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Convenio de Colaboración: CNA/SMN-UNAM 02-2011
“INTEGRACIÓN DE LOS ATLAS CLIMÁTICOS INSTITUCIONALES”
Atlas Climático Digital de México (versión 2.0)
Segundo informe parcial (noviembre 2011 - febrero 2012)
2
Atlas Climático Digital de México
(versión 2.0)
Segundo informe parcial (noviembre 2011 - febrero 2012)
Lista de participantes 4 1. Introducción 4 Atlas Climático Digital de México v2.0 4 2. Estudio comparativo entre los datos climáticos de la base “MAYA” y los datos climáticos del ACDM 5
Temperatura máxima 5 Temperatura mínima 7 Precipitación 8 Comparación de temperatura máxima mensual, temperatura mínima mensual y de precipitación mensual, con las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0 10 Diagramas de dispersión 12
Histogramas y estadísticas 14 Histogramas de porcentaje acumulado 16 Distribución geográfica 18
3. Validación de nuevos productos integrados con datos de la base “MAYA” y datos del ACDM 20
Períodos de registro de datos climáticos mensuales 20
Metodología y validación de superficies climáticas 21
Comparación estadística Tmáx 21
3
Ejemplos (Spline, Kriging. IDW2 e IDW1) 23
Comparación estadística Tmín 25
Ejemplos (Spline, Kriging. IDW2 e IDW1) 27
Comparación estadística Prec 29
Ejemplos (Spline, Kriging. IDW2 e IDW1) 31
4. Proyectos mxd y bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt de los nuevos productos 34
Metodología de los parámetros bioclimáticos 35 Composiciones cartográficas de parámetros bioclimáticos 38 Sequía meteorológica 39 Metodología de sequía meteorológica 39 Precipitación acumulada mensual 39 Composiciones cartográficas de precipitación acumulada mensual 40 Anomalía de precipitación acumulada 41 Composiciones cartográficas de anomalía de precipitación 41 Porcentaje de precipitación promedio mensual 42 Composiciones cartográficas de porcentaje de precipitación promedio mensual 42 Mapas y meses sobre sequía meteorológica 43
5. Metadatos de los nuevos productos, conforme al estándar FGDC en formatos html y xml 44
Ejemplos de metadatos 44
6. Archivos KML para Google Earth de los nuevos productos 45
Ejemplos nuevas superficies climáticas en el sistema Google Earth 45
4
Lista de participantes
Agustín Fernández Eguiarte Autor
Rosario Romero Centeno Autor
Jorge Zavala Hidalgo Autor
Oscar Calderón Bustamante Programación y sistemas
Monica Anayetzin Mata Cruz Desarrollos SIG
Miguel Ángel Flores Espinosa Desarrollos SIG
Carlos Eduardo Arroyo Cruz Desarrollos SIG
1. Introducción
Atlas Climático Digital de México (versión 2.0)
El Atlas Climático Digital de México v2.0 (ACDM) es un proyecto conjunto entre el Centro de
Ciencias de la Atmósfera de la Universidad Nacional Autónoma de México (CCA) y el Servicio
Meteorológico Nacional de la Comisión Nacional del Agua (SMN) que integra las bases de
datos de las superficies climáticas de Worldclim, documentadas en: Hijmans et al (2005) con los
datos de más de 5,200 estaciones meteorológicas de la base climatológica diaria (1902-2011)
del SMN, la cual contiene a los datos de las estaciones climatológicas (1961-2000) del propio
SMN con la que se desarrollaron las superficies climatológicas diarias denominadas base
MAYA.
El Segundo informe parcial del proyecto incorpora las actividades desarrolladas entre el 17 de
octubre del 2011 y el 15 de febrero de 2012, correspondientes al segundo cuatrimestre del
proyecto, conforme a los siguientes productos esperados y establecidos en el Convenio de
colaboración correspondiente:
5. Estudio comparativo entre los datos climáticos de la base “MAYA” y los datos climáticos del ACDM.
6. Validación de nuevos productos integrados con datos de la base “MAYA” y datos del ACDM.
7. Proyectos mxd y bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt de los nuevos productos.
8. Metadatos de los nuevos productos, conforme al estándar FGDC en formatos html y xml.
9. Archivos KML para Google Earth de los nuevos productos.
En forma adicional a lo indicado en el Convenio de colaboración, en el período que comprende el presente 2° informe parcial y a partir de las nuevas bases de datos climáticas generadas, se desarrollaron las temáticas sobre parámetros bioclimáticos y sobre sequía meteorológica.
