ISBN: 978-607-425-049-7

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRICOLAS Y PECUARIAS CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL DEL NORESTE CAMPO EXPERIMENTAL SALTILLO

LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES EN LAS ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO DE COAHUILA

AGRADECIMIENTOS Se agradece a la Fundación Produce Coahuila A. C. por las aportaciones económicas brindadas para la realización del presente trabajo. Esta obra se terminó de imprimir en Diciembre de 2008 en los talleres de: Imprenta Sánchez Nueva España 514 Fraccionamiento Urdiñola Saltillo, 25020, Coah. Tel. /fax (844) 4146151. Tiraje 500 ejemplares

Folleto Técnico Núm. 38

Diciembre de 2008 México

GOBIERNO DEL ESTADO DE COAHUILA SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN ING. ALBERTO CARDENAS JIMENEZ Secretario ING. FRANCISCO LOPEZ TOSTADO Subsecretario de Agricultura ING. ANTONIO RUIZ GARCIA Subsecretario de Desarrollo Rural ING. JEFREY MAX JONES JONES Subsecretario de Fomento a los Agronegocios

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRICOLAS Y PECUARIAS Dr. PEDRO BRAJCICH GALLEGOS Director General Dr. SALVADOR FERNANDEZ RIVERA Coordinador de Investigación, Innovación y Vinculación Dr. ENRIQUE ASTENGO LOPEZ Coordinador de Planeación y Desarrollo LIC. MARCIAL ALFREDO GARCIA MORTEO Coordinador de Administración y Sistemas

CENTRO DE INVESTIGACION REGIONAL DEL NORESTE Ph. D. SEBASTIAN ACOSTA NUÑEZ Director Regional Ph. D. JORGE ELIZONDO BARRON Director de Investigación Innovación y Vinculación M. C. NICOLAS MALDONADO MORENO Director de Planeación y Desarrollo M. A. JOSE LUIS CORNEJO ENCISO Director de Administración M. C. GUSTAVO JAVIER LARA GUAJARDO Director de Coordinación y Vinculación en Coahuila

PROFR. HUMBERTO MOREIRA VALDES Gobernador Constitucional del Estado C. HECTOR OSCAR FERNANDEZ AGUIRRE Secretario de Fomento Agropecuario LIC. ELIAS JUAN MARCOS ISSA Subsecretario Agropecuario y de Comercialización ING. JOSE CARLOS DESTENAVE MEJIA Director de Agricultura M. V. Z. ENRIQUE GARCIA PEREZ Director de Ganadería DR. HECTOR FRANCO LOPEZ Secretario de l Medio Ambiente y Recursos Naturales DELEGACION ESTATAL DE LA SAGARPA EN COAHUILA ING. EDUARDO VILLARREAL DAVILA Delegado ING. JORGE ALBERTO FLORES BERRUETO Subdelegado Agropecuario LIC. REYNOLD MALTOS ROMO Subdelegado de Planeación LIC. REYNALDO PEREZ-NEGRON Subdelegado de Administración FUNDACION PRODUCE COAHUILA, A. C. ING. BERNABE IRUZUBIETA QUEZADA Presidente ING. JUAN ANTONIO OSUNA CARDENAS Vicepresidente ING. JAVIER GARCIA NUÑEZ Tesorero M. Sc. IGNACIO A. GONZALEZ CEPEDA Presidente del Consejo Consultivo Sureste M. C. JORGE ALBERTO MONTAÑEZ DE LEON

Gerente

En el proceso editorial de esta publicación colaboraron: Comité Editorial del Campo Experimental Saltillo: M. C. Gustavo J. Lara Guajardo M. C. Francisco J. Contreras de la Ree M. C. Carlos Ríos Quiroz M. C. Antonio Cano Pineda M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga M. C. Eulalia Edith Villavicencio Gutiérrez Revisión Técnica: Ph. D. Jorge Elizondo Barrón Dr. Agustín Magallanes Estala M. C. Jesús López Hernández Captura Computacional: M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga M. C. Antonio Cano Pineda Fotografía: M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga Edición: M. C. Antonio Cano Pineda

MAYOR INFORMACION INIFAP Campo Experimental Saltillo Blvd. Vito Alessio Robles No. 2565 Col. Nazario S. Ortiz Garza Saltillo, 25100, Coah. Tel. (01 844) 4 16 20 25 Fax (01 844) 4 39 19 01 [email protected] [email protected] [email protected] Dirección de Coordinación y Vinculación del INIFAP-Coahuila Blvd. Vito Alessio Robles No. 2565 Col. Nazario S. Ortiz Garza Saltillo, 25100, Coah. Tel /Fax: (01 844) 4 39 24 36 E-mail: [email protected] [email protected]

LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES EN LAS ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO DE COAHUILA

M. C. Oscar Ulises Martínez Burciaga Investigador del Programa de Sistemas de Información Geográfica del Campo Experimental Saltillo

M. C. Antonio Cano Pineda Investigador del Programa de Viveros y Plantaciones Forestales del Campo Experimental Saltillo

M. C. Carlos Alejandro Berlanga Reyes Investigador del Programa de Recursos Naturales de Zonas Áridas del Campo Experimental Saltillo

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Centro de Investigación Regional del Noreste Campo Experimental Saltillo México Diciembre 2008

LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES EN LAS ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO DE COAHUILA

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Progreso No. 5 Barrio de Santa Catarina Del. Coyoacán 04010 México, D. F. Tel. (55) 38718700

Wark, K.; Warner C.F. and Davis, W.T. 1998. Air rd

Pollution: Its origins and control. 3 edition. Addison Wesley Longman. United States, 560 p. Wischmeier, W.H. y D.W. Smith. 1978. Predicting rainfall erosion losses. A guide to conservation planning. USDA. Agric. Handbook No. 537. 58 p.

ISBN: 978-607-425-049-7

Primera edición 2008 Impreso en México Tiraje: 500 ejemplares No. de Registro INIFAP /CIRNE/A-441

No está permitida la reproducción total o parcial de esta publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito a la Institución.

Folleto Técnico Núm. 38. Diciembre 2008 CAMPO EXPERIMENTAL SALTILLO Blvd. Vito Alessio Robles No. 2565 Col. Nazario S. Ortiz Garza Saltillo, 25100, Coah. Tel. (01 844) 4 16 20 25 Fax (01 844) 4 39 19 01

La cita correcta de este folleto es: Martínez B. O. U.; A. Cano P. y C. A. Berlanga R. 2008. La medición del clima y sus aplicaciones en las actividades agrícolas del estado de Coahuila. INIFAP-CIRNE. Campo Experimental Saltillo. Folleto Técnico Núm. 38 Coahuila, México. 61 p.

61

Torres R., E. 1983. Agrometeorología. Editorial Diana, S.A. Primera Edición. México. 150 p.

CONTENIDO 1

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2 3

4

Valdivia, J. 1977: Meteorología General. Ed. UNMSMPerú. 256 p. Vilchez D., J. 2003. Distribución de frecuencias de la precipitación en la estación meteorológica del observatorio de Huancayo aplicados para la agricultura. Compendio de Trabajos de investigación. CNDG – Biblioteca Instituto Geofísico del Perú. V. 4 (2003) pp. 89-102. Villalpando I., J. F. 1985. Metodología de investigación en agroclimatología. Documento de circulación interna mimeografiado. INIASARH. Zapopan, Jalisco, México. 183 p.

5 6

Pág. 1 4 7 7 22 25 31 34 35 39 40 41 43 45 48 49 50 52 54

INDICE DE CUADROS Cuadro Pág. 1 Características de ubicación de la Red de 6 Estaciones Agroclimatológicas en el estado de Coahuila. 2 Principales escalas termométricas. 8 3

Requerimientos de Grados-Día de algunos cultivos.

16

4

Valor en Unidades Frío de diferentes temperaturas en durazno. Clasificación del período mensual en función de la precipitación según el rango de valores esperados para niveles de probabilidad prefijados.

