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Actualización de los escenarios de cambio climático
para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación
en México y Centroamérica
Autores:
Agustín Fernández Eguiarte1
([email protected])
Jorge Zavala Hidalgo1
Rosario Romero Centeno1
Ana Cecilia Conde Álvarez2
Rosa Irma Trejo Vázquez3
1
Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM
Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, SEMARNAT
3
Instituto de Geografía, UNAM
2
Colaboradores:
Oscar Calderón Bustamante
Mónica Anayetzin Mata Cruz
Ángel Valentín Bautista Durán
Carolina Ivonne Castelán Hernández
Miguel Ángel Flores Espinosa
Dulce Rosario Herrera Moro
Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM
Contenido
A1.1
Introducción ............................................................................................................................................. 3
A1.1.1 Antecedentes .................................................................................................................................. 3
A1.1.2 Importancia .................................................................................................................................... 4
A1.1.3 Objetivo general............................................................................................................................. 5
A1.2
Modelos Generales de Circulación .......................................................................................................... 6
A1.3
Forzamientos radiativos y horizontes futuros .......................................................................................... 7
A1.4
Resolución temporal y espacial de los MGC y el ensamble REA ........................................................... 7
A1.5
Climatologías de referencia ..................................................................................................................... 7
A1.5.1 Bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 19612000 a partir de
estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico
Nacional con control de calidad y efecto topográfico incorporado ............................................ 7
A1.5.2 Bases de datos climáticos mensuales de referencia a partir de datos de la
Climatic Research Unit (CRU) para el periodo de 1961-2000 y de la base
WorldClim-Global Climate Data para el período 1950- 2000..................................................... 13
A1.6
Escenarios de cambio climático ............................................................................................................. 14
A1.6.1 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de
cambio climático de cuatro MGC: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3
(Estados Unidos), HADGEM2-ES (Reino Unido),
MPI_ESM_LR
(Alemania) y del ensamble REA (México) en muy alta resolución espacial
(30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico................................................... 14
A1.6.2 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de
cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble
REA con resolución espacial de 0.5° x 0.5° ................................................................................ 15
A1.7
Servidor de mapas para la visualización interactiva de bases de datos de
escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia para estudios de
impactos, vulnerabilidad y adaptación ................................................................................................... 16
A1.8
Aplicación web para descargar las bases de datos y los metadatos de los escenarios
de cambio climático y de las climatologías de referencia ..................................................................... 16
A1.9
Desarrollo del portal GeoNetwork del estudio....................................................................................... 17
A1.10 Citas ........................................................................................................................................................ 19
A1.11 Referencias ............................................................................................................................................. 20
2
A1.1
Introducción
El estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y
adaptación en México y Centroamérica", es un proyecto que se realizó conjuntamente entre el Instituto Nacional
de Ecología y Cambio Climático (INECC) órgano sectorizado en la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos
Naturales (SEMARNAT), y el Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA) de la Universidad Nacional Autónoma
de México (UNAM). El estudio se desarrolló en la Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y
Ambientales (UNIATMOS, 2015) del CCA de la UNAM, durante el segundo semestre de 2014 y se encuentra
publicado en línea Fernández Eguiarte, Trejo Vázquez, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015).
A1.1.1 Antecedentes
Desde la época de la Revolución Industrial, se ha detectado la tendencia de incremento de la temperatura media
del planeta por la actividad humana, lo cual es uno de los indicadores de cambio climático, sin embargo esto es a
nivel global por lo cual es necesario tener una aproximación espacial mayor de ese fenómeno.
Los escenarios de cambio climático son una representación plausible y a menudo simplificada del clima futuro,
basada en un conjunto internamente coherente de relaciones climatológicas, que se construye para ser utilizada de
forma explícita en la investigación de las consecuencias potenciales del cambio climático antropogénico, y que
sirve a menudo de insumo para las simulaciones de los impactos. Un "escenario de cambio climático" es la
diferencia entre un escenario climático y el clima actual. Estos escenarios no son pronósticos climáticos, ya que
cada escenario es una alternativa de cómo se puede comportar el clima futuro. Una proyección puede servir como
material fuente para un escenario, pero los escenarios en general requieren de información adicional (por ejemplo,
condiciones económicas que permiten el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero).
Actualmente ya se observan y se seguirán experimentando en las próximas décadas el aumento de la temperatura
media general, tanto de los océanos como de la superficie terrestre, el aumento global del nivel medio del mar,
entre otros impactos.
En la UNIATMOS en el año de 2009, se desarrollaron bases de datos, metadatos y sus correspondientes mapas
interactivos de dos ejemplos de Modelos Generales de Circulación (MGC) para los escenarios A2 y B2 con base
en 4to Reporte de evaluación (AR4, 2007) del IPCC sobre el cambio climático 2007. Estos ejemplos que fueron
estructurados con resolución espacial (30" x 30", aproximadamente 926 m x 926 m) y considerando el efecto
topográfico, se encuentran disponibles en la sección de Escenarios de cambio climático del Atlas Climático
Digital de México (ACDM) de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015a).