5
2. Estudio comparativo entre los datos climáticos de la base “MAYA” y los datos climáticos del ACDM
5. Estudio comparativo entre los datos climáticos de la base “MAYA” y los datos
climáticos del ACDM. (Numeración y entregable conforme al Convenio de colaboración)
Se realizó un análisis estadístico comparativo entre los datos de temperatura mensual promedio
obtenidos de las estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria
1902-2011 del Servicio Meteorológico Nacional, y su respectivo valor en la superficies
climáticas mensuales de Worldclim, MAYA y las generadas para la versión 2.0 del Atlas
Climático Digital de México (ver: Primer informe parcial del proyecto. Junio-octubre, 2011). Las
tablas y gráficos a continuación, muestran la media y la desviación estándar de las diferencias
de los datos comparados de temperatura máxima, temperatura mínima y precipitación. En todos
los casos se observa una mejoría cuantitativa de los mapas climáticos del ACDM v2 en relación
a las otras superficies de comparación.
Temperatura máxima
SMN (+ 30 años) -
Worldclim SMN (+ 30 años) - MAYA SMN (+ 30 años) - ACDM v2
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
1931 ENERO 0.141397 1.453872 0.096013 1.515093 0.000784 0.848315
1935 FEBRERO 0.008862 1.530398 0.14666 1.584047 0.001816 0.9
1956 MARZO 0.194562 1.589481 0.139304 1.642381 0.010845 0.937559
1956 ABRIL 0.067102 1.644582 0.137324 1.697473 0.022768 1.013452
1965 MAYO 0.134769 1.651963 0.081892 1.728134 0.01422 1.054042
1974 JUNIO 0.058839 1.612389 0.102062 1.69145 0.015018 1.104639
1955 JULIO -0.02056 1.550316 0.115808 1.641993 -0.028108 1.087728
1947 AGOSTO -0.154734 1.550732 0.139217 1.629936 -0.017619 1.042153
1945 SEPTIEMBRE -0.004871 1.486485 0.104407 1.575013 -0.026838 1.001526
1951 OCTUBRE 0.03226 1.483744 0.109859 1.551355 -0.026765 0.941194
1939 NOVIEMBRE 0.131058 1.458937 0.043793 1.536197 -0.011338 0.885658
1908 DICIEMBRE 0.125073 1.434879 0.082494 1.498177 -0.00625 0.818119
6
-0.16
-0.11
-0.06
-0.01
0.04
0.09
0.14
0.19
TEM
PER
ATU
RA
°C
MEDIA
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
TEM
PER
ATU
RA
°C
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
7
Temperatura mínima
SMN (+ 30 años) - Worldclim SMN (+ 30 años) - MAYA SMN (+ 30 años) - ACDM v2
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
1929 ENERO -0.238191 1.733411 -0.000071 1.508963 -0.058391 1.033828
1936 FEBRERO -0.315729 1.717701 0.055984 1.534504 -0.030457 1.021481
1953 MARZO -0.242129 1.703516 0.01847 1.541428 -0.022809 1.013933
1956 ABRIL -0.348226 1.681044 0.032567 1.570571 0.010581 1.029724
1964 MAYO -0.198275 1.591888 0.043336 1.566659 0.014609 1.01575
1974 JUNIO -0.223857 1.43282 0.065854 1.504518 0.02605 0.895162
1953 JULIO -0.219838 1.377469 0.069352 1.409347 0.024659 0.863962
1944 AGOSTO -0.2383 1.355738 0.071234 1.393844 0.026131 0.856576
1941 SEPTIEMBRE -0.283802 1.345395 0.072282 1.393613 0.025359 0.817086
1948 OCTUBRE -0.251466 1.455839 0.102806 1.406881 -0.002174 0.910378
1937 NOVIEMBRE -0.226812 1.663742 -0.006524 1.507153 -0.040572 1.014873
1901 DICIEMBRE -0.254789 1.721937 -0.082954 1.525616 -0.045295 1.017153
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
TEM
PER
ATU
RA
°C
MEDIA
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
8
Precipitación
SMN (+ 30 años) - Worldclim SMN (+ 30 años) - MAYA SMN (+ 30 años) - ACDM v2
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
2523 ENERO 0.10959 9.19948 -0.75821 10.06668 0.33571 7.02374
2523 FEBRERO 0.41096 6.98779 0.24228 8.19597 0.18763 5.02120
2523 MARZO -0.54372 6.41160 -0.70131 7.63195 0.17443 4.34217
2523 ABRIL -0.23735 8.08759 -0.59784 9.72194 0.38428 5.55944
2523 MAYO -2.13208 14.49947 0.14413 17.04792 0.41383 10.86396
2523 JUNIO -4.13771 28.81352 -1.76310 35.22159 0.92714 22.32838
2523 JULIO -1.60739 32.40509 1.92934 41.24753 0.57437 24.38678
2523 AGOSTO 0.03400 32.11051 -1.50944 39.79710 1.22311 23.86866
2523 SEPTIEMBRE -2.46251 32.57045 1.79265 40.55738 0.97510 23.64973
2523 OCTUBRE 1.91580 24.61085 3.59632 29.27433 0.61227 19.33803
2523 NOVIEMBRE 0.82255 13.31329 -0.58366 15.77792 0.57396 10.85572
2523 DICIEMBRE -0.73436 10.75519 -1.49809 12.33009 0.80113 8.28836
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
TEM
PER
ATU
RA
°C
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
9
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
PR
ECIP
ITA
CIÓ
N m
m
MEDIA
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
PR
ECIP
ITA
CIÓ
N
mm
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - Worldclim