20

5

60

INTRODUCCION RED DE MONITOREO AGROCLIMÁTICO DEL ESTADO DE COAHUILA DESCRIPCION Y APLICACIONES DE LAS VARIABLES CLIMATICAS MONITOREADAS Temperatura Humedad Relativa Precipitación Pluvial Radiación solar Humedad de la hoja Velocidad y dirección del viento ANALISIS CLIMATICO PARA EL ESTADO DE COAHUILA Temperatura Precipitación Humedad relativa Velocidad y dirección del viento Radiación solar Unidades calor Horas frío CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA

30

INDICE DE FIGURAS Figura 1 2 3

4 5 6 7 8

9

10

Estación climática automatizada ubicada en el Campo Experimental “La Laguna” (INIFAP) en el municipio de Matamoros, Coahuila. Distribución de las Estaciones Climatológicas en el estado de Coahuila. Temperatura media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Precipitación media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Oscilación de la Humedad Relativa media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Velocidad media mensual del viento registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Frecuencia relativa de la dirección del Viento registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Radiación solar media registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Unidades calor acumuladas registradas durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Horas frío acumuladas registradas durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

Pág. 4 5 41

42 44 46 47 48

49

51

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LA MEDICION DEL CLIMA Y SUS APLICACIONES EN LAS ACTIVIDADES AGRICOLAS DEL ESTADO DE COAHUILA

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Oscar Ulises Martínez Burciaga1 Antonio Cano Pineda2 Carlos Alejandro Berlanga Reyes3

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INTRODUCCION En la actualidad, el conocimiento del clima es de gran importancia en la toma de decisiones en la actividad agrícola del estado de Coahuila, dado que se practica una agricultura de alto riesgo. Esto permite implementar acciones de mitigación ante la presencia de eventos climáticos extremos (sequías y excesos de humedad). Con el propósito de apoyar las acciones de planeación del desarrollo agropecuario y forestal del estado de Coahuila, se estableció un sistema de monitoreo climático mediante el cual se registra información en forma continua y se tiene el acceso a los datos en tiempo real. 1

Investigador del Programa de Sistemas de Información Geográfica del Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP

2

Investigador del Programa de Viveros y Plantaciones Forestales del Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP

3

Investigador del Programa de Recursos Naturales de Zonas Áridas del Campo Experimental Saltillo CIRNE-INIFAP.

Los componentes del sistema de monitoreo climático han sido diseñados ex profeso para la recolección, distribución y el procesamiento de datos. En conjunto forman “redes” que generan datos y son enviados cada 15 minutos en tiempo real, a un Centro de Información desde donde pueden ser automáticamente distribuidos por fax, página web o por módem. En este centro es almacenada la información en una base de datos históricos que coadyuvará en la toma de decisiones para una mejor planeación en las actividades o procesos de la producción agrícola. La información generada por la red de estaciones tiene una aplicación muy variada ya que es posible tener información en tiempo y espacio real de variables como temperatura ambiental, humedad relativa, humedad del follaje, precipitación, velocidad y dirección del viento y radiación solar. Las aplicaciones prácticas de la información, permiten mejorar el manejo de productos químicos, establecer calendarios adecuados de riego en base a las necesidades reales de los cultivos y sus etapas fenológicas, prever la manifestación de plagas, enfermedades y heladas, proporcionando datos y curvas de unidades calor y evapotranspiración, información complementaria con la cual es posible lograr la automatización de los procesos productivos que permiten a los productores ser mas eficientes y competir ventajosamente en los mercados nacionales e internacionales.

Landoa’O. 2000. La química importancia y desarrollo en los campos agrícola y pecuario. Nutrición de la planta. “La Fotosíntesis”. http//www.agropecstar.com/portal/ doctos/clima %20y%20agua.htm (abril de 2008). Martínez B., O. U. y M. Ruiz C. 2005. Riesgo de heladas para la agricultura en la región sureste del estado de Coahuila. INIFAP-CIRNE. Campo Experimental Saltillo. Publicación Especial Núm. 5. Coahuila, México. 66 p. Marroquín, A. 1996. El Cambio climático en las precipitaciones. Revista del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y PuertosEspaña. 22 p. Medrano, S. 2003. Medición de la humedad relativa con psicrómetro. La Guía MetAs. boletín periódico del laboratorio de metrología MetAs, S.A. de C.V. Cd. Guzmán, Jal. México. 4 p. Mejía A., C.; T del R, Terrones R. y H. García N. 2001. Sistema de cálculo de índices agroclimáticos. SICAINAG. INIFAP. Informe de resultados del proyecto: Sistematización de Índices Agroclimáticos con Estaciones Meteorológicas Normales y Automatizadas del Estado de Guanajuato. 46 p.

Considerando que, el ahorro en el consumo de 2

57

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56

agua es una necesidad imperativa en muchos países y siendo el sector agrícola uno de los mayores consumidores de agua, la posibilidad de tener información oportuna para lograr una distribución adecuada y una reducción de pérdidas innecesarias de dicho insumo representaría un ahorro sin precedentes en la agricultura. Componentes de la Red de Monitoreo La red de monitoreo climático consiste en un conjunto de herramientas de hardware y software que permiten la medida de determinados parámetros a través de grandes distancias. Por parámetros se entiende cualquier magnitud física susceptible de ser convertida en un valor eléctrico. Esto es, temperatura del aire, humedad relativa del aire, humedad del suelo, velocidad del viento, nivel de agua en un depósito, etc. Todos estos valores pueden ser convertidos en magnitudes eléctricas por medio de sensores. Los parámetros convertidos eléctricamente son almacenados en la memoria de una estación de medición remota. Esta estación contiene un microprocesador encargado de realizar diversas tareas de forma periódica: consulta de los sensores, almacenamiento de la información medida, comprobación del canal de radio, comprobación del estado de la batería local, etc.

3

Está equipada con un equipo de radio que permite un enlace de comunicación inalámbrica en tiempo real con otras estaciones de medida o con una estación central. Esto significa que la conexión con la estación central se puede realizar a través de otras estaciones remotas, permitiéndose así el diseño de amplias redes.

Cuevas L.F. et al. 2007. Protección restauración y conservación de suelos forestales. Manual de obras y prácticas. http//www.conafor.gob.mx/portal/docs/seccione s/suelos/Manual%20de%20conservacion%20d e%20suelos%20I.pdf (mayo de 2008). Del Real, L. I. J. 1982. Métodos de evaluación del período de descanso en manzanas en las condiciones de Arteaga, Coahuila 1971-1972 a 1979-1980. Tesis de Licenciatura. UAAAN. Saltillo, Coah., México. 90 p. Ecoportal.net. 2007. Polinización cruzada entre cultivos GM y cultivos tradicionales. En: Boletín 255 de la Red por una América Libre de Transgénicos.http://www.ecoportal.net/layout/s et/print/content/view/full/72764/(printversion)/1. (abril de 2008). FAO. 2002. Instrumentos para la obtención de información climática. http//www.fao.org/nr/water/aquastat/gis/indexes p3.stm. (abril de 2008).

Figura 1. Estación climática automatizada ubicada en el Campo Experimental “La Laguna” (INIFAP) en el municipio de Matamoros Coahuila.

RED DE MONITOREO AGROCLIMÁTICO DEL ESTADO DE COAHUILA

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La red cuenta actualmente con 27 estaciones 4

55

BIBLIOGRAFIA Allen, C. J. 1976. A modified sine wave method for calculating degree days. Environmental Entomology 5(3):338-396.

climáticas automáticas localizadas y distribuidas como se muestra en la figura 2 y cuadro 1, respectivamente.

Ahrens, C. Donald. 1998. Essentials Of Meteorology: an invitation to the atmosphere. 2a edition. Wadsworth Publishing Company. United Status. 464 p.

2 1 8

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10 12 3

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13 15

16

27 21 5

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6 7

Figura

2.

18 20 23

22 24 19 17 25 26

Distribución de las Estaciones Climatológicas en el estado de Coahuila. 5

Cuadro 1. Características de la Red de Estaciones Agroclimatológicas en el estado de Coahuila. Estación No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

MUNICIPIO CIUDAD ACUÑA CIUDAD ACUÑA SIERRA MOJADA SIERRA MOJADA FRANCISCO I. MADERO SAN PEDRO MATAMOROS VILLA OCAMPO MUZQUIZ ZARAGOZA PROGRESO GUERRERO NADADORES VILLA OCAMPO CUATRO CIENEGAS ABASOLO SALTILLO PARRAS DE LA FUENTE ARTEAGA GENERAL CEPEDA RAMOS ARIZPE ARTEAGA PARRAS DE LA FUENTE ARTEAGA ARTEAGA ARTEAGA CUATRO CIENEGAS

UBICACIÓN

LOCALIDAD Pasta 9 Rancho Los Lobos Racho Santa María Esc.Sec.Técnica No. 32 El Porvenir Rancho Las Mercedes Campo Experimental La Laguna Los Pilares Unión Ganadera Local Muzquiz Campo Experimental Zaragoza Rancho Las Cabras Rancho Santa Elena Rancho El Cedral Ejido Ocampo (El Nogal) Rancho PRONATURA Rancho El Paraiso Rancho El Padrino Empacadora de Melón Rancho Roncesvalles Rancho La Gloria Los Pirules Rancho La Rosita Rancho Parras El Alto Rancho El Conejo Rancho Guadalupe Campo Experimental Saltillo Rancho Tanque Nuevo