En México en el año 2012, se desarrollaron escenarios climáticos regionales; las instituciones que participaron
fueron el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, B.C, (CICESE), el Instituto
Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) y Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA, UNAM), en
coordinación con el Instituto Nacional de Ecología (INE), ahora Instituto Nacional de Ecología y Cambio
Climático (INECC), financiado por el fondo del Medio Ambiente Mundial (GEF, por sus siglas en inglés) y
administrado por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), las cuales llevaron a cabo el
estudio "Actualización de Escenarios de Cambio Climático para México como parte de los productos de la Quinta
Comunicación Nacional". (Cavazos et al., 2013) y (Quinta Comunicación, 2012).
3
En dicho estudio se realizó un análisis regional del periodo histórico y de las proyecciones de 15 modelos de
circulación global (MCG) a futuro cercano (2015-2039) y futuro lejano (2075-2099) para el caso de México, que
fueron utilizados en el 5º Reporte de Evaluación del Panel Intergubernamental de cambio Climático (IPCC).
(AR5, 2014).
En la UNIATMOS se seleccionaron tres MGC del estudio: MPI-ESM-LR (Max-Plank Institute), GFDL-CM3
(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory), HADGEM2-ES (Met Office Hadley) que fueron estructurados para
tres forzamientos radiativos: RCP2.6, RCP4.5 y RCP8.5. Los horizontes considerados fueron: 2015-2039 (25
años) y 2075-2099 (25 años). La metodología, bases de datos y mapas interactivos de estos ejemplos de
escenarios de cambio climático, generados a muy alta resolución espacial (30" x 30", aproximadamente 926 m x
926 m) y que consideran el efecto topográfico, se encuentra disponible y publicada en línea en Fernández
Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015b).
La climatología base para el período climático 1950-2000 desarrollada por Hijmans, Cameron, Parra, Jones y
Jarvis, (2005) se utilizó de referencia en los estudios de cambio climático en México de Conde Álvarez, Estrada
Porrúa, Martínez López, Sánchez y Gay García, (2011). Dicha climatología también fue la base de los escenarios
disponibles en el ACDM desarrollados a partir del 4AR. Con el propósito de ser consistentes con dichos estudios
y bases de datos, se utilizó la misma climatología de referencia en los ejemplos de escenarios de cambio climático
para México del 5AR.
Con base en los 15 MGC del estudio "Actualización de Escenarios de Cambio Climático para México como parte
de los productos de la Quinta Comunicación Nacional", se generó el ensamble ponderado denominado REA
(Reliability Ensemble Averaging), mediante la metodología propuesta y desarrollada por Giorgi y Mearns (2001),
con el objetivo de dar mayor peso a los MGC que tuvieran mejor desempeño comparativo con las variables
observadas en un punto de malla dado, también se empleó el criterio de "convergencia", esto es, que los modelos
empleados que dieran resultados similares tendrían mayor peso al construir un ensamble. Los resultados de dicho
estudio se despliegan en Cavazos et al. (2013).
Los escenarios de cambio climático son proyecciones climáticas bajo los diferentes escenarios de forzamiento
radiativo (expresados en W/m2), denominados Trayectorias Representativas de Concentraciones (RCP, por sus
siglas en inglés), y que pueden tomar valores de 4.5, 6.0 y 8.5 (RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5). Es importante que los
usuarios de los escenarios tengan disponible el ensamble ponderado así como los modelos individuales en una
plataforma computacional accesible, para realizar los estudios relacionados con cambio climático, ya sea tomando
el REA o bien los modelos individuales.
A1.1.2 Importancia
El proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y
adaptación" juega un papel muy importante para la realización de nuevos estudios de cambio climático, ya que se
basa en la generación o actualización de los escenarios de cambio climático individuales, que serán un insumo
esencial para los estudios de vulnerabilidad y adaptación al cambio climático, los cuales están marcados en los
diferentes instrumentos de política como se menciona a continuación:
4
El Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 (PND 2013-2018) tiene como finalidad establecer los objetivos
nacionales, las estrategias y las prioridades que durante la presente Administración deberán regir la acción del
gobierno. Este se encuentra estructurado en cinco ejes fundamentales, uno de ellos es el denominado "México
Próspero", el cual se centra en generar certidumbre económica y un entorno que detone el crecimiento de la
productividad del país. Este eje fundamental abarca principalmente temas de acceso a insumos productivos,
competencia, regulación, infraestructura, fomento económico, desarrollo sustentable y estabilidad
macroeconómica.
El objetivo 4.4, que consiste en: Impulsar y orientar un crecimiento verde incluyente y facilitador que preserve
nuestro patrimonio natural al mismo tiempo que genere riqueza, competitividad y empleo; en la estrategia 4.4.3,
Fortalecer la política nacional de cambio climático y cuidado al medio ambiente para transitar hacia una economía
competitiva, sustentable, resiliente y de bajo carbono.