SMN (+ 30 años) - MAYA
SMN (+ 30 años) - ACDM v2
10
Comparación de temperatura máxima mensual, temperatura mínima mensual y de precipitación mensual, de estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN con el valor correspondiente sobre las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0
(Ver anexos: 1, 2 y 3)
Ejemplo de temperatura máxima para el mes de enero
11
12
Diagramas de dispersión de la temperatura máxima mensual de estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN y el valor correspondiente sobre las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0
(Ver anexo 1)
Ejemplo para el mes de enero
13
14
Histogramas y estadísticas de las diferencias entre la temperatura máxima mensual de estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN y el valor correspondiente sobre las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0
(Ver anexo 1)
Ejemplo para el mes de enero
15
16
Histogramas de porcentaje acumulado de las diferencias absolutas de temperatura máxima mensual de estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN y el valor correspondiente sobre las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0
(Ver anexo 1)
Ejemplo para el mes de enero
17
18
Posición geográfica de las diferencias entre la temperatura máxima mensual de estaciones con más de 30 años de registros de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN y el valor correspondiente sobre las superficies de Worldclim, Maya v1.0 y el ACDM v2.0
(Ver anexo 1)
Ejemplo para el mes de enero
19
20
3. Validación de nuevos productos integrados con datos de la base “MAYA” y datos
del ACDM.
6. Validación de nuevos productos integrados con datos de la base “MAYA” y datos del ACDM. (Numeración y entregable conforme al Convenio de colaboración)
Períodos de registro de datos climáticos mensuales
En alcance y en forma complementaria al Primer informe parcial del proyecto (junio–octubre de
2011) en su “apartado 2. Identificación, bases de datos y metodología”, se elaboró la siguiente
gráfica que muestra los períodos de registro de temperatura máxima mensual, temperatura
mínima mensual y precipitación acumulada mensual, generadas a partir de los datos de las
estaciones de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN.
Períodos de registro de temperatura máxima mensual
de las estaciones de la base climatológica diaria (1902-2011) del SMN
21
Metodología y validación de superficies climáticas
Para generar las superficies climáticas del ACDM v2, se utilizaron las diferencias de las estaciones resultantes del control de calidad de la base climatológica 1902-2011 del Servicio Meteorológico Nacional, descritas en el Primer informe parcial del proyecto junio-octubre de 2011. Se procesaron superficies de las diferencias mediante la experimentación de los métodos de interpolación: Kriging, Spline, IDW2 e IDW1. Se seleccionó el método de distancia inversas a la potencia 1 (IDW1) para el desarrollo de las superficies por ser el método, que muy cercanamente al de Spline, mejor se ajustó a los valores de las estaciones, pero que generó las superficies con mucho mejor continuidad entre ellas. Ver ejemplos de mapas generados con los métodos de interpolación mencionados.
Las superficies de diferencias interpoladas se sumaron a las respectivas superficies climáticas de Worldclim, documentadas en: Hijmans et al (2005) que consideran el efecto topográfico de la base Shuttle Radar Topography Mission v2 (SRTM), para de esa forma generar las nuevas superficies climáticas para México, incorporarndo el efecto topográfico y al mismo tiempo complementar las coberturas climáticas para las regiones de Centroamérica y el sur de los Estados Unidos con las superficies de Hijmans et al (2005).
La validación y comparación de los diversos métodos de interpolación empleados para generar los nuevos productos a partir de la integración de la base climatológica diaria 1902-2011 del Servicio Meteorológico Nacional, que contiene a la base MAYA y los datos de las superficies climáticas de Worldclim, documentadas en: Hijmans et al (2005) se muestra en las tablas y gráficos a continuación, los cuales contienen la media y la desviación estándar de las diferencias entre las estaciones de la base climatológica 1902-2011 del Servicio Meteorológico Nacional con más de 30 años de registros (SMN +30 años) y el valor correspondiente sobre la nueva superficie climática de los métodos experimentados para cada uno de los meses del año.