LATITUD (N)

LONGITUD (W)

ALTITUD (msnm)

29° 14' 40.60" 29° 13' 05.2" 27° 55' 53.30" 27° 17' 34.40" 25° 46' 58.90" 25° 41' 02.40'' 25° 31' 57.00" 28° 50' 44.90" 27° 54' 46.80" 28° 35' 56.00'' 27° 36' 18.40'' 28° 17' 23.80'' 27° 01' 54.00" 27° 20' 22.5" 26° 48' 19.10'' 27?06΄ 16.2" 25° 14' 11.40'' 25° 38' 50.30" 25° 23' 44.10'' 25° 22' 20.90'' 25° 58' 49.10" 25° 22' 09.60'' 25° 23' 17.6" 25° 16' 40.6" 25° 12' 13.9'' 25° 16' 02.2" 26° 35' 00''

100° 54' 00.20" 101° 28' 27.0" 103° 50' 58.70" 103° 40' 42.10" 103° 19' 06.40" 103° 00' 04.00'' 103° 14' 36.60" 102° 37' 30.40" 101° 32' 18.10" 100° 54' 43.80'' 101° 07' 16.70'' 100° 19' 33.70'' 101° 32' 44.10" 102° 23' 43.2" 102° 01' 04.40'' 101?17΄ 20.8" 101° 10' 19.2'' 102° 08' 52.60" 100° 36' 21.30'' 101° 28' 07.90'' 101° 21' 01.40" 100° 38' 10.60'' 101° 53' 26.3" 100° 34' 58.6" 100° 46' 13.1'' 100° 46' 27.3" 102° 13' 08''

334 296 1252 1857 1108 1099 1096 1240 497 343 369 230 535 1144 754 434 1866 1067 2534 1590 1214 2421 1738 2195 2013 2039 809

y seguimiento del desarrollo productivo de los cultivos. • Desarrollar modelos de predicción de plagas y enfermedades de los principales cultivos de importancia económica en el estado. • Diseñar programas de aplicación del agua a cultivos en tiempo real de acuerdo a necesidades de los mismos en sistemas de riego. • Relacionar el desarrollo de los cultivos con los parámetros agroclimáticos para generar modelos de predicción de cosechas de los principales cultivos de importancia económica en el estado. • Determinar el potencial agroclimático de las principales regiones del estado para apoyar la planeación de las actividades productivas en el logro de una mayor competitividad.

Cada estación consta de sensores de medición de la temperatura del aire, humedad relativa, precipitación, dirección y velocidad del viento, radiación solar y humedad de la hoja. Proporciona lecturas de estas variables de clima cada 15 minutos que son transmitidas a una base central ubicada en el Campo Experimental Saltillo. La información de las estaciones puede ser consultada en tiempo real (cada 15 minutos es actualizada) a través de Internet en el sitio: http://clima.inifap.gob.mx, y se pueden consultar los datos en forma diaria y en gráficos. Está disponible para los productores, dependencias relacionadas con el sector agropecuario y para el 6

53

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

público en general.

El clima es una de los factores mas importantes en la producción agropecuaria y forestal ya que todos los procesos biológicos y fisiológicos de las plantas y animales están estrechamente influenciados por las variables climáticas incidiendo tanto en la calidad como en la cantidad de la producción, como así mismo en el desarrollo de insectos y enfermedades que afectan negativamente a las cosechas.

DESCRIPCION Y APLICACION DE VARIABLES CLIMATICAS MONITOREADAS

La medición del clima puede ayudar a incrementar la producción de alimentos mediante el establecimiento de sistemas de producción acordes a los recursos climáticos disponibles. La aplicación directa de los datos climáticos a la agricultura no es suficiente por lo que es necesario obtener aplicaciones agroclimáticas a partir de datos climáticos. El estado de Coahuila cuenta con una red de estaciones climatológicas automatizadas que monitorea la información en forma continua y la presenta en tiempo real en una página Web.

LAS

Las variables de clima producen efectos fisiológicos en los vegetales y determinan en gran manera su adaptación en los ambientes en donde se desarrollan. Cada una de las variables incide de alguna u otra manera en uno o en varios de los procesos inmersos en su desarrollo productivo. Debido a esto, es necesario conocer como se debe de utilizar la información para aprovechar al máximo este insumo de la producción. A continuación se presenta una descripción de cada una de las variables que se monitorean en la Red de Estaciones Agroclimáticas del Estado de Coahuila, y se describen posibles usos que se le puede dar a la información que se genera. Temperatura

La información generada deberá tener aplicaciones importantes por lo que se recomienda entre otras muchas acciones las siguientes:

Refleja el estado energético del aire, que se traduce en un determinado nivel de calentamiento, indicando el grado de calor o de frío sensible en la atmósfera (UNL-FCA, 2004). Junto con la precipitación, es de gran importancia para la caracterización del clima.

• Generar programas de cómputo para determinar en tiempo real, parámetros agroclimáticos (unidades calor, horas frío, etc.) importantes para la planeación

La temperatura depende principalmente del balance de radiación: contabilidad de la radiación que entra y la que sale (Garduño, 1994).

52

7

Para su cuantificación se utilizan los termómetros, termopares y termisores, mientras que con el termógrafo se registran sus variaciones (Ortiz, 1987), y las escalas termométricas más utilizadas son la absoluta (Kelvin), la centígrada (Celsius) y la Fahrenheit (Torres, 1983). Las principales escalas termométricas empleadas se presentan en el cuadro 2.

más

Cuadro 2. Principales escalas termométricas. Escala

Símbolo

ºC

Punto de congelamiento del agua 0

Punto de ebullición del agua 100

ºF ºR

32 0

212 80(R=100 ºC)

ºK (Cero absoluto) 273.2 ºC

73.2K=100 ºC 273.2

Celsius o Centígrada Fahrenheit Reaumur Kelvin

Fórmulas de conversión de las escalas termométricas

Figura 10. Horas frío acumuladas registradas durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

El resto de las regiones presentan un patrón de comportamiento de esta variable muy similar, acumulando el menor número de horas frío durante la época más caliente del año. Finalmente, en coincidencia con los valores de temperatura (figura 3), el mayor número de horas frío acumuladas se presenta durante los meses con menores valores de temperatura y viceversa.

ºC = (ºF - 32) 5/9 ºF = (9/5 ºC) + 32 = 1.8ºC+32 ºK = ºC + 273.2

y

ºC = ºK - 273.2

8

51

serranías con mayor elevación y más propensas a lluvias y a temperaturas mas templadas; lo anterior es fácilmente confrontable con la información presentada en la Figura 3, en la cual el patrón de comportamiento de la temperatura media es muy similar al presentado para la variable unidades calor acumuladas. Horas Frío (Richardson ,1974) En la Figura 10 se pueden apreciar los valores de horas frío acumuladas. En concordancia con lo presentado en la figura 9 (unidades calor acumuladas), el patrón de comportamiento para la variable horas frío acumuladas, es totalmente opuesto al observado en la mencionada Figura. Diciembre y enero, en general, son los meses que ahora registran mayores valores (cerca de 400 horas frío); lo anterior se acentúa en la región sureste debido a la situación geográfica en que se encuentra la estación meteorológica de referencia y que ya ha sido descrita en párrafos anteriores.

Importancia de la temperatura en el desarrollo vegetal Todos los procesos fisiológicos y funciones de las plantas se llevan a cabo dentro de ciertos límites de temperatura relativamente estrechos. En general, la vida activa de las plantas superiores se localiza entre 0 y 50 ºC, aún cuando estos límites varían mucho de una especie a otra. Los procesos fisiológicos de la planta (fotosíntesis, la respiración y el crecimiento) responden con frecuencia en forma diferente a la temperatura, en consecuencia, la temperatura óptima para cada función, también difiere. Tanto los cultivos como el ganado son sensibles en mayor o menor medida a los cambios de temperatura, los cuales vienen asociados a algún evento atmosférico. La temperatura es una limitante fundamental para la dispersión natural de las especies, tanto vegetales como animales, pudiendo afectar su desarrollo y crecimiento si tiene variaciones extremas; además, afecta el desarrollo de las plantas a través de su influencia sobre la velocidad de los procesos metabólicos (Villalpando, 1985). Desde el punto de vista agronómico, la temperatura debe ser descrita en términos de utilidad para la toma de decisiones sobre el crecimiento de las plantas, antes que para explicar, por ejemplo, el comportamiento atmosférico por su propio interés. Se deben considerar dos clases de plantas: aquellas sobre las cuales el hombre realmente no ejerce control desde el comienzo hasta el final del crecimiento, y sobre las que ejerce al menos un control parcial. Básicamente, son tres aspectos que

50

9

se deben conocer de la temperatura: al inicio del crecimiento, durante el avance de la estación del crecimiento y la longitud de la estación de crecimiento (Lowry, 1981).