En la Estrategia Nacional de Cambio Climático (ENCC, 2013) se menciona que la acción global frente al cambio
climático es ineludible e impostergable. De acuerdo con la comunidad científica internacional, es necesario que
todos los países reduzcan, de manera conjunta y decidida, las emisiones de gases y compuestos de efecto
invernadero para evitar que los efectos se agraven. Para México, este desafío conlleva problemas sociales,
económicos y ambientales que ya afectan a su población, infraestructura, sistemas productivos y ecosistemas.
Esta Estrategia en su Apartado 6. Adaptación a los efectos del cambio climático, A1: Reducir la vulnerabilidad y
aumentar la resiliencia del sector social ante los efectos del cambio climático, en la línea de acción A1.1:
Fortalecer la identificación y atención de zonas, asentamientos y grupos sociales prioritarios para la reducción de
la vulnerabilidad y el aumento de resiliencia de los asentamientos humanos en zonas rurales, urbanas y costeras.
A2: Reducir la vulnerabilidad y aumentar la resiliencia de la infraestructura estratégica y sistemas productivos
ante los efectos del cambio climático, en las líneas de acción A2.1: Desarrollar y fortalecer evaluaciones
periódicas de vulnerabilidad para cada sector productivo y difundirla a productores y tomadores de decisiones, y
en la línea de acción A2.2: Integrar en programas productivos existentes, criterios de adaptación al cambio
climático.
El Programa Institucional del Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático 2014-2018 (INECC, 2014), se
basa en las atribuciones del INECC establecidas en la Ley General de Cambio Climático (LGCC, 2012). Define
cuatro líneas estratégicas, entre las que se encuentra la "Vulnerabilidad y Adaptación al Cambio Climático". Entre
los temas prioritarios está el de la modelación y prospectivas socioambientales y del cambio climático, el cual es
un tema complejo en términos científicos, que demanda el uso de escalas de tiempo extensas (20, 50, 100 años) y
el manejo de una alta incertidumbre para la estimación de sus impactos en diferentes sectores económicos. Por
ello, es indispensable el desarrollo de modelos que permitan la mejora en el diseño y evaluación de las políticas e
iniciativas para contribuir a la adaptación y la mitigación al cambio climático.
A1.1.3 Objetivo general
El objetivo general del proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos,
vulnerabilidad y adaptación", fue el desarrollo, incorporación y disponibilidad de información que permita la
actualización de los escenarios de cambio climático, considerando diferentes Modelos Generales de Circulación
con datos mensuales para las variables de temperatura (promedio, máxima y mínima) y precipitación, que sirvan
como insumo para la elaboración de estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación al cambio climático.
5
A1.2
Modelos Generales de Circulación
El proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y
adaptación" se desarrolló considerando quince Modelos Generales de Circulación del Coupled Model
Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5, 2013) propuestos en el reporte de la Quinta Comunicación Nacional de
México ante la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (Quinta Comunicación, 2012).
Dichos escenarios fueron originalmete referidos al período 1961-2000 de la base climática Climatic Research Unit
(CRU, 2015) y homogeneizados a la resolución espacial de 0.5° x 0.5°, conforme a Cavazos et al. (2013).
El ensamble ponderado Reliability Ensemble Averaging (REA) de Cavazos et al. (2013) se generó considerando
los quince MGC, mediante el método desarrollado por Giorgi y Mearns, (2001).
En el proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y
adaptación", se trabajaron todos y cada uno de los 15 Modelos individuales de Circulación General, así como el
propio ensamble REA. A continuación se indica el nombre de los Modelos, así como la institución y país en
donde se generaron.
MODELO
BCC_CSM1
CAnESM
CNRMCM5
CSIRO_Mk3
GFDL_CM3
GISS_E2_R
HADGEM2_ES
INM
IPSLcm5a_lr
INSTITUCIÓN
Beijing Climate Center, China Meteorological Administration
Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma
Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-CERFACS)
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)
Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL)
NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA-GISS)
Met Office Hadley Centre (MOHC)
Russian Institute for Numerical Mathematics
Institut Pierre Simon Laplace (IPSL)
Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo),
MIROC_esm
National Institute for Environmental Studies, and
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo),
MIROC_ESM_CHEM National Institute for Environmental Studies, and
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo),
MIROC5
National Institute for Environmental Studies, and
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
MPI_ESM_LR
Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M)
MRI_CGCM3
Meteorological Research Institute (MRI)
NCC_NorESM1
Bjerknes Centre for Climate Research,Norwegian Meteorological Institute (NCC)
REA
INECC (IMTA, CCA-UNAM Y CICESE)
País
China
Canadá
Francia
Australia
Estados Unidos
Estados Unidos
Reino Unido
Rusia
Francia
Japón
Japón
Japón
Alemania
Japón
Noruega
México
6
A1.3
Forzamientos radiativos y horizontes futuros
El término “forzamiento radiativo” ha sido utilizado por el IPCC con el sentido específico de un proceso que
altera el balance energético del sistema climático global o parte de él. Los forzamientos radiativos o Trayectorias
Representativas de Concentraciones (RCP´s por sus siglas en inglés) expresados en W/m2 que se consideraron
para cada uno de los 15 MGC y el ensamble REA del proyecto "Actualización de los escenarios de cambio
climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación", fueron los siguientes:
•
RCP 4.5 (emisiones bajas)
•
RCP 8.5 (emisiones altas)
Los horizontes que seleccionados para cada uno de los 15 MGC:
•
Futuro cercano (2015-2039)
•
Futuro medio (2045-2069)
•
Futuro lejano (2075-2099)
Para el ensamble REA, los horizontes considerados, fueron:
•
Futuro cercano (2015-2039)
•
Futuro lejano (2075-2099)
A1.4
Resolución temporal y espacial de los MGC y el ensamble REA
La resolución temporal para los 15 MGC y el ensamble REA, fue mensual. La resolución espacial para los 15
MGC y el ensamble REA se estructuró en celdas de 0.5° x 0.5° (aproximadamente 55 km x 55 km).
