Financiamiento: Beca posdoctoral DGAPA (MS Alvarado-Barrientos); PAPIIT IB100113, CONACYT 187646 (F Holwerda); Beca doctoral CONACYT (T González Martínez).

Validaremos un modelo de pronóstico operativo usado en México, que no

se ha realizado a la fecha (para zonas tropicales de montaña).

Motivación y objetivos

El cambio de uso del suelo ha sido reconocido como causa importante

del cambio climático.

La falta de datos hidrometeorológicos de campo limita el

conocimiento cuantitativo de cómo las alteraciones a la

superficie terrestre afectan el clima local y regional. Así mismo,

impide validar modelos climáticos, modelos para predicción numérica del

tiempo y productos obtenidos a partir de datos satelitales.

El cambio de cobertura ha sido intenso en muchas regiones tropicales.

En la zona montañosa del centro de Veracruz, la cobertura de bosque

mesófilo de montaña ha sido reemplazada casi en su totalidad (>70%)

por otras coberturas como plantaciones de café bajo sombra y por caña

de azúcar (Muñoz-Villers y López-Blanco 2008; Figs. 1 y 2).

Evaluando el impacto del cambio de cobertura vegetal sobre el clima regional de una zona tropical de montaña

j

MS Alvarado Barrientos1, F Holwerda1, T González Martínez2, ED López Espinoza3, W Gutiérrez López4, MA Robles Roldán4, LM García Espinosa4, M Grutter de la Mora5, D Salazar Martínez6 y J Zavala Hidalgo3

j

1Hidrología y Meteorología, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. 2Posgrado en Ciencias Biológicas, UNAM. 3Interacción Océano-Atmósfera, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM.4Instrumentación Meteorológica, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. 5Espectroscopía y Percepción Remota, Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM. 6Licenciatura en Ciencias de la Tierra, UNAM.

1. Mediciones en campo

Parámetros clave que describen el intercambio vertical de agua y energía

entre las tres distintas coberturas vegetales y la atmósfera fueron determinados con

múltiples técnicas de medición. Estaciones meteorológicas se instalaron en cada

sitio (Fig. 3).

Tres campañas durante 2014 cubriendo la variabilidad estacional y fenológica:

Dic-Ene (seca-fría), Mar-Abr (seca-cálida) y Jul-Ago (lluviosa-cálida).

Parámetros de superficie medidos (Fig 4):

• Albedo, Radiación neta (Rn)

• Flujos de calor latente (λE) y sensible (H); razón de Bowen (H/λE)

• Flujo de calor en el suelo (G)

• Resistencia aerodinámica y estomatal

Otras mediciones:

• Perfiles de temperatura, humedad relativa y velocidad del viento

• Altura de la base de las nubes

• Area foliar y altura de la vegetación

• Características físicas y humedad del suelo

Técnicas utilizadas:

• Balance de radiación (Albedo y Rn)

• Covariancia de eddy (H y λE)

• Placas de flujo y gradiente de calor (G)

• Flujo de savia y conductancia estomatal (λE)

• Radiación fotosintéticamente activa interceptada (área foliar)

2. Modelación

Pasos a seguir:

Modificar datos estáticos (cobertura de

vegetación; Fig. 1) y parámetros físicos

asociados a cada categoría de

vegetación basados en mediciones

locales.

Correr y validar el modelo WRF:

comparar salidas del modelo con los

datos de campo para determinar qué

tanto y en qué condiciones difieren o se

asemejan.

Determinar ajustes necesarios al modelo

para hacer simulaciones realistas.

Comparar simulaciones obtenidas sin y

con cambio de cobertura vegetal a

distintas escalas y distribución espacial

para examinar la extensión del impacto del

cambio de cobertura de la región

cafetalera sobre el clima local y regional.

Referencias: Loveland TR, Reed BC, Brown JF, Ohlen DO, Zhu Z, Yang L, Merchant JW. 2000. Development of a global land cover characteristics database and IGBP-DISCover from 1 km AVHRR data. Int J Remote Sens 21, 1303-1330. Muñoz-Villers LE, López-Blanco J. 2008. Land use/cover changes using Landsat TM/ETM images in a tropical and biodiverse mountainous area of central- eastern Mexico. Int J Remote Sens29, 71–93. CEC 2010: http://www.cec.org/Page.asp?PageID=122&ContentID=25740&SiteNodeID=498

Con el objetivo de entender

el impacto de esta

trayectoria de cambio de

cobertura sobre la capa

límite (contenido de humedad

y calor) y la formación de

nubes (altura de nubes y

temporalidad),

combinaremos mediciones

en campo con modelación

numérica de mesoescala.

Caña de azúcarCafé bajo sombraBosque mesófilo de montaña

Figura 2. Trayectoria de cambio de cobertura vegetal mostrando los tres sitios donde se realizan mediciones de campo.

La Orduña, Coatepec, Ver.

La Orduña, Coatepec, Ver.

Mediciones de la dinámica de la capa límite con un

globo cautivo instrumentado: dos campañas (Abril y

Julio) cuatro perfiles diarios (8:00-14:00) hasta 1200

m de altura. Mediciones continuas de la altura de la

base de las nubes de Abril a Agosto con un ceilómetro.

Figura 1. Localización de los sitios de estudio en el centro de Veracruz, México, ymapa de uso de suelo y cobertura de vegetación USGS (Loveland et al 2000) quegeneralmente usa el modelo WRF; la clasificación -y parámetros físicos- noconcuerdan del todo con la realidad. Actualmente se está evaluando laincorporación de la clasificación basada en imágenes MODIS (2010) elaborado porel consorcio Land Change Monitoring System (CEC 2010); otra opción es actualizarel mapa generado localmente por Muñoz-Villers y López-Blanco (2008).

Santuario del bosque de neblina, Instituto de Ecología AC, Xalapa, Ver.

λE del bosque mesófilo:flujo de savia, conductancia estomatal

y microclima

Validación comparando:

• Dinámica diurna de flujos de calor

• Perfiles verticales y temporales

• Altura de capa límite y base de nubes

Balance de radiación

Covariancia de eddy

Flujo de calor en el suelo

Figura 3. Estaciones meteorológicas y de flujo de calor con la técnica de covariancia de eddy instaladas en cada sitio. La torre en el cafetal mide continuamente siendo una de las pocas torres de flujo en operación en México.

Torre de flujo permanente (18 m)

Cafébajo

sombra

Caña de azúcar

Torre de flujo temporal

Más información: susana.alvarado@gmail.com

Globo cautivo instrumentado

Instituto de Ecología AC

Estaciónmeteorológica

permanente

Figura 4. Balance de energía de una superficie horizontal cubierta con vegetación (adaptado de Shuttleworth 2012).