Comparación estadística de diferencias de temperatura máxima de SMN +30 años
menos el valor en las superficies climáticas generadas con Spline, Kriging, IDW2 e
IDW1
SMN (+ 30 años) - SPLINE SMN (+ 30 años) - KRIGING SMN (+ 30 años) - IDW
2 SMN (+ 30 años) - IDW
1
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
1950 ENERO -0.001285 0.755054 0.469584 1.3868 0.462238 0.784439 0.000179 0.845375
1954 FEBRERO -0.013543 0.809848 0.468698 1.428287 0.441055 0.818433 0.001398 0.896784
1974 MARZO -0.013749 0.857075 0.51335 1.480453 0.441215 0.875448 0.008838 0.935305
1973 ABRIL -0.00475 0.917827 0.515604 1.56518 0.424565 0.946876 0.018646 1.018439
1984 MAYO -0.022446 0.931618 0.501241 1.597012 0.415466 0.982165 0.009505 1.060027
1991 JUNIO 0.009852 1.042384 0.487927 1.574554 0.460555 1.061374 0.011365 1.107807
1971 JULIO -0.043758 1.010287 0.441686 1.543984 0.414705 1.05401 -0.032135 1.091516
1965 AGOSTO -0.033568 0.962695 0.461479 1.49037 0.423297 0.979855 -0.020668 1.04394
1963 SEPTIEMBRE -0.039203 0.89502 0.440159 1.438565 0.408118 0.953614 -0.02961 1.003029
1971 OCTUBRE -0.030849 0.838588 0.417201 1.422727 0.401767 0.871509 -0.029205 0.94308
1957 NOVIEMBRE -0.021339 0.780341 0.456389 1.405308 0.428923 0.821628 -0.012121 0.883178
1926 DICIEMBRE -0.011798 0.737402 0.445276 1.375012 0.435774 0.775284 -0.006983 0.815438
22
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
TEM
PER
ATU
RA
°C
MEDIA
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
TEM
PER
ATU
RA
°C
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
23
Ejemplos de superficies de temperatura máxima
generadas con con Spline, Kriging. IDW2 e IDW1
Comparación de valores de temperatura máxima mensual de estaciones del SMN
con valores sobre superficies generadas con distintos métodos de interpolación
24
25
Comparación estadística de diferencias de temperatura mínima de SMN +30 años
menos el valor en las superficies climáticas generadas con Spline, Kriging, IDW2 e
IDW1
SMN (+ 30 años) - SPLINE SMN (+ 30 años) - KRIGING SMN (+ 30 años) - IDW² SMN (+ 30 años) - IDW¹
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
1948 ENERO -0.031254 0.923265 0.357983 1.658964 0.437443 0.957514 -0.053166 1.041831
1955 FEBRERO -0.005807 0.891949 0.391066 1.64339 0.455078 0.926398 -0.025356 1.029719
1971 MARZO -0.016572 0.861873 0.422351 1.624659 0.43425 0.902871 -0.017316 1.020604
1974 ABRIL 0.000732 0.899617 0.523108 1.602836 0.464223 0.942086 0.016934 1.037388
1983 MAYO 0.00249 0.901814 0.51793 1.550013 0.454848 0.954774 0.020016 1.020603
1993 JUNIO 0.005863 0.859726 0.528004 1.402378 0.447254 0.881091 0.032881 0.908041
1969 JULIO 0.003374 0.791372 0.5293 1.330385 0.466898 0.862962 0.028077 0.869953
1962 AGOSTO 0.006425 0.801255 0.529418 1.305246 0.462852 0.840998 0.030203 0.86275
1959 SEPTIEMBRE 0.009041 0.784391 0.522261 1.280004 0.459742 0.815572 0.03077 0.83003
1968 OCTUBRE -0.002946 0.857638 0.479665 1.403522 0.446384 0.904699 0.006951 0.928385
1955 NOVIEMBRE -0.024678 0.926352 0.409049 1.589333 0.43594 0.945025 -0.032736 1.028871
1919 DICIEMBRE -0.028406 0.894069 0.378388 1.650303 0.430486 0.93121 -0.039061 1.027969
26
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
TEM
PER
ATU
RA
°C
MEDIA
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
TEM
PER
ATU
RA
°C
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
27
Ejemplos de superficies de temperatura mínima
generadas con con Spline, Kriging. IDW2 e IDW1
28
29
Comparación estadística de las diferencias de precipitación acumulada mensual
de SMN +30 años menos el valor en las superficies climáticas generadas con
Spline, Kriging, IDW2 e IDW1
SMN (+ 30 años) - SPLINE SMN (+ 30 años) - KRIGING SMN (+ 30 años) - IDW² SMN (+ 30 años) - IDW¹
# EST. MES MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD MEDIA D_STD
2545 ENERO 0.348385 7.05974 0.405793 9.026033 0.301958 6.859448 0.338522 6.995746
2545 FEBRERO 0.255029 4.969809 0.207925 6.880052 0.204905 4.778782 0.187914 5.001502
2545 MARZO 0.149292 4.228445 0.14855 6.300629 0.168998 3.969547 0.177094 4.337587
2545 ABRIL 0.217108 5.04938 0.647145 7.829262 0.236035 4.805038 0.383843 5.535419