Para una selección de cuatro MGC y el ensamble REA, fueron estructurados con una resolución espacial de 30" x
30” (aproximadamente 926 m x 926 m), para los cuales se incorporó el efecto de la topografía. Los cuatro MGC
seleccionados, son los siguientes:
•
MPI-ESM-LR (Alemania)
•
GFDL-CM3 (Estados Unidos)
•
HADGEM2-ES (Reino Unido)
•
CNRM (Francia)
A1.5
Climatologías de referencia
A1.5.1 Bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961- 2000 a partir de
estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional con control de calidad y efecto
topográfico incorporado
La climatología de referencia utilizada para los cuatro MGC estructurados con resolución espacial de 30" x 30”,
se generó a partir de datos climáticos observados en el período 1961-2000, en más de 5,000 estaciones de la base
climática diaria del Servicio Meteorológico Nacional, a las cuales se aplicó un control de calidad y a cuya
climatología de referencia se incorporó el efecto de la topografía.
7
Para las regiones contiguas de Centroamérica y sur de Estado Unidos, se utilizó como climatología de referencia
la base climática WorldClim - Global Climate Data (WorldClim, 2015).
Las metodologías desarrolladas para el procesamiento y control de calidad de base climatológica diaria del
Servicio Meteorológico Nacional (SMN, 2015), actualizada en julio de 2012 y consultada en junio de 2014,
corresponden a las publicadas en el artículo "Metodologías empleadas en el Atlas Climático Digital de México
para la generación de mapas de alta resolución" de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno,
(2014).
Tomado de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2012)
8
MES
Estaciones
con T.
máxima
Estaciones
con T.
mínima
Estaciones
con
precipitación
Ene
5060
5058
5029
Feb
5057
5057
5030
Mar
5054
5054
5032
Abr
5054
5054
5030
May
5052
5052
5029
Jun
5059
5059
5034
Jul
5055
5055
5030
Ags
5065
5065
5039
Sep
5068
5068
5035
Oct
5061
5062
5037
Nov
5063
5063
5031
Dic
5063
5063
5032
Número de estaciones climatológicas de la base diaria del Servicio Meteorológico
Nacional con períodos de registro no continuos en el período 1961-2000
Períodos de registro de estaciones meteorológicas
Tomado de Fernández et al. (2012)
9
Períodos de registro de estaciones meteorológicas
Tomado de Fernández el al. (2012)
Períodos de registro de estaciones meteorológicas
Tomado de Fernández et al. (2012)
10
Los datos diarios de las estaciones meteorológicas se procesaron para obtener promedios mensuales de
temperatura máxima y mínima, así como los valores de la precipitación acumulada mensual para cada una de las
estaciones meteorológicas, considerando para la precipitación solo las estaciones que tienen más del 90% de
datos diarios por mes.
Se obtuvieron las diferencias entre los promedios mensuales de temperatura y precipitación acumulada mensual
de cada estación, y el valor correspondiente en la superficie climática mensual promedio de la base WorldClimGlobal Climate Data (1950-2000), documentada por Hijmans et al. (2005), la cual considera el efecto topográfico
conforme a la base Shuttle Radar Topography Mission (SRTM, 2015) de 90 m de resolución espacial e interpola
superficies climáticas a muy alta resolución espacial (926 m x 926 m).
Del conjunto de diferencias se eliminaron las estaciones cuyos valores resultaron por encima o por debajo de la
media ± 2 desviaciones estándar para cada variable en su mes correspondiente.