Salvo pequeñas diferencias, puede inferirse que el comportamiento de esta variable es el mismo en las diferentes regiones consideradas.

Parámetros climáticos derivados de la temperatura

Unidades Calor

Estos parámetros tienen una gran diversidad de aplicaciones en forma conjunta o individual sobre aspectos importantes del desarrollo de las plantas y animales. Es conveniente conocer, además de los valores medios de temperatura de una zona agrícola, las temperaturas máximas y mínimas, las oscilaciones diurnas y anuales, etcétera, factores limitantes de la extensión geográfica de los cultivos (Ruiz, et al., 2005). La definición de los más comúnmente utilizados se presenta a continuación:

De acuerdo a la Figura 9, la mayor acumulación se unidades calor (700 UC) en general se presenta durante los meses de junio a agosto (verano).

Temperatura máxima.- Temperatura más alta alcanzada en un intervalo cronológico dado. Se presenta generalmente entre las 14:00 y las 16:00 horas. Temperatura mínima.- Temperatura más baja alcanzada en un intervalo cronológico dado. Se puede observar por lo general entre las 06:00 y las 08:00 horas. Temperatura media anual.- Media aritmética de las temperaturas medias mensuales de un año. Temperatura media diaria.- Promedio de las 24 temperaturas horarias observadas a lo largo del día. También se conoce como el promedio de la 10

Figura 9. Unidades calor acumuladas registradas durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. La tendencia de la acumulación de las unidades calor es similar, a diferencia de la región del sureste del estado donde los valores son menores (300 UC), con 50% menos de lo que se acumula en el resto de las regiones debido al factor altitud. Esto se explica a partir de las características geográficas en que se ubica la estación agroclimática que corresponde a las 49

frentes fríos, la ocurrencia de los vientos es predominantemente del norte y noreste. Radiación Solar En la Figura 8 se muestra el comportamiento en general de la radiación solar. Ahí se aprecia que los meses con menor captación de energía corresponden a los meses de diciembre y enero, debido a la presencia de mayor número de días nublados y menor longitud de los días durante la época invernal; lo contrario ocurre durante mayo a julio (verano) periodo que coincide con los días de mayor duración y mas despejados.

temperatura máxima y mínima registrada en un día. Temperatura media mensual.- Promedio de las medias de temperaturas máximas y mínimas registradas en un mes o promedio de las medias ios mensuales de temperaturas máximas y mínimas registradas en un mes. Temperatura media promedio anual.- Media aritmética de las temperaturas medias mensuales de un período determinado. Comúnmente se le denomina Temperatura Media Anual. Temperatura media promedio mensual.- Promedio de los promedios mensuales de temperaturas máximas y mínimas registradas en un mes de un período determinado. Comúnmente se le denomina Temperatura Media Mensual pero con referencia a ese período. Temperatura diurna media.- Es el valor normal o promedio histórico de temperatura diurna. Temperatura nocturna media: Es el valor normal o promedio histórico de temperatura nocturna.

Figura 8. Radiación solar media registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

48

Temperatura máxima maximorum.- Es el valor máximo de las temperaturas máximas presentado a nivel diario para el mes o decena en cuestión durante la serie histórica de datos. Temperatura mínima minimorum.- Es el valor mínimo presentado a nivel diario para el mes o decena en cuestión durante la serie histórica de datos. 11

Temperatura de punto de rocío media en el intervalo.Es la temperatura a la cual deberá enfriarse el aire a presión constante para que se condense la humedad que contiene. Esto es, en el momento que la temperatura ambiente llega a igualar la temperatura de rocío, se forma neblina y se diría entonces que el aire se encuentra saturado. El punto de rocío no puede ser mayor a la temperatura del aire, y es usualmente bastante menor. Aunque se trata de una medición expresada en unidades de temperatura, el punto de rocío está asociada a la humedad. Si el aire se encuentra muy húmedo, habrá que enfriarlo menos para saturarlo; es decir, la temperatura de rocío es mayor (Nakamura, 2000). Temperatura aparente media percibida por el cuerpo humano por exposición al viento (Wind Chill).-. Representa un índice de la cantidad de calor que se pierde a través de la piel, cuando está expuesta a combinaciones distintas de temperatura y velocidad del viento. Por ejemplo, nuestra piel expuesta a 2 ºC acompañado por viento sostenido de 12 km/hr, percibe y pierde calor al mismo ritmo que a -11ºC con viento en calma (-11ºC sería en estas circunstancias el wind chill). Con viento en calma, las temperaturas ambiental y wind chill coinciden (Nakamura, 2000). Oscilación térmica.- Es la diferencia entre los valores normales de temperatura máxima y temperatura mínima. Cálculos derivados de la temperatura

Figura 7. Frecuencia relativa de la dirección viento registrado durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Los valores más altos que se observan conciernen a los vientos dominantes para cada región referida; debe hacerse notar que los mismos corresponden a la frecuencia relativa durante el período considerado; cabe destacar la gran influencia de vientos del sureste que existe en el sur del estado, y que se registran principalmente durante el verano; caso opuesto se presenta en la región norte en donde predominan los vientos provenientes del norte y que se registran más frecuentemente en el invierno. Lo anterior se desprende de un análisis mensual de la información que arroja como resultado general que una mayor predominancia de vientos durante el verano ocurre desde el sur y sureste, mientras que en los meses de invierno, y como consecuencia de los

Con variables de temperatura máxima y mínima, 12

47

se puede estimar unidades calor (UC) o grados día de desarrollo (GDD), unidades fototérmicas (UF), unidades frío (UF), horas frío ((HF), probabilidad de ocurrencia de la primera (PH) y última helada (UH). Unidades Calor

Figura 6. Velocidad media mensual del viento registrado durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

El desplazamiento del aire de zonas de alta presión a zonas de baja presión, determina los vientos dominantes de un área o región, de tal forma que el patrón general de circulación del aire en la atmósfera es diferente durante el verano y el invierno. La Figura 7 muestra la frecuencia relativa de la dirección del viento registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

46

Es la acumulación de determinado número de grados de temperatura que requiere la planta para completar su ciclo vegetativo. Existen diversos métodos para evaluar la acumulación progresiva de grados a partir de la fase inicial. El más sencillo es el propuesto por Reamur (Boussignault,1885), y consiste en sumar las temperaturas medias diarias (ºC) ya sea entre dos fases o durante todo el ciclo; sin embargo, este método no es preciso, posiblemente a que los demás factores que intervienen en el desarrollo vegetal constituyen una variable no considerada en este método. Las temperaturas bajo 0 ºC no se consideran en el mismo (Landoa, 2000). Otro método es el "Crecimiento grados días" basado en el desarrollo de la planta por encima de una temperatura mínima llamada punto crítico (PC). Los grados de temperatura que diariamente se registran por encima del punto crítico se irán acumulando hasta alcanzar una temperatura constante al completarse el ciclo vegetativo. Por ejemplo, algunas variedades de maíz tienen una acumulación constante de 2500 grados-día, desde la germinación hasta la madurez, los cuales se cubrirán en distinta cantidad de tiempo dependiendo de l os 13

(Figura 4) y altos registros de temperatura (Figura 3).

diferentes climas. Fuera de ciertos límites de temperatura las plantas dejan de funcionar normalmente y se puede llegar al extremo de que estas mueran. Carecen de “temperatura alta del cuerpo”, característica de los animales superiores, y la temperatura de la mayoría de las plantas sigue muy de cerca a la del ambiente. Ellas absorben el calor o lo pierden conforme el ambiente se hace más cálido o más frío con ligeras variaciones debidas a la transpiración y otras causas (Landoa, 2000). Entre los métodos existentes para calcular las unidades calor, los más usados, por la facilidad de cálculo y por el grado de precisión, son: Unidades calor para germinación: Se asume que una "unidad de calor" (en grados día), es constante para este estado de desarrollo particular y se puede calcular multiplicando la diferencia entre temperatura media (T) menos punto crítico (PC) por el período de emergencia (D) en días, o sea: U C g = (Ts - PC) D

Velocidad y Dirección del Viento La Figura 6 representa la velocidad promedio mensual del viento y donde muestra una tendencia a la presencia de vientos con mayor velocidad entre los meses de enero a julio; no obstante marzo, abril y ocasionalmente mayo, parecen ser los meses más críticos en este sentido ya que se pueden presentar tolvaneras y procesos erosivos en suelos que se encuentran desprovistos de vegetación (por razones de malas prácticas relacionadas con la agricultura o por perturbación del medio natural). Sin embargo, se debe de considerar que en muchos casos durante abril y mayo los campos empiezan a ser cubiertos por vegetación natural o por cultivos, y que en los meses de julio y agosto los vientos se encuentran generalmente asociados a lluvias lo cual reduce la presencia de factores que producen efectos erosivos del viento. El conocimiento de estas variables es de utilidad en la planeación de la instalación de barreras rompevientos, colocación de huertas (dirección de hileras) y control de heladas entre otras.