2545 MAYO 0.244504 10.338906 0.81478 14.197025 0.193296 10.233151 0.387226 10.927372
2545 JUNIO 0.817946 23.322849 1.130713 27.908395 0.705923 21.875181 0.937692 22.235102
2545 JULIO 0.239879 22.233734 1.011467 31.509209 0.289743 22.099392 0.575875 24.283276
2545 AGOSTO 1.044867 22.993547 2.014921 31.713513 0.820577 22.655158 1.221242 23.789962
2545 SEPTIEMBRE 0.528281 23.323538 1.661196 31.379835 0.508414 22.84107 0.959688 23.569607
2545 OCTUBRE 0.215799 18.566181 1.242976 23.6756 0.120611 18.542887 0.581777 19.33524
2545 NOVIEMBRE 0.426111 11.021409 0.815936 13.045684 0.422407 10.594234 0.570797 10.809426
2545 DICIEMBRE 0.729355 8.727323 1.076312 10.605609 0.668083 8.325528 0.795657 8.255913
30
0
0.5
1
1.5
2
2.5
TEM
PER
ATU
RA
°C
MEDIA
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
3.5
8.5
13.5
18.5
23.5
28.5
TEM
PER
ATU
RA
°C
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
SMN (+ 30 años) - SPLINE
SMN (+ 30 años) - KRIGING
SMN (+ 30 años) - IDW²
SMN (+ 30 años) - IDW¹
31
Ejemplos de superficies de precipitación acumulada
mensual generadas con con Spline, Kriging. IDW2 e IDW1
Comparación de valores de precipitación mensual de estaciones del SMN
con valores sobre superficies generadas con distintos métodos de interpolación
32
33
34
4. Proyectos mxd y bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt de los nuevos productos.
7. Proyectos mxd y bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt de los nuevos productos. (Numeración y entregable conforme al Convenio de colaboración).
Durante los dos primeros cuatrimestres del proyecto y a partir de las bases de datos con control de calidad y validación de los datos, referidas en el apartado 2, Identificación, bases de datos y metodología del “Primer informe parcial del proyecto (junio – octubre de 2011)” y el apartado 3 del presente informe: “Validación de nuevos productos integrados con datos de la base MAYA y datos del ACDM”, se desarrollaron 76 proyectos “mxd” de ArcGIS 9.3, con sus respectivas bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt, a partir de las cuales se desarrollaron los metadatos correspondientes en formatos “html” y “xml”. De igual forma, en los proyectos “mxd” referidos, se realizaron las composiciones cartográficas de las temáticas: climatología, climatología extrema, parámetros bioclimáticos y sequía meteorológica para ser incorporadas en los módulos interactivos del ACDM en Internet.
Los mapas desarrollados se generaron en formato “kml” (Keyhole Markup Language) para su despliegue en el sistema Google Earth, en formato Geotiff para su despliegue en el Servidor de mapas y el servicio WMS (Web Map Service), así como en formato “png” para su incorporación y despliegue en Mapas en línea.
Las composiciones cartográficas en los diversos formatos, sus bases de datos georeferenciadas en formatos Geotiff y txt, así como sus correspondientes metadatos estructurados mediante el formato del estándar internacional Federal Geographic Data Committee (FGDC) de la Open Geospatial Consortium (OGC), se encuentran disponibles en forma libre y gratuita en el ACDM ( http://uniatmos.atmosfera.unam.mx ).
En el siguiente cuadro se desglosa el número de mapas, datos y metadatos por temática:
Temática del mapa Servidor mapas
Mapas en línea
KML Servicio
WMS
Bases de datos Metadatos
Mapas nacionales y áreas adyacentes
Climatología 48 48 48 48 48 48
Climatología extrema 9 9 9 9 9 9
Parámetros bioclimáticos 19 19 19 19 19 19
Sequía meteorológica 213 213 213
Mapas estatales y áreas adyacentes
Climatología 1536
Parámetros bioclimáticos 608
Total de mapas y metadatos 289 2220 289 289 76 76
Avance total de mapas 3,087
Avance total de bases de datos georeferenciadas (Geotiff y txt) 76
Avance total de metadatos FGDC (html y xml) 76
35
Metodología de los parámetros bioclimáticos
La metodología para la generación de los productos cartográficos sobre climatología y climatología extrema, se encuentra referida en el Primer informe parcial del proyecto. En el presente Segundo informe parcial, se incorpora la metodología para la generación de los parámetros bioclimáticos.