Temp. Máxima Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
# Est
5060
5057
5054
5054
5052
5059
5055
5065
5068
5061
5063
5063
Media
-0.06595
-0.09992
-0.11818
-0.13452
-0.0894
-0.07729
-0.10969
-0.115
-0.08353
-0.09173
-0.04418
-0.03227
DesvEst
1.453186
1.444091
1.441133
1.63057
1.60907
1.614932
1.560825
1.524145
1.513013
1.416597
1.40971
1.416566
# Est
4799
4783
4790
4785
4757
4766
4792
4810
4808
4794
4789
4798
Media
-0.05668
-0.08054
-0.06947
-0.07397
-0.02807
-0.03966
-0.06495
-0.08663
-0.0419
-0.06441
-0.01532
-0.03222
DesvEst
0.689882
0.693815
0.707649
0.739674
0.719973
0.713047
0.693574
0.682535
0.678651
0.656628
0.670003
0.676607
Temperatura máxima. Diferencias antes y después del control de calidad
Temp. Mínima Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
# Est
5058
5057
5054
5054
5052
5059
5055
5065
5068
5062
5063
5063
Media
-0.11665
-0.24381
-0.20786
-0.42236
-0.28181
-0.35829
-0.34228
-0.35131
-0.37939
-0.32403
-0.1183
-0.06538
DesvEst
2.134344
2.118486
2.091923
2.118379
2.033919
1.958275
1.860911
1.847018
1.793815
1.886603
2.075926
2.134715
# Est
4819
4807
4791
4807
4785
4793
4778
4796
4810
4796
4806
4813
Media
-0.14693
-0.30444
-0.23636
-0.44468
-0.26279
-0.31815
-0.28818
-0.31156
-0.34171
-0.31818
-0.13206
-0.09123
DesvEst
1.701807
1.677832
1.629383
1.640796
1.529556
1.391128
1.26143
1.259877
1.263316
1.384353
1.608278
1.673252
Temperatura mínima. Diferencias antes y después del control de calidad
11
Precipitación Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
# Est
5029
5030
5032
5030
5029
5034
5030
5039
5035
5037
5031
5032
Media
1.333304
0.388676
0.065817
0.081741
-2.02732
-4.34788
-3.28462
0.068814
-5.62668
-1.26855
1.76144
1.416504
DesvEst
16.49946
12.57111
12.27354
14.20339
23.51253
42.54529
51.29793
51.52128
52.60997
35.81596
20.85207
17.78258
# Est
4847
4837
4848
4819
4818
4870
4806
4879
4847
4798
4832
4826
Media
0.537994
-0.29871
-0.47154
-0.64628
-2.79208
-4.29135
-4.88798
-1.68619
-6.56931
-2.4121
0.497996
0.074866
DesvEst
8.971505
6.279781
5.920172
7.396086
12.75933
25.41993
29.61837
30.48239
31.11647
19.39985
10.09258
8.810048
Precipitación. Diferencias antes y después del control de calidad
Media y desviación estándar de las diferencias antes y después del control de calidad
12
Con la finalidad de cuantificar la mejoría de la calidad de los datos antes y después del control de calidad, se
calculó la media y la desviación estándar mensual de las diferencias de las variables antes y después del control de
calidad. El siguiente gráfico muestra que la media de la temperatura máxima mejoró y que prácticamente se
conservó igual en los otras variables, sin embargo en la desviación estándar se aprecia una notable mejoría en las
tres variables.
Con los datos de las estaciones climatológicas que pasaron el control de calidad, se interpolaron matrices de 5,520
columnas por 3,600 renglones para obtener celdas de 30" x 30", las cuales se sumaron a las correspondientes
climatologías de Hijmans et al. (2005) para de esta forma complementar las áreas adyacentes al territorio
mexicano.
Las celdas correspondientes a la porción marina del área de estudio, comprendida entre las coordenadas
geográficas 5° a 35° de latitud norte y 121° a 75° de longitud oeste, tienen la bandera:-9999 que implica "no
data". Las bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961-2000 a partir de estaciones
climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional con control de calidad se estructuraron en formatos GeoTIFF
y txt georreferenciados, y las unidades de las variables consideradas son: °C para la temperatura, mm para la
precipitación y porcentaje para porcentaje de cambio de precipitación.
A1.5.2 Bases de datos climáticos mensuales de referencia a partir de datos de la Climatic Research Unit
(CRU) para el periodo de 1961-2000 y de la base WorldClim-Global Climate Data para el período 19502000
Las bases de datos mensuales de referencia generadas a partir de los datos climatológicos de la Climatic Research
Unit (CRU) estructurados en formato "NetCDF", con resolución espacial original de 0.5° x 0.5° (aprox. 55 km x
55 km) para el período 1961-2000, se procesaron a partir de los 480 meses de datos que comprende el período de
40 años. Se recortaron los dominios originales para ajustarlos al dominio del estudio comprendido entre los 5° y
35° de latitud norte y los 121° y 75° de longitud oeste. Con los datos recortados se calcularon los promedios
mensuales de temperatura máxima, promedio, mínima y de precipitación.
Las nuevas bases de datos climáticas de referencia se georreferenciaron y se estructuraron en formatos GeoTIFF y
txt con una resolución espacial de 0.5° x 0.5°.
La base climatológica WorldClim-Global Climate Data, disponible en formatos "bil" y "GRID", con resolución
espacial original de 30" x 30" (aproximadamente 962 m x926 m) se recortó al dominio geográfico del estudio para
posteriormente generar las correspondientes climatologías de referencia de promedios mensuales de temperatura
máxima, promedio, mínima y de precipitación, con resolución espacial de 30" x 30", en formatos GeoTIFF y txt.