Este concepto se puede aplicar bajo condiciones naturales, aunque el cálculo depende de la profundidad a la que se toma la temperatura del suelo y de las condiciones prevalecientes de humedad.

14 45

Unidades calor de emergencia a madurez. Después de la germinación y de forma gradual, la temperatura del aire se vuelve de gran importancia para las etapas vegetativa y generativa. Es muy importante tener en consideración que el punto crítico (PC) es variable para diferentes cultivos, generalmente es una temperatura cercana a 6 ó 7 ºC, a partir de la cual entra en actividad (crecimiento) la planta, por lo que primero debe determinarse ese PC para el cultivo de interés y posteriormente correlacionar las unidades calor con cada etapa del cultivo, con la formación de nudos, etcétera. Figura 5. Oscilación de la humedad relativa media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila. Durante el verano se presentan los mayores valores medios registrados para esta variable, que corresponde a la estación del año con mayor precipitación; asimismo, se pueden observar valores similares durante la época invernal, ya que durante esta estación los frentes fríos provenientes del norte provocan la entrada de aire húmedo y algunas lluvias al territorio nacional. Por otro lado, los mayores descensos en esta variable se ubican durante los meses de marzo-abril que normalmente corresponden a períodos del año muy secos; finalmente existen marcadas diferencias entre regiones. La región de La Laguna presenta menores valores medios, lo anterior en coincidencia con menores valores de precipitación 44

Las unidades calor se han usado también en la predicción de épocas de cosecha. En las zonas templadas, la intensidad de luz es frecuentemente el principal factor limitante para el crecimiento. En tal caso, una evaluación basada en la radiación total, puede resultar mejor que las unidades de calor. El método residual es el que más se ha utilizado para la estimación de unidades calor y su cuantificación es de la siguiente forma: Uc = (TM - PC) Donde: Uc = Unidades calor para un día (grados calor día) TM = Temperatura media = (T máx. - T mín.) 15

Algunos requerimientos de grados-día de diferentes cultivos se presentan en el cuadro 3.

continente y que suelen ser comunes en esta época del año en nuestro país.

Cuadro 3. Requerimientos de Grados-Día de algunos cultivos.

Debe de considerarse que la utilidad de estos datos en la agricultura, radica en el análisis posterior de la situación que favoreció o afecto la producción de algún cultivo o cultivos en particular, ya que las lluvias pueden presentarse, por ejemplo, en meses en que no fueron requeridos para lograr una buena producción.

CULTIVO Trigo otoño Trigo primavera Soya Cebada Maíz Vid Lino

Grados-día (totales) 1900-2400 1250-1550 2000-2500 1200-1900 2000-3000 1000-1800 900

Fotoperíodo Es el número de horas que transcurre de la salida a la puesta de sol. Depende de la latitud (ubicación geográfica) y la época del año, con la cual se determina la posición del sol. Los efectos del fotoperíodo sobre la agricultura son significativos, ya que condiciona las tasas fotosintéticas de los cultivos (Salisbury y Ross, 1994) y la inducción de la floración en especies sensibles al fotoperíodo (Summerfield et al., 1985). El fotoperíodo se calcula como: N = 2h

15

Humedad Relativa Este parámetro climático (utilizado en modelos de predicción de enfermedades) es de importancia en la agricultura cuando se desea conocer si el ambiente que se presenta es favorable o no, para el desarrollo de organismos dañinos para los cultivos, principalmente bacterias y hongos. Aunque debe de considerase que pueden influenciarse por efectos de la precipitación y presencia de aire húmedo, en general la fluctuación diaria de los valores de humedad relativa, se comportan en forma inversa a los valores de temperatura; de esta manera, a valores mayores de temperatura corresponden valores menores de humedad relativa y viceversa. Lo anterior se observa en la Figura 5, donde se muestran valores medios de humedad relativa del estado de Coahuila.

Donde: N = Fotoperíodo (horas) 16

43

h = Ángulo horario de la salida o puesta del sol [h = ArcCos (tanφ tan δ) φ = Latitud en grados δ = Declinación solar en grados ⎡

⎛ 284 + Dj ⎞ ⎤ ⎟⎥ ⎝ 365 ⎠ ⎦

δ = 45.23 sen ⎢ 360 ⎜ ⎣

Dj = Día juliano Unidades Frío, Horas Frío Figura 4. Precipitación media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

Por otro lado la variación estacional de la lluvia, muestra un período bien establecido que se presenta durante el verano (junio a septiembre) en donde la lluvia alcanza su mayor media acumulada; las lluvias prolongan más su presencia y son un poco mas abundantes durante este período en regiones en que se ubican estaciones que tienen influencia de lluvia orográfica como son el sureste (Sierra de Arteaga) y norte centro (Sierra de Santa Rosa). Durante los meses correspondientes al invierno (diciembre a febrero) se registran también pequeñas precipitaciones, que son ocasionadas en gran medida por los frentes fríos provenientes del norte del 42

En los climas templados el ritmo de crecimiento estacional de los frutales está condicionado fundamentalmente por las temperaturas, distinguiéndose durante el ciclo anual dos períodos: a).- Período de actividad vegetativa, que comienza a finales de invierno o principios de primavera y que finaliza en otoño con el cese aparente de toda actividad. b).- Período de reposo, inicia a finales de otoño y se extiende hasta los últimos días del invierno o principios de primavera, con el comienzo de la actividad vegetativa. Algún tiempo después de haber cesado el crecimiento de verano, comienza a instalarse en la planta el reposo, que cumple con una serie de etapas; cuando se produce la caída de las hojas, las yemas están en un estado de dormancia profunda del que no salen hasta tanto no hayan acumulado suficiente cantidad de frío invernal. En las especies caducifolias, características de climas con estaciones definidas; el período de reposo constituye un mecanismo natural de defensa a las bajas temperaturas que ejercen su acción o efecto 17

fisiológico durante un tiempo cuya longitud depende, principalmente, de los valores térmicos y de la variedad. Esto se traduce en una normal floración y brotación a finales de invierno o principios de primavera. Las necesidades de frío invernal se han medido tradicionalmente a través del concepto de horas-frío, que se definen como el número de horas que, durante el período de descanso invernal, la planta permanece a temperaturas menores o iguales a un umbral que ha sido fijado en 7 ºC (INTA, 2008). Factores ambientales, distintos de los bajos valores térmicos, como por ejemplo la intensidad luminosa, pueden influir sobre la salida del reposo invernal, aunque son las temperaturas y su régimen el factor de mayor peso en el proceso. Con relación a esto último, no todos los valores por debajo del umbral considerado tienen el mismo efecto, incluso pueden contrarrestar horas-frío cuando superan un determinado nivel durante el período de descanso invernal. Las variaciones de temperatura durante el invierno actúan sobre la evolución del reposo. Valores por encima de 18 ºC y, más aún los superiores a 21 ºC, afectan negativamente el desarrollo de la dormancia, lo que puede ser revertido por períodos posteriores de bajas temperaturas. En este último caso, serán necesarias mayor cantidad de horas-frío durante el invierno que cuando no ocurren altos valores térmicos. Altas temperaturas durante el invierno, y aquellas 18

Figura 3. Temperatura media mensual registrada durante el período 2005-2007 en diferentes regiones del estado de Coahuila.

Precipitación En las zonas áridas y semiáridas del norte de México, en donde se ubica el estado de Coahuila, las lluvias suelen presentarse en forma errática y con grandes variaciones, ocurriendo en eventos torrenciales y abundantes durante el verano, o con baja intensidad y larga duración durante el invierno. En la Figura 4, se observa que en general la precipitación media durante el periodo de septiembre 2005 a agosto 2007 no fue >200 mm en el estado de Coahuila, no obstante la existencia de eventos extraordinarios de precipitación en el norte y centro del estado durante el verano de 2007. 41

algunos de información.

los

usos

que

puede

tener

esta

Además permite diferenciar las zonas agroecológicas en que está dividido el estado, y que puede ser de apoyo en la planeación de las actividades productivas en donde se involucran los aspectos climáticos. El análisis comprende información sólo de algunas estaciones representativas de cada una de las regiones por lo cual, se debe de considerar solamente como un ejemplo de lo que se puede realizar con la información que es recabada de las estaciones automatizadas. Temperatura El análisis para esta variable (Figura 3), muestra el comportamiento de la temperatura media en un período de dos años para cinco diferentes regiones del estado de Coahuila. De acuerdo a esta figura, aunque existen pequeñas diferencias, en términos generales se muestra el mismo patrón anual en las diferentes regiones consideradas para la variable mencionada, registrándose temperaturas más cálidas durante los meses de Junio a Agosto. Destaca la estación ubicada en el sureste del estado, donde se presentan marcadas diferencias debido a su ubicación geográfica, ya que se localiza en partes con mayor altitud (Cañón de Los Lirios en Sierra de Arteaga, municipio de Arteaga, Coahuila).