Los parámetros bioclimáticos que se describen a continuación para la superficie continental de México, se calcularon por estación a partir de la base climatológica diaria 1902-2011 del Servicio Meteorológico Nacional conforme a la metodología de ANUCLIM (http://www.rforge.net/doc/packages/climates/html/bioclim.html) también utilizada en Worldclim (http://www.worldclim.org/bioclim). Dichos parámetros bioclimáticos son de utilidad para estudiar la relación entre el clima y la distribución de los seres vivos (Worldwide Bioclimatic Classification System).
Los parámetros bioclimáticos (1902-2011) son:
Bioclimático 1. Temperatura media anual (°C)
Temperatura media anual = ((tmax1 + tmax2 + ... + tmax12)/12 + (tmin1 + tmin2 +...+ tmin12)/12)/2 en cada estación
Bioclimático 2. Rango de temperatura media diurna (media mensual de (temp. máxima – temp. mínima))
Rango de temperatura media diurna = ((tmax1 + tmax2 + ... + tmax12)/12 - (tmin1+ tmin2+...+ tmin12)/12), en cada estación
Bioclimático 3. Isotermalidad. Índice de variabilidad de la temperatura (P2/P7)*100(Razón del rango diurno promedio con respecto al rango anual)
Isotermalidad = (Bio2/Bio7) * 100, en cada estación
Bioclimático 4. Estacionalidad de la temperatura (desviación estándar * 100)
Estacionalidad de la temperatura = desviación estándar de la temperatura media mensual * 100, en cada estación
Bioclimático 5. Temperatura máxima del mes más cálido (°C)
De las 12 climatologías mensuales de temperatura máxima, se elige el valor más alto por estación
Bioclimático 6. Temperatura mínima del mes más frío (°C)
De las 12 climatologías mensuales de temperatura mínima, se elige el valor más bajo por estación
36 Bioclimático 7. Rango de temperatura anual (°C)(temp. máx. del mes más cálido – temp. Mín. del mes más frío)
Rango de temperatura anual = Bio5 - Bio6, por estación
Bioclimático 8. Temperatura promedio del trimestre más lluvioso (°C)
Temperatura promedio del trimestre más lluvioso = (((Tmax1+Tmax2+Tmax3)/3) + ((Tmin1+Tmin2+Tmin3)/3)) / 2, por estación
Bioclimático 9. Temperatura promedio del trimestre más seco (°C)
Temperatura promedio del trimestre más seco = (((Tmax1+Tmax2+Tmax3)/3) + ((Tmin1+Tmin2+Tmin3)/3)) / 2, por estación
Bioclimático 10. Temperatura promedio del trimestre más cálido (°C)
Temperatura promedio del trimestre más cálido = (((Tmax1+Tmax2+Tmax3)/3) + ((Tmin1+Tmin2+Tmin3)/3)) / 2, por estación
Bioclimático 11. Temperatura promedio del trimestre más frío (°C)
Temperatura promedio del trimestre más frío = (((Tmax1+Tmax2+Tmax3)/3) + ((Tmin1+Tmin2+Tmin3)/3)) / 2, por estación
Bioclimático 12. Precipitación anual (mm)
Precipitación anual = (prec1 + prec2 + ... + prec12), por estación
Bioclimático 13. Precipitación del mes más lluvioso (mm)
De las 12 climatologías mensuales de precipitación, se elige el valor más alto por estación
Bioclimático 14. Precipitación del mes más seco (mm)
De las 12 climatologías mensuales de precipitación, se elige el valor más bajo por estación
Bioclimático 15. Estacionalidad de la precipitación (coeficiente de variación)
Estacionalidad de la precipitación = (Desviación estándar (prec1, prec2,...,prec12)*100)/ (1+((prec1+ prec2...+prec12)/12)), por estación
Bioclimático 16. Precipitación del trimestre más lluvioso (mm)
Precipitación del trimestre más lluvioso = Prec1+Prec2+Prec3, por estación
Bioclimático 17. Precipitación del trimestre más seco (mm)
Precipitación del trimestre más seco = Prec1+Prec2+Prec3, por estación
37 Bioclimático 18. Precipitación del trimestre más cálido (mm)
Precipitación del trimestre más cálido = Prec1+Prec2+Prec3, por estación
Bioclimático 19. Precipitación del trimestre más frío (mm)
Precipitación del trimestre más frío = Prec1+Prec2+Prec3, por estación
El trimestre más lluvioso (julio, agosto y septiembre), el más seco (febrero, marzo y abril), el más cálido (abril, mayo y junio) y el más frío (diciembre, enero y febrero), se obtuvieron de los datos mensuales de las estaciones climatológicas, generados a partir de la base climática 1902–2011 del SMN.
Para generar la superficie del parámetro bioclimático se calculó la diferencia entre el bioclimático de la estación y el valor correspondiente a la posición geográfica de la estación en la correspondiente superficie climática de Worldclim, documentada en: Hijmans et al (2005).