13
A1.6
Escenarios de cambio climático
A1.6.1 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de
cuatro MGC: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3 (Estados Unidos), HADGEM2-ES (Reino Unido),
MPI_ESM_LR (Alemania) y del ensamble REA (México) en muy alta resolución espacial (30" x 30")
y que consideran el efecto del relieve topográfico
Para cuatro Modelos Generales de Circulación: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3 (Estados Unidos),
HADGEM2-ES (Reino Unido), MPI_ESM_LR (Alemania) y el ensamble REA (México) se obtuvieron los
correspondientes incrementos de cambio restando a cada MGC su correspondiente climatología de referencia. En
el caso del ensamble REA se obtuvieron restando el propio ensamble a la climatología de referencia del CRU. Los
incrementos de cambio se calcularon para cada una de las 4 variables consideradas (temperatura máxima, mínima,
y promedio en °C, así como de precipitación promedio mensual en mm) para sus respectivos RCP´s y horizontes
considerados.
Adicionalmente para los cuatro MGC y el ensamble REA, se calculó el porcentaje de cambio de precipitación
mensual multiplicando por 100 el incremento de cambio de precipitación mensual y luego dividiéndolo entre la
climatología mensual de referencia correspondiente. En las celdas en que la climatología de referencia tuvo valor
de cero, se reemplazó por el valor uno, para evitar la división entre cero.
El porcentaje de cambio de precipitación mensual se generó con relación a la climatología mensual de referencia
correspondiente para cada MGC y el ensamble REA, referidas anteriormente, sin embargo los incrementos de
cambio se obtuvieron a partir de las climatologías de cada uno de los MGC y el REA. Debido a esto, en algunos
meses resultaron valores por debajo de -100%, los cuales se ajustaron a -100% por no tener sentido físico.
Los arreglos matriciales resultantes de incremento de cambio, con resolución espacial original de 0.5° x 0.5°, no
se interpolaron, se subdividieron en arreglos de 30" x 30" con el objeto de conservar los valores de los datos
originales de cada MGC en las nuevas mallas de alta resolución espacial y para hacerlos simétricos en número de
columnas y renglones con las bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961-2000.
Los nuevos arreglos matriciales de incremento de cambio, se sumaron a las correspondientes climatologías
mensuales de referencia para el período 1961-2000 con control de calidad y que consideran el efecto topográfico,
generadas a partir de estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional, para de esta forma generar
las bases de datos mensuales de las variables de cambio climático de los cuatro MGC: CNRMCM5, GFDL_CM3,
HADGEM2-ES Y MPI_ESM_LR, georreferenciadas en formatos GeoTIFF y txt, en muy alta resolución espacial
(30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico incorporado en las correspondientes climatologías
mensuales de referencia.
La topografía del territorio es un factor muy importante que no es tomado en cuenta en los MGC y RCP´s, pero
que si está considerado en las climatologías de referencia generadas con base en las estaciones climatológicas
diarias del Servicio Meteorológico Nacional. Al sumar los incrementos de cambio de los MGC seleccionados a
las correspondientes climatologías, se incorpora el efecto topográfico y se obtiene una mejor alternativa de
distribución espacial de la variable de cambio climático considerada.
14
Para el ensamble REA se realizó un procedimiento similar pero utilizando la climatología de referencia de la base
climatológica WorldClim-Global Climate Data, para de igual forma generar las bases de datos mensuales de las
variables de cambio climático del REA, georreferenciadas en formatos GeoTIFF y txt, en muy alta resolución
espacial (30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico incorporado en las correspondientes
climatologías mensuales de referencia.
A1.6.2 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de 15
Modelos Generales de Circulación y del ensamble REA con resolución espacial de 0.5° x 0.5°
Para integrar las bases de datos mensuales de las variables de escenarios de cambio climático de 15 Modelos
Generales de Circulación y del ensamble REA, se realizó el recorte de dichos archivos al área de estudio del
presente estudio, es decir la comprendida entre las coordenadas geográficas 5° a 35° de latitud norte y 121° a 75°
de longitud oeste.
También se calculó el promedio mensual de precipitación en mm de la base climatológica del CRU, para el
período 1961-2000, con el objeto de determinar para cada uno de los 15 MGC y para el ensamble REA, el
porcentaje de cambio de la precipitación en relación a dicha climatología.
Las bases de datos se encuentran estructuradas matrices de 92 columnas por 60 renglones para obtener celdas de
0.5° x 0.5°. Las celdas correspondientes a la porción marina del área de estudio, tienen la bandera "-9999" que
implica "no data". Las unidades de las variables consideradas son: °C para la temperatura, milímetros para la
precipitación y porcentaje para porcentaje de cambio de precipitación.
Para calcular el porcentaje de cambio de precipitación mensual, en relación a la climatología promedio mensual
de la base climatológica del CRU, se multiplico por 100 el incremento de cambio de precipitación mensual y se
dividió entre la climatología mensual correspondiente del CRU. En las celdas en que el CRU tiene valor de cero,
se reemplazó por el valor uno, para evitar la divisor cero y que el resultado fuera infinito.