40

óptimas para la acumulación de frío, varían con el estadío de desarrollo del reposo. Valores altos al comienzo del reposo tienen mayor efecto inhibidor, mientras que son menos perjudiciales cuando se producen a finales del período considerado, luego de haber acumulado una buena cantidad de horas-frío. Esto induce al desarrollo de otros modelos, más flexibles en comparación al de horas-frío, para la estimación de las necesidades de frío invernal y que consideran la efectividad relativa de los valores térmicos, desde el punto de vista de la acumulación, con el fin de lograr una mejor interpretación del comportamiento de las variedades. En este sentido, se desarrollaron modelos que plantean el concepto de unidades-frío, que comprenden unidades parciales, acumuladas con temperaturas ubicadas alrededor de un óptimo que acumula una unidad completa y valores con efecto detrimental sobre la acumulación (INTA, 2008). Para el cálculo de las HF se utiliza un método derivado a partir de la ecuación senoidal propuesta por Snyder (1985), mediante el cual se puede calcular número de horas por día en que la temperatura es menor a una temperatura base (Tb) dada. La manera como se hace la estimación es la siguiente: Th = Tmed + ∝Sen(t) donde: Th = Temperatura horaria

19

TMed =

TMax + TMin 2

α = Amplitud =

necesario expresar la velocidad del viento a 2 metros sobre la superficie del suelo (FAO, 2002).

TMax − TMin 2

La temperatura mínima del día se toma para las primeras 12 horas y la temperatura mínima del día siguiente para el resto de las horas; esto para tener un mejor ajuste a la curva real de la temperatura (Allen, 1976). Las temperaturas horarias que sean menores o iguales a la Tb se acumulan para obtener las horas frío del día. Para el cálculo de unidades frío (UF), Richardson y colaboradores (1974), propusieron el modelo de “Utah”. En este modelo se asigna a cada rango o intervalo de temperatura un nivel de eficiencia para contribuir a la ruptura de la dormancia. Cuadro 4. Valor en unidades de frío de diferentes temperaturas en durazno (Richardson et al.,1974). Rango de T (ºC) < 1.4 1.5 a 2.4 2.5 – 9.1 9.2 -12.4 12.5 – 15.9 16.0 – 18.0 >18

Unidad de Frío 0 0.5 1 0.5 0 -0.5 -1

20

El viento es un componente esencial para determinar la evapotranspiración, y es de gran importancia su efecto sobre la erosión del suelo y daño mecánico a los cultivos. Además, a través de la dirección del viento, es posible estudiar la trayectoria de los insectos y patógenos. El viento es importante en la polinización de plantas, diseminación de semillas, regulador del CO2 en la capa de aire cercana al suelo y como agente benéfico reduciendo el daño por heladas, al mezclar las capas de aire cercanas al suelo. La información de dirección y velocidad del viento es utilizada en la programación de aplicaciones aéreas de pesticidas (Villalpando, 1985). Usando los datos de la velocidad y dirección del viento para predecir el movimiento del polen en el aire, se encontró que el mismo podía contaminar los campos a los alrededores a un nivel de dos o tres veces mayor de lo que originalmente se pensaba (ecoportal.net, 2007) ANALISIS CLIMATICO PARA EL ESTADO DE COAHUILA

Considerando los factores climáticos que son monitoreados en las estaciones que integran la Red de estaciones agro climáticas automatizadas de Coahuila, se muestra en este apartado un análisis general sobre las condiciones que se han presentado en el período 2005 a 2007 con el fin de ejemplificar 39

El viento que prevalece en un rango de tiempo puede ser representado por medio de una rosa de los vientos, la cual indica el porcentaje de tiempo en el que el viento sopla de diferentes direcciones. La gráfica consiste en utilizar barras o extensiones que van desde el centro de un círculo hacia un punto determinado que ilustra la dirección del viento, la longitud de cada extensión indicará el porcentaje de tiempo en el que el viento se dirigió hacia esa dirección (Ahrens, 1998). Medición de la Dirección del Viento

La dirección se mide mediante la veleta según los 360 grados geográficos en intervalos de 10 grados. En la mar se emplean los 16 rumbos de la rosa de los vientos. Los anemómetros miden la velocidad, expresada comúnmente en metros/segundo o nudos (milla náutica/hora). La dirección del viento también se puede ilustrar en grados como en una circunferencia con sus 360º. Estas direcciones están representadas por números, los cuales varían de acuerdo a las manecillas del reloj iniciando con 360º en el norte, teniendo el este con 90º, el sur con 180º y el oeste con 270º. También existen otras direcciones como NE a la que pertenecen los 45º y así obtener los grados correspondientes a las demás direcciones del viento. La calma se expresa como 0º (Wark et al., 1998). Aplicaciones de velocidad y dirección del viento.

Para

aplicaciones

agrometeorológicas 38

es

De acuerdo a este modelo, 1 HF es equivalente a 1 unidad de frío (UF) sólo en el intervalo de temperaturas comprendido entre 2.5 y 9.1 °C. Las UF diarias se calculan sumando las UF de cada hora del día. Las temperaturas inferiores a 1.4 °C no tienen valor en la acumulación de frío. Otros intervalos tienen una eficiencia del 50%. La ecuación desarrollada por Richardson et al.(1974) fue modificada por Del Real (1982). El cálculo para este modelo involucra la evaluación de unidades calor que las plantas necesitan para brotar cuando ya se han completado su acumulación de unidades frío. Probabilidad de ocurrencia de primera (PH) y última helada (UH). Las heladas constituyen limitantes agroclimáticas a la producción vegetal e imponen incertidumbre en el futuro de la producción primaria. El estudio de la variabilidad del clima es de gran importancia para adoptar estrategias tendientes a mitigar la probabilidad de efectos perjudiciales sobre la producción (Salinger et al., 2000). La probabilidad promedio de presentación de heladas del período de septiembre a diciembre proporciona un indicador del riesgo de presentación de la primera helada, la cual puede dañar a siembras tardías o a variedades de ciclo largo que se hayan establecido al inicio de la primavera. La última helada se considera la que se presenta durante el primer 21

semestre del año y suele tener efectos destructivos en cultivos que inician su desarrollo a principios de primavera, como el caso de algunos frutales (Martínez y Ruiz, 2005). Las probabilidades de ocurrencia de la primera y última helada, así como el período libre de heladas se pueden calcular haciendo uso de la distribución acumulativa. Esto se obtiene como sigue: Para última helada Fa = 1- k/m+1 Para primera helada 22 Fa = k/m+1 Donde: k = número de orden m = número de años con helada Si existe un número grande de observaciones y, además todos los años registran heladas, se puede calcular la ocurrencia de la primera y última helada a través de la Distribución Normal (Villalpando, 1985). Humedad Relativa

La humedad relativa es el porcentaje de humedad que contiene el aire con respecto al total de humedad 22

les aplica el nombre de los principales puntos cardinales. Los cuatro puntos principales corresponden a los cardinales: Norte (N), Sur (S), Este (E) y Oeste (W). Se consideran hasta 32 entre estos y los intermedios, sin embargo, los mas comunes y usados son los siguientes con su equivalencia en grados del azimuth (www.mailxmail.com): NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW N

Norte Noreste Noreste Este Nordeste Este Este Sudeste Sudeste Sur Sudeste Sur Sur Sudoeste Sudoeste Oeste Sudoeste Oeste Oeste Noroeste Noroeste Norte Noreste Norte

22.50 º 45.00 º 67.50 º 90.00 º 112.50 º 135.00 º 157.00 º 180,00 º 202,50 º 225,00 º 247,00 º 270,00 º 292,50 º 315,00 º 337,50 º 360,00 º

Medición de la Velocidad del Viento.

