (1992). Chilling estimation: its importance and
estimation. The Texas Horticulturist 18 (8): 5, 8-9.
Cook, H.T. 1949. Forecasting late blight epiphytotics of potatoes and tomatoes.
J. Agric. Res. 78:545-563.
Doorenbos and Pruitt, 1977. Guidelines for predicting crop water requirements.
FAO Irrigation and Drainage Paper No 24. Rome, Italy. 144 p.
Fundación Produce Sinaloa. 2011. Proponen tecnología para adaptarse al cambio
climático en maíz y frijol. (http://www.fps.org.mx/. Consultado, 3
de julio de 2011)
Hartill, W.F.T., Young, K., Allan, D.J., and Henshall, W.R., 1990. Effects of
temperature and leaf wetness on the potato late blight. N. Z. J.
Crop Hort. Sci. 18: 181–184.
Herms, D. A. 2004. “Using Degree Days and Plant Phenology to Predict Pest
Activity” in: IPM of Midwest Landscapes. MN Agriculture
Experiment Station. 49-59.
INIFAP 2013. Red Nacional de Estaciones Estatales Agroclimatológicas.
Laboratorio Nacional de Modelaje y Sensores Remotos. http://
clima.inifap.gob.mx/redclima/. Consultado 11 de noviembre de
2013).
Ortiz S. C. 1987. Elementos de agro meteorología cuantitativa. Con aplicaciones
en la República Mexicana. Universidad Autónoma de Chapingo.
México. 327 p
Kowalsick, Thomas, and Scott Clark. 2006. Using Growing Degree Days for
17
Red de estaciones climatológicas automatizadas en el estado de Oaxaca
Insect Pest Management. Cornell Cooperative Extension.
Krause, R.A., Massie, L.B., and Hyre, R.A., 1975. BLITECAST: a computerized
forecast of potato late blight. Plant Dis. Rep. 59, 95–98.
Rouse R.E. and Sherman W.E. 2003. Effective chilling temperaturas for low-chill
subtropical peaches. Proc. Fla. State Hort. Soc. 116:42-43
Serrano A.V., Cano G.M., Silva S.M., Medina G.G. y Ruiz C.I. 2005. Estadísticas
climatológicas básicas del estado de Chiapas. Periodo 19612003. Libro Técnico No. 1. INIFAP. Ocozocoautla, Chiapas, Mex.
186 p.
Serrano A.V., Díaz P.G., Lopez L.A., Cano G.M., Baez G.A. y Garrido R.E. 2006.
Estadísticas climatológicas básicas del estado de Oaxaca.
Periodo 1961-2003. Libro Técnico No. 4. INIFAP. Oaxaca, Oax.,
Mex. 272 p.
Serrano A.V., Medina G.G., Díaz P.G., Ruiz C.I. y Cano G.M., 2007. Estadísticas
climatológicas básicas del estado de Guerrero. Periodo 19612003. Libro Técnico No. 7. INIFAP. Oaxaca, Oax., Mex. 233 p.
SIAFEG 2011. Sistema de Alerta Fitosanitaria para el Estado de Guanajuato.
(http://www.siafeg.com/siafeg/siafeg.htm; consultado 3 de julio
2011)
Vázquez G.E., Román A.E. y Ariza F.R. 2008. Fenología y unidades calor de
genotipos de papayo en el Sur de Tamaulipas, Mexico. 2008.
Rev. Fitotec. Mex. Vol 31:3, 45-48.
Warren S.J. 1920. Agricultural Meteorology. The effects of weather on crops.
McMillan Company. New York. 336 p.
Weinberger J.H., 1948. Inluence of temperature following bloom on fruit
development period of Elberta peach. Proc. Am. Soc. Hort. Sci.,
51: 175-178.
18
AGRADECIMIENTOS
La información que se presenta en ésta publicación fue generada mediante el inanciamiento
aportado por la Fundación Produce Oaxaca, A.C.
Centros Nacionales de Investigación Disciplinaria,
Centros de Investigación Regional y
Campos Experimentales
Sede de Centro de Investigación Regional
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria
Campo Experimental
Comité Editorial del Campo Experimental
Valles Centrales de Oaxaca
Presidente
M.C. F. Rafael Rodríguez Hernández
Secretario
M.C. Poririo S. López López
Vocales
M.C. Leodegario Osorio Alcalá
Dr. José Rafael Contreras Hinojosa
M.C. Ernesto Bravo Mosqueda
Comité Editorial del Centro de Investigación Regional
Paciico Sur
Presidente
Dr. René Camacho Castro
Secretario
Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños
Vocales
Dr. Pedro Cadena Iñiguez
Dr. Martín Gómez Cárdenas
M.C. Marino González Camarillo
Dr. Felipe de Jesús Osuna Canizalez
Dr. Carlos Hugo Avendaño Arrazate
Diseño de Portada y Maquetación
Ing. José Miguel Morales Martínez
Código INIFAP
MX-0-250901-52-07-32-09-41
La presente publicación se terminó de imprimir en el mes de diciembre de 2013, en el taller de impresión
COMERCIALIZADORA AZGAD, Aldama #321-A. Col. Jalatlaco, Oaxaca, México. C.P. 68080.
Su tiraje consta de 510 ejemplares.
ISBN 978-607-37-0185-3
Primera Edición 2013