El porcentaje de cambio de precipitación mensual se generó con relación a la climatología mensual
correspondiente del CRU, sin embargo los incrementos de cambio se obtuvieron a partir de las climatologías de
cada uno de los MGC y el REA. Debido a esto, en algunos meses resultaron valores por debajo de -100%, los
cuales se ajustaron a -100% por no tener sentido físico.
Las bases de datos de escenarios de cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble
REA, se estructuraron para sus correspondientes RCP´s y horizontes, en archivos con formatos GeoTIFFy txt
georreferenciados, con resolución espacial de 0.5° x 0.5°.
15
A1.7
Servidor de mapas para la visualización interactiva de bases de datos de escenarios de cambio climático y
de climatologías de referencia para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación
Con base en los desarrollos del Sistema de Información de la Unidad de Informática para las Ciencias
Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS, 2015) del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM,
denominado Atlas Climático Digital de México (Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, 2015c)
y en sus antecedentes temáticos sobre escenarios de cambio climático, se generó un nuevo Sistema de
Información (Servidor de Mapas) para incorporar y visualizar en forma interactiva y mediante Internet, las bases
de datos generadas en el estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos,
vulnerabilidad y adaptación". El nuevo sistema de Fernández et al. (2015) permite la visualización interactiva de
7,464 bases de datos producto del estudio.
Ejemplo de visualización en el sistema interactivo
A1.8
Aplicación web para descargar las bases de datos y los metadatos de los escenarios de cambio climático y
de las climatologías de referencia
En el Servidor de mapas del estudio se encuentra las opción denominada "Bases de datos", la cual es una
aplicación web para descargar en archivos compactados, las 14,928 bases de datos de escenarios de cambio
climático y de climatologías de referencia del estudio en archivos GeoTIFF y txt georreferenciados .
De igual forma, mediante la opción "Bases de datos" se pueden acceder y descargar los metadatos
correspondientes. Se estructuraron 622 metadatos en el estándar internacional ISO/TS 19139:2007 Geographic
Information Metadata XML schema implementation (ISO/TS 19139, 2010) que contienen la documentación de
las bases de datos, de los escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia del estudio.
16
Aplicación web para la selección y descarga interactiva de las bases de datos y metadatos
A1.9
Desarrollo del portal GeoNetwork del estudio
GeoNetwork Open Source (GeoNetwork, 2014) es una aplicación desarrollada en código abierto para administrar
información geoespacial o georreferenciada que permite la edición de metadatos, funciones de búsqueda, la
descarga de los datos y la visualización interactiva de mapas mediante el servicio de mapas en la red denominado
Web Map Service (WMS, 2015) que es un estándar internacional del Open Geospatial Consortium (OGC, 2015).y
con los que es posible generar visualizaciones en el sistema Google Earth en formato Keyhole Markup Language
(KML, 2015) que de igual forma es un estándar internacional de la OGC.
El portal del estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos,
vulnerabilidad y adaptación", se encuentra incorporado en la Netherlands Coordination Office (NCO, 2015) for
the United Nations Spatial Data Infrastructure (UNSDI, 2015).
El portal GeoNetwork del estudio pone a disposición de los interesados en general en acceso libre y gratuito
14, 928 bases de datos climáticas y de cambio climático conjuntamente con sus respectivos metadatos
GeoNetwork es una aplicación en código abierto para administrar información georreferenciada que permite la
edición de matadatos, funciones de búsqueda, la descarga de los datos y la visualización interactiva de bases de
datos mediante el servicio de mapas en la red denominado Web Map Service (WMS, 2015).
Mediante el sistema GeoNetwork también es posible visualizar las bases de datos en el sistema Google earth en
formato (KML, 2015)
17
El 4 de diciembre de 2014 se publicó en el Diario Oficial de la Federación, el acuerdo sobre la Norma Técnica
para el acceso y publicación de Datos Abiertos de la Información Estadística y Geográfica de Interés Nacional
(Norma Técnica, 2014) que en sus dos primeros artículos indica los siguiente:
Artículo 1.- La presente Norma tiene por objeto establecer las disposiciones para que los Conjuntos de
Datos en el marco del Servicio Público de Información Estadística y Geográfica, generados y
administrados por las Unidades del Estado, se pongan a disposición como Datos Abiertos, con el
propósito de facilitar su acceso, uso, consulta, reutilización y redistribución para cualquier fin.
Artículo 2.- Las disposiciones de la presente Norma serán de observancia general y obligatoria para
las Unidades del Estado que generen, produzcan o administren Información de Interés Nacional de
conformidad con lo dispuesto por la Ley del Sistema Nacional de Información Estadística y
Geográfica.
El portal GeoNetwork del estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de
impactos, vulnerabilidad y adaptación" , fue desarrollado mediante metadatos estructurados conforme al estándar
internacional: ISO 19139 Geographic information Metadata XML schema, el cual supera ampliamente los
requerimientos mínimos de la Norma Técnica recientemente publicada y coloca al estudio en la vanguardia
nacional en materia de Datos Abiertos.