Se aplicó un control de calidad, eliminando las (diferencias) estaciones con valores por encima y por debajo de la media más menos dos desviaciones estándar.
Se realizó la interpolación espacial de las diferencias restantes utilizando el método IDW1
La superficie resultante de la interpolación de las diferencias se sumó a la superficie de referencia de Worldclim y se obtuvo la superficie bioclimática, con resolución espacial de 926 m, la cual toma en cuenta el efecto topográfico.
Los parámetros bioclimáticos incorporados en el ACDM versión 2.0 se determinaron para la superficie continental mexicana. Las regiones del sur de los Estados Unidos y los paises centroamericanos se integraron con los parámetros bioclimáticos de Worldclim.
38
Composiciones cartográficas de parámetros bioclimáticos desplegados en el
módulo “Mapas en línea” del ACDM para la superficie continental de México y
ejemplos estatales de dichos parámetros. (Ver anexo 4)
Bioclimático 8. Temperatura promedio del trimestre más lluvioso
39
Sequía meteorológica
La sequía meteorológica es un fenómeno natural que ocurre cuando la precipitación en una región y en un periodo determinado es menor que el promedio de referencia establecido con mediciones en un lapso mayor a 30 años. Si el decaimiento de la precipitación es severo y por períodos prolongados, da origen a otros tipos de sequía como la agrícola y la hidrológica que se caracterizan o detectan por los efectos que provocan en las actividades económicas de la región o directamente en la sociedad. La sequía en México es uno de los fenómenos naturales que más daños causan en lo que se refiere al aspecto económico ya que se pierden grandes hectáreas de cultivos y mueren numerosas cabezas de ganado durante los períodos en que se presenta.
La causa principal de la sequía es la falta de lluvias, sin embargo existen factores que contribuyen a ello como alteraciones en la circulación general del sistema océano - atmósfera vinculadas a cambios en la temperatura de la superficie de los océanos, cambios de la presión atmosférica, incrementos en las concentraciones de bióxido de carbono, entre otros.
El Fascículo sobre Sequías de García F., Fuentes O. y Matías L. G., (2002), publicado por el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) de la Secretaría de Gobernación de México, incorpora una reseña histórica de sequías en México, así como los meses y algunos sitios en que se presentaron. Los períodos de sequía: 1998-2000, 1993-1996, 1970-1978, 1960-1964 y 1948-1954 están reportados y documentados en dicho Fascículo.
Metodología de sequía meteorológica
La metodología para la generación de los productos cartográficos sobre climatología y en particular sobre precipitación, se encuentra referida en el Primer informe parcial del proyecto. En el presente Segundo informe parcial, se incorpora la metodología para la generación de sequía meteorológica con sus componentes: precipitación acumulada mensual, anomalía de precipitación acumulada mensual y porcentaje de precipitación promedio mensual.
Precipitación acumulada mensual (1902-2011)
A partir de la base climatológica (1902-2011) del Servicio Meteorológico Nacional y conforme a la metodología descrita para el procesamiento, control de calidad y validación de las superficies climáticas contenidas en el ACDM, referidas en el apartado 2, Identificación, bases de datos y metodología del Primer informe parcial del proyecto (junio – octubre de 2011) y el apartado 3, Validación de nuevos productos integrados con datos de la base “MAYA” y datos del ACDM, del presente informe, se calculó la precipitación acumulada mensual para el territorio nacional correspondiente a los meses de impacto de sequía reportados en el Fascículo sobre Sequías del CENAPRED.
40
Composiciones cartográficas de precipitación acumulada mensual desplegadas
en el Servidor de mapas del Atlas Climático Digital de México (Ver anexo 5)
Precipitación acumulada mensual (1902-2011). Enero 2000
41
Anomalía de precipitación acumulada (1902-2011)
La anomalía de precipitación mensual referida al período 1902-2011 se obtuvo de la diferencia entre la precipitación acumulada durante un mes dado, por ejemplo enero de 2000, y la precipitación acumulada promedio de todos los eneros del periodo 1902-2011.
Composiciones cartográficas de anomalía de precipitación acumulada mensual
desplegadas en el Servidor de mapas del Atlas Climático Digital de México
(Ver anexo 6)
Anomalía de precipitación acumulada mensual (1903-2011). Enero de 2000
42
Porcentaje de precipitación promedio mensual (1902-2011)
Se normalizó la anomalía obtenida y se generó el mapa mensual del porcentaje de precipitación promedio con respecto al período de referencia. En los mapas correspondientes es posible consultar el porcentaje de lluvia que se presentó por arriba (positivo) y por debajo (negativo) del promedio histórico en cualquier localidad, para de esa forma poder visualizar, cuantificar y evaluar la sequía meteorológica en todos los estados y municipios de México.