El instrumento que mide la velocidad del viento, es el anemómetro, que está formado por un molinete de tres brazos, separado por ángulos de 120º que se mueve alrededor de un eje vertical. Los brazos giran con el viento y accionan un contador que indica en base al número de revoluciones, la velocidad del viento incidente. 37

indica si es fuerte o débil, y su dirección (canaltiempo, 2003). El viento produce energía (eólica) porque está siempre en movimiento y se estima que la energía contenida en los vientos es aproximadamente el 2% del total de la energía solar que llega la tierra. El contenido energético del viento depende de su velocidad. Cerca del suelo, la velocidad es baja, aumentando rápidamente con la altura siendo afectada por la orografía del terreno. Cuanto más accidentada sea la superficie del terreno, más frenará ésta al viento. Es por ello que sopla con menos velocidad en las depresiones terrestres y más sobre las colinas. No obstante, el viento sopla con más fuerza sobre el mar que en el continente (ONI, 2004). Los cambios en la velocidad y dirección del viento pueden ser muy grandes en tiempos muy cortos y entre lugares muy cercanos, siendo afectados por la topografía y la vegetación del lugar. En las cercanías de la superficie el viento está influenciado por cambios en las características de la superficie (vegetación, desniveles, etc.). Otra influencia sobre el viento la produce la diferencia de temperatura entre superficies próximas que ocasiona cambios del viento que son muy localizados y puede generar ráfagas. Los valles cerrados y cañadas “aceleran” el viento y modifican su dirección (Ambiente, 2008). Se llama dirección del viento el punto del horizonte de donde viene o sopla. Para distinguir uno de otro se 36

que es capaz de contener como función de su temperatura y su presión. El aire es una especie de esponja que puede absorber un máximo de humedad en forma de vapor de agua antes de saturarse (formación de neblina por no poder ya contener humedad en forma de vapor). Pero la capacidad de absorción de esta esponja depende de la temperatura: a mayor temperatura, el aire es capaz de contener mayor cantidad de vapor de agua (Nakamura, 2000)). La humedad relativa es útil como indicador de la evaporación, transpiración y probabilidad de lluvia convectiva, y depende fuertemente de la temperatura actual. Para calcular la Humedad Relativa se puede utilizar la siguiente ecuación expresando el resultado final como porcentaje (Medrano, 2003).

HR = e(T) / es(T) X 100 Donde: HR = humedad relativa en %, e(T) = presión parcial real del vapor de agua en aire húmedo, en Pa, es(T) = presión parcial de vapor de agua en aire húmedo saturado, en Pa. Pa = Pascales También se puede calcular la humedad relativa a partir del termómetro seco y la temperatura de rocío.

23

HR = 100 * (

(112 − 0.1 * T + Td ) 8 ) (112 + 0.9 * T )

Donde T es la temperatura en ºC, y Td la temperatura de rocío en ºC. Existe una muy buena aproximación para obtener este dato y es: Td = T + 35 log (HR). Aquí Td es la temperatura de rocío, T es la temperatura de bulbo seco y HR es la humedad relativa.

La cuantificación de la humedad es mediante el uso de sensores, que al igual que las plantas exponen una superficie que se humedecerá y secará, en manera similar a las superficies expuestas de la planta. Existen modelos de predicción de plagas y enfermedades que utilizan este parámetro entre los cuales, se pueden mencionar, el tizón empolvado de la manzana, la bacteriosis del nogal, la botrytis de la vid, el oidio de la vid, el oidio de la fresa, el mildu de la vid, la botrytis de la fresa, el mildu de la lechuga, el hongo del pistacho, la Phytophora de la papa, el mildu tardío del tomate y la roña de la manzana, entre otros. Estos modelos, al igual que muchos otros, pueden ser desarrollados automáticamente en base a la información generada por la red de estaciones agroclimáticas automatizadas.

Aplicaciones de la Humedad Relativa

La humedad relativa es muy útil en la agricultura para predecir enfermedades que son inducidas por esta variable climática, utilizando modelos ya establecidos para cada cultivo y cada enfermedad. Con humedad relativa alta, el índice de calor es alto, (una temperatura normal de 35 grados, con el efecto de la humedad relativa se siente de 40 grados). Para la ganadería este valor es importante ya que se puede inferir el riesgo de estrés calórico para el ganado. También tiene efecto sobre la aplicación aérea de productos químicos, principalmente en control de maleza que a mayor nivel de humedad relativa ambiente durante las horas anteriores a la aplicación 24

Algunos estudios han mostrado que las fases de desarrollo de hongos, son altamente favorecidas por la lámina de agua y su duración en la superficie foliar. Esto permite establecer sistemas de predicción de enfermedades y a la vez implementar oportunamente medidas de control (Pérez y Subero, 1996). Velocidad y Dirección del Viento

El viento es aire en movimiento, como consecuencia de las diferencias de presión y temperatura entre zonas. La dirección está influida por la diferencia de presión atmosférica fluyendo desde las bajas a las altas presiones. Hay dos parámetros importantes relacionados con el viento: la velocidad, que nos 35

La estimación de la radiación solar global (Rs) es necesaria cuando se carece de los registros observados en una región, a la hora de estudiar la distribución espacial y temporal de parámetros energéticos con distintos fines. Adquiere gran importancia en la planificación de actividades en la agricultura, turismo, planificación urbana así como su posible utilización directa de la energía solar como fuente de energía renovable. La técnica habitual para obtener valores de radiación en lugares donde no existen estaciones de medición es mediante la interpolación de datos correspondientes a estaciones cercanas o interpretación de imágenes de satélites. Ambos procedimientos no son aplicables a zonas con una topografía complicada. Estudios han mostrado desviaciones en la predicción de valores de radiación para este tipo de lugares, a través de las técnicas descritas (Infante, 2005). Humedad de la Hoja

Se define como la humedad condensada en la superficie de las hojas y otras partes expuestas de las plantas. Esta condición de humedad en la superficie de las plantas es un factor determinante en los procesos de desarrollo de algunos patógenos que afectan a las plantas. La determinación del tiempo y la cantidad de humedad condensada en la superficie de las plantas permitirá correlacionarla con el potencial de presencia de una enfermedad en el cultivo (Fundación Produce Guanajuato, 2000).

del producto, mayor es la hidratación de la cutícula de las hojas, con lo que se eficientiza la absorción del herbicida hacia el interior de la maleza. Aquí se recomienda evitar la aplicación de producto cuando la humedad relativa del ambiente (actual) sea inferior al 60%, ya que podría ser un obstáculo para la gradual difusión a través de la cutícula. Para un mejor control de la aplicación de agroquímicos con el factor humedad es necesario conocer las condiciones climáticas que favorecen la incidencia de patógenos e identificar el momento en que estos sean favorecidos por el medio ambiente para su desarrollo a fin de seleccionar el tipo de combate a utilizar; y mediante fechas de siembra, identificar el momento y fecha de mayor incidencia de los patógenos sobre el cultivo; en el caso de plagas y enfermedades, identificar el período crítico de coincidencia de susceptibilidad del cultivo con población máxima de plaga; conocer las condiciones que favorecen el desarrollo de los hongos para iniciar oportunamente su control; por fechas de siembra, identificar la época de mayor calidad de semilla por mayor producción; comparar diferentes tipos de almacén y envases y decidir las épocas más adecuadas de siembra o transplante (Mejía et al., 2001). Precipitación Pluvial

El crecimiento de las plantas implica una pérdida de agua, debido a la transpiración por medio de las hojas. Para compensarla, la planta toma el agua del suelo mediante su sistema radicular.

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A causa de que las plantas obtienen sus necesidades de agua por medio de sus raíces, la conservación de la humedad del suelo es de gran importancia en la agricultura. Las lluvias tienen que proporcionar al suelo la humedad que extrae la planta para su crecimiento, y el aprovechamiento de las mismas, depende de la cantidad, intensidad y distribución así como de la probabilidad de su ocurrencia, tanto en zonas agrícolas secas, como en zonas con riego, más aún si los cultivos son anuales, donde el requerimiento de agua es frecuente (Vilchez, 2003). La precipitación tanto instantánea como acumulada incide en la producción agrícola, ya que permite la recarga de mantos acuíferos pero también puede generar inundaciones con efectos negativos. La presentación de los registros de precipitación en una forma útil que represente la precipitación como una fuente de humedad para el crecimiento de las plantas, requiere al menos un conocimiento básico de las formas en que actúa el suelo como depósito de agua. Por lo tanto, se debe tener en consideración no solo la variabilidad de las precipitaciones en el clima, sino también los efectos acumulativos sobre un período de tiempo (Lowry, 1981). La cantidad de precipitación se mide por medio de pluviómetros cuya instalación es correcta cuando el agua captada por éstos representa lo mejor posible la precipitación caída en el área circundante (Valdivia, 1977). La precipitación no es una variable continua 26