Portal GeoNetwork del estudio "Actualización de los escenarios de
cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación"
18
Visualización de bases de datos mediante el servicio de mapas
Web Map Service (WMS) en el Portal GeoNetwork del estudio
Un metadato es un archivo de información que incorpora las características fundamentales de los datos. Describe
el quién, qué, dónde, por qué y cómo de la información. Los metadatos geoespaciales deben contener los
siguientes elementos: título, resumen, medio de publicación y dominio geográfico de los datos, así como
atributos, etiquetas y definiciones de la base de datos. Son utilizados para documentar la información digital
geográfica georreferenciada, como son los archivos de sistemas de información geográfica, las bases de datos
geoespaciales y las imágenes satelitales.
Las bases de datos del presente estudio se encuentran estructuradas conforme al estándar internacional: ISO/TS
19139:2007 Geographic information Metadata XML schema implementation (ISO/TS 19139, 2010), el cual
deriva del ISO 19115, Geographic Information – Metadata (ISO/TS 19115, 2003) pero incorporando el esquema
xml para poder ser utilizado en la descripción, validación e intercambio de la información (interoperabilidad)
mediante su incorporación en el sistema GeoNetwork.
A1.10 Citas
Si utiliza los datos o materiales gráficos de la presente obra, le sugerimos los refiera de la siguiente forma:
“Nombre del mapa o de los datos respectivos”, en:
Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., Romero Centeno, R., Conde Álvarez, A. C. y Trejo Vázquez, R.I
(2015). Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y
adaptación. Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional
de Ecología y Cambio Climático, Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Reserva al Título:
INDAUTOR en trámite. Obtenido de: http://atlasclimatico.unam.mx/AECC/servmapas/
19
A1.11 Referencias
Cavazos, T., Salinas, J. A., Martínez, B., Colorado, G., De Grau, P., Prieto González, R., . . . Bravo, M. E. (2013).
Actualización de escenarios de cambio climático para México como parte de los productos de la Quinta
Comunicación Nacional. Obtenido de http://escenarios.inecc.gob.mx
Climatic Research Unit. (2015). Climatic Research Unit (CRU), University of East Anglia (UEA). Obtenido de
http://www.cru.uea.ac.uk/cruhome
Conde Álvarez, A. C., Estrada Porrúa, F., Martínez López, B., Sánchez, Ó., y Gay García, C. (2011). Regional
climate change scenarios for México. Atmósfera, 24(1), 125-140. ISSN 0187-6236.
http://www.journals.unam.mx/index.php/atm/article/view/23806
Coupled Model Intercomparison Project Phase 5. (2013). Coupled Model Intercomparison Project Phase 5
(CMIP5). Obtenido de http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/
Estrategia Nacional de Cambio climático. (2013). Diario Oficial de la Federación 03/06/2013, Secretaría de
Gobernación (SEGOB). Obtenido de
http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5301093&fecha=03/06/2013
Fernández Eguiarte, A., Romero Centeno, R., y Zavala Hidalgo, J. (2014). Metodologías empleadas en el Atlas
Climático Digital de México para la generación de mapas de alta resolución. GEOACTA, 39(1), 165-173.
ISSN 1852-7744. http://uniatmos.atmosfera.unam.mx/geoacta/XII_Eguiarte_et_al_SI_GES.pdf
Fernández Eguiarte, A., Trejo Vázquez, R. I., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015). Actualización de
los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación. Obtenido de
Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales, Centro de Ciencias de la
Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Ecología y Cambio
Climático. INDAUTOR en trámite. http://atlasclimatico.unam.mx/AECC/servmapas/
Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2012). Atlas Climático de México y Áreas
Adyacentes. Volúmen 1 (Primera ed., Vol. 1). México. Obtenido de Centro de Ciencias d la Atmósfera.
Universidad Nacional Autónoma de México, Servicio Meteorológico Nacional. Comisión Nacional del
Agua. ISBN: 978-607-02-3314-2: http://atlasclimatico.unam.mx/ACM/
Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015a). Atlas Climático Digital de México,
Ejemplos de escenarios de cambio climático del 4to reporte de evaluación del IPCC. Obtenido de
http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/f_escenarios.html#ModelosGlobales4ta
Fernández eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015b). Ejemplos de modelos y escenarios de
la 5a Comunicación Nacional de México para la Convención Marco de Naciones Unidas para el Cambio
Climático. Obtenido de Atlas Climático Digital de México:
http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/f_escenarios.html#ModelosGlobales5ta
20
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Fourth Assessment Report (AR4). (2007). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Obtenido de
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Giorgi, F., y Mearns, L. O. (2002). Calculation of Average, Uncertainty Range, and Reliability of Regional
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Hijmans, R. J., Cameron, S. E., Parra, J. L., Jones, P. G., y Jarvis, A. (2005). Very High Resolution Interpolated
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Ciencias Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS), Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad
Nacional Autónoma de México. Obtenido de http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/unidad.html
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Spatial Data Infrastructure, Geonetwork Portals. Obtenido de
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http://www.opengeospatial.org/standards/wms
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http://www.worldclim.org/
22