Composiciones cartográficas de porcentaje de precipitación promedio mensual desplegadas en el Servidor de mapas del Atlas Climático Digital de México (Ver anexo 7)
Ejemplo de composición cartográfica de porcentaje de precipitación promedio (-79% en Tlalpan, DF) en enero de 2000 con respecto al período 1902-2011
43
Mapas y meses procesados sobre sequía meteorológica
Los mapas procesados hasta el momento sobre sequía meteorológica suman 213 y se indican en la siguiente tabla. Estos mapas se generaron con muy alta resolución espacial (926 m), tomando en cuenta el efecto topográfico. La información está disponible a través del “Servidor de mapas” del ACDM y próximamente también podrá solicitarse a través de las opciones “Mapas en línea”, “KML, datos y metadatos” y “Servicio WMS”.
Año Precipitación Acumulada
Mensual
Anomalía de Precipitación
Mensual (1902-2011)
Porcentaje de Precipitación
Promedio mensual (1902-2011)
2000 1 al 12 1 al 12 1 al 12
1999 1 al 12 1 al 12 1 al 12
1998 1 al 12 1 al 12 1 al 12
1996 5 y 7 5 y 7 5 y 7
1995 3, 4 y 7 3, 4 y 7 3, 4 y 7
1994 3, 4 y 5 3, 4 y 5 3, 4 y 5
1993 4, 5 y 6 4, 5 y 6 4, 5 y 6
1977 8, 9 y 10 8, 9 y 10 8, 9 y 10
1976 4 y 5 4 y 5 4 y 5
1975 9 9 9
1974 7 y 8 7 y 8 7 y 8
1972 6, 7 y 10 6, 7 y 10 6, 7 y 10
1971 5 5 5
1970 5 5 5
1962 6, 8, 9 y 10 6, 8, 9 y 10 6, 8, 9 y 10
1960 6 y 8 6 y 8 6 y 8
1953 6 6 6
1951 2 y 12 2 y 12 2 y 12
1950 8 8 8
1949 8 8 8
Total de meses:
71 71 71
44
5. Metadatos de los nuevos productos, conforme al estándar FGDC en formatos html y xml.
8. Metadatos de los nuevos productos, conforme al estándar FGDC en formatos html y xml. (Numeración y entregable conforme al Convenio de colaboración)
Las bases de datos georeferenciadas en formato Geotiff, que tienen control de calidad de los datos y que fueron validadas conforme lo indicado en el “apartado 2, Identificación, bases de datos y metodología” del Primer informe parcial del proyecto (junio – octubre de 2011) y el apartado 3 del presente informe: “Validación de nuevos productos integrados con datos de la base MAYA y datos del ACDM”, se utilizaron como base para la estructuración de los metadatos correspondientes a las temáticas de climatología, climatología extrema y parámetros bioclimáticos, conforme al estándar internacional Federal Geographic Data Committee (FGDC) de la Open Geospatial Consortium (OGC) en formatos “html” para su lectura y “xml” para interoperabilidad de información.
Los metadatos se encuentran disponibles en forma libre y gratuita en el ACDM. ( http://uniatmos.atmosfera.unam.mx ).
Ejemplos de metadatos en formato “html” conforme al estándar internacional FGDC de la OGC. (Ver anexo 8)
Ejemplo de metadato de temperatura máxima promedio (1903-2010) en el mes de mayo conforme al estándar FGDC en formato html. Los puntos contenidos en el recuadro rojo se
desglosan para cada una de las 76 bases de datos
45
6. Archivos KML para Google Earth de los nuevos productos
9. Archivos KML para Google Earth de los nuevos productos. (Numeración y entregable conforme al Convenio de colaboración).
Con las bases de datos con control de calidad y validación de los datos, referidas en el apartado 2, Identificación, bases de datos y metodología del “Primer informe parcial del proyecto (junio – octubre de 2011)” y el apartado 3 del presente informe: “Validación de nuevos productos integrados con datos de la base MAYA y datos del ACDM”, se desarrollaron 76 proyectos “mxd” de ArcGIS 9.3. En dichos proyectos se elaboraron las composiciones cartográficas de las temáticas: climatología, climatología extrema y parámetros bioclimáticos para generar los correspondientes mapas en formato Geotiff, con los que mediante el sistema Geoserver en sus versiones: 1.7.5 y 2.1.1, se programaron las consultas en tiempo real a archivos “kml” (Keyhole Markup Language) para su despliegue en el sistema Google Earth (http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/kml/).
Ejemplos de composiciones cartográficas de las nuevas superficies climáticas y de los parámetros bioclimáticos en formato KML para su despliegue en el sistema Google Earth (Ver anexo 9)
Parámetro bioclimático 10. Temperatura promedio del trimestre más cálido (1902-2011) desplegado en el sistema Google earth
Febrero de 2012.