Entre otras aplicaciones de la radiación solar en la agricultura están las siguientes: (1) para estimar la tasa de acumulación de materia seca la cual es proporcional a la cantidad de radiación interceptada por un cultivo, y en base a ello, establecer los cultivos de acuerdo a sus requerimientos de radiación solar; (2) calcular la evapotranspiración potencial a través del uso de fórmulas empíricas; y (3) para determinar el balance de energía entre plantas y animales (Villalpando, 1985). La mejora en los rendimientos de los cultivos se produce por un incremento en la captación de radiación solar en forma anticipada que le permite a la planta un mayor producción de materia vegetal por unidad de superficie, lo que se traduce en un aumento en el número de frutos logrados por hectárea (ha). Los cultivos eficientes tienden a invertir la mayor parte de su crecimiento temprano en expandir su área foliar, lo que resulta en un mejor aprovechamiento de la radiación solar. La intercepción de la radiación solar incidente que asegura las máximas tasas de crecimiento del cultivo, se encuentra cuando el índice de área foliar (IAF) aumenta hasta el IAF crítico, que permite captar el 95% de la radiación incidente (Andrade et al., 1993). Algunas prácticas agronómicas tales como fertilización inicial, altas densidades de siembra y un mejor arreglo espacial de las plantas (por ejemplo hileras estrechas), son usadas para acelerar la cobertura del suelo e incrementar la intercepción de luz. 33

El total de radiación diaria que llega a la superficie de la atmósfera es cercana a 30 MJ m-2 día-1 (constante solar); sin embargo, disminuye por atenuación atmosférica al llegar a la superficie terrestre teniendo valores de 15 a 25 MJ m-2 día-1 para días nublados y lluviosos.Los cambios en la posición y distancia del sol con respecto a la tierra generan cambios en la cantidad y duración de energía solar que recibe un lugar, restringiendo la productividad agrícola en los meses de menor radiación solar. La variación de la radiación solar a lo largo del día genera una variación en los procesos fisiológicos de la planta como transpiración, fotosíntesis y respiración. Existe una relación directa entre la radiación y la transpiración de los cultivos. A mayor radiación mayor es la energía disponible para la transpiración (IMTA, 2007) Medir la radiación solar es importante para un amplio rango de aplicaciones en el sector de la agricultura, destacándose el monitoreo del efecto en el crecimiento de las plantas, análisis de la evaporación e irrigación, modelos de predicción del tiempo y el clima y muchas aplicaciones más (León, S/F). La radiación solar es fundamental para que las plantas realicen la fotosíntesis, proceso mediante el cual las moléculas simples de bióxido de carbono (CO2), agua y cationes se conviertan en moléculas más complejas como carbohidratos, proteínas, grasas y otros compuestos que sirven de nutrimentos a las plantas. 32

como la temperatura, presentando una enorme variabilidad temporal. No obstante existen herramientas estadísticas que permiten estudiar las series temporales de registros de precipitación (Marroquín, 1996). La variación de la precipitación en una zona sólo es susceptible de ser estudiada si se cuenta con una serie histórica de muchos años de registros, pues la lluvia es uno de los elementos meteorológicos más variables y discontinuos, que difiere considerablemente de una región a otra. Para la caracterización del clima se requiere conocer su precipitación total anual así como su distribución y frecuencia durante el curso del año (Valdivia, 1977). La cuantía de la lluvia puede ser analizada al menos desde tres puntos de vista: el primero, relacionado con la media anual; el segundo, con su distribución durante el año y, el tercero, para diferenciar eventos erosivos de aquellos no erosivos (Coloti, 2004). Los valores anuales de lluvia sirven para diferenciar los lugares húmedos de los secos. La distribución anual de la lluvia indica su régimen, el cual puede ser uniforme, patrón característico de los climas templados; bimodal y unimodal, es decir, con concentración de las lluvias en dos épocas al año o más bien en varios meses sucesivos. En cuanto a la definición de eventos erosivos, Wischmeier y Smith (1978) en EE.UU., consideraron 12,7 mm como valor mínimo a partir del cual una lluvia puede ser erosiva.

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Aplicabilidad de los datos de precipitación

Radiación Solar

Una aplicación actual y práctica de esta variable, corresponde a la captura de información en tiempo real de la intensidad y de la cantidad de lluvia caída cada vez que esto ocurre. El objetivo de esto es preveer los efectos que pueda tener este evento. Se recomienda recopilar la información en un formato estándar en medidas registradas cada cinco minutos o períodos “cincominutales”. Una aplicación y ventaja relevante del equipo de monitoreo climático es evidente cuando a través de este se refleja automáticamente cuando comienza a llover, o cuando la precipitación ocurrida supera un nivel determinado, definido como un nivel de alarma preestablecido (López, 2006).

El sol es el motor del clima; su calor llega al planeta en forma de radiación y su llegada acciona a la gran máquina térmica que es el sistema climático (Garduño, 1994).

La utilización de satélites meteorológicos es una herramienta de primera magnitud para la estimación de parámetros que afectan directamente al clima. La posibilidad de utilizar imágenes de satélites, con una gran densidad de información espacial y con una adecuada frecuencia temporal, posibilita el seguimiento en tiempo cuasi-real de determinadas variables, y pueden servir de base para la obtención de parámetros que sirvan para una adecuada estimación de lluvias o para la previsión de cosechas (Tovar et al., 1998). El cálculo de probabilidades de lluvia tiene diferentes aplicaciones, entre las que se pueden mencionar las siguientes a).- estimación de fechas de siembra, basadas en una cantidad mínima de lluvia que asegure la germinación y establecimiento del 28

La radiación solar es la fuente de energía para las plantas verdes siendo de gran importancia para el desarrollo de los cultivos su cantidad y calidad. Se define como la energía emitida por el sol, que se propaga en todas las direcciones a través del espacio mediante ondas electromagnéticas. Esa energía determina la dinámica de los procesos atmosféricos y el clima. La intensidad de la radiación solar en el suelo depende del ángulo de inclinación de la radiación misma: a menor ángulo de los rayos del sol con relación a una superficie horizontal, mayor es el espesor de atmósfera que tienen que atravesar, y por consiguiente, menor la radiación que llega a la superficie. La radiación solar se mide en forma directa utilizando radiómetros, y en forma indirecta mediante modelos matemáticos de estimación que correlacionan la radiación con el brillo solar. Los radiómetros solares, como los piranómetros o polarímetros, y los pirheliómetros, según sus características, pueden servir para medir la radiación solar incidente global (directa más difusa), la directa (procedente del rayo solar), la difusa, la neta y el brillo solar (SEDEAIDA, 2007). 31

cultivo; b).- cálculo de cantidad mínima de lluvia que podría recibirse durante la etapa de desarrollo más crítica de un cultivo (etapa reproductiva); c).- para estimar la mejor fecha de cosecha de un cultivo en zonas lluviosas y d).- para estimar el éxito de una práctica de producción (dosis de fertilizante, tipo de labranza, etc.) basado en el cálculo de probabilidades de lluvia (Villalpando, 1985). Otra aplicación de esta variable consiste en la predicción de cosechas a través de la relación entre la cantidad de lluvia y el rendimiento d determinado cultivo. Este tipo de estudios es recomendable llevarlos a cabo sobre todo en aquellas regiones donde la cantidad de lluvia sea el factor limitativo más importante de la producción. Asimismo, la precipitación puede utilizarse para calcular índices de sequía y/o exceso de humedad ya sea en forma individual o bien, en combinación con factores de suelo y planta. Para calcular la probabilidad de lluvia de una determinada zona es necesario conocer los registros de precipitación máxima anual al menos en 15 años. Con estos datos se aplica la fórmula siguiente: P = m x 100 n+1 Donde: P = probabilidad de la lluvia. m = número de orden de la lluvia. n = número de eventos registrados. 29

Para obtener la probabilidad de lluvia, se revisan los registros de precipitaciones diarias, seleccionando la lluvia máxima para cada año. Para llevar un registro ordenado se crean dos columnas: en la primera se anota el año y en la segunda se coloca la cantidad de lluvia que precipitó en día seleccionado. El siguiente paso es ordenar los valores de lluvia de manera decreciente (de mayor a menor) y en seguida se aplica la fórmula para obtener el valor de la probabilidad de presentación de la lluvia (Cuevas L. F. et al. 2007)

Cuadro 5. Clasificación del período mensual en función de la precipitación según el rango de valores esperados para niveles de probabilidad prefijados. Rango de niveles de probabilidad de ocurrencia de lluvias (%) > 90 75-90 25-75 10-25 < 10

Clase

Muy húmedo Húmedo Normal Seco Muy seco

Otras formas para estimar la probabilidad de lluvia es mediante las distribuciones de probabilidad: Gamma incompleta, Normal y Galton (Villalpando, 1985).

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