Utilización de datos de satélite operacionales en Centro América como apoyo en el manejo de desastres

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1 Top. Meteoro. Oceanog. 10 (1) 41-46, 2003 Utilización de datos de satélite operacionales en Centro América como apoyo en el manejo de desastres BERNADETTE CONNELL 1, MARK DEMARIA, VILMA CASTRO LEÓN, ROSARIO ALFARO, Y JANICE SESSING CIRA/Colorado State University, Fort Collins, Colorado. CIRA/Colorado State University, Fort Collins Colorado. Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica. Instituto Meteorológico Nacional, San José, Costa Rica. NOAA/NESDIS, Silver Spring, Maryland. (Recibido 13 de marzo 2003, aceptado 15 de mayo de 2003) Abstract In order for Central American countries to be able to respond to weather related disasters, they need to have strong meteorological forecasting capabilities, knowledge of the current state of the land and water resources, and emergency plans of action. In response to the devastating effects of Hurricane Mitch (October 1998), the United States Agency for International Development funded a project through the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), the National Environmental Satellite, Data, and Information Service (NESDIS), and the Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA) to improve the forecasting capabilities in Central American countries. The project included upgrading the geostationary satellite reception capabilities and installing a data server at the Instituto Meteorológico Nacional (IMN) in San José, Costa Rica to serve digital satellite data to the surrounding countries through the Internet. Project plans included the installation of personal computers loaded with McIDAS/RAMSDIS software in Costa Rica, Belize, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua, and Panama. Training sessions were scheduled on the use of the RAMSDIS systems and satellite imagery interpretation. In addition, a visiting scientist from IMN was selected to work with the NOAA/NESDIS Hydrology Team in Camp Springs, Maryland to adapt the satellite based rainfall techniques for Central America to be used by the forecasters and for input to hydrologic models. This project was successful in part due to prior cooperative efforts in the region. This article chronicles events both prior to and during the project and presents ongoing efforts in the region. 1. Introducción Un componente necesario para responder ante desastres relacionados con el estado del tiempo es la capacidad de pronóstico y observación. Otros componentes son el conocimiento del estado de los recursos hidrológicos, geológicos y naturales de la región y la integración de la información para producir planes de acción; el proyecto al que se refiere este documento se limita al aspecto de pronóstico y observación del estado del tiempo. En Centro América los recursos para observar el tiempo son limitados. En la región se realizan a lo sumo dos o tres sondeos diarios, no hay radares, y la red pluviométrica deja zonas extensas sin información. La disponibilidad de recursos de sensores remotos antes de este proyecto consistía en la recepción de imágenes del satélite GOES en formato de foto a intervalos de tiempo variables. En cuanto al recurso humano, los pronosticadores poseen entrenamiento como meteorólogos Clase II, el mínimo sugerido por la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Pocos cuentan con un grado universitario, y aún menos con grados de maestría o más. Además, debido a las condiciones económicas de los países, en general el apoyo de los gobiernos para las oficinas de pronóstico es mínimo, para las cuales son indispensables mejores herramientas y entrenamiento adecuado si se desea reforzar su capacidad de pronóstico. En respuesta a los efectos devastadores del huracán Mitch en 1998, la Agencia Internacional de Desarrollo de los Estados Unidos financió un proyecto a través de la Administración Atmosférica y Oceánica Nacional (NOAA), el Servicio Nacional de Información, Datos, y 1 Corresponding author address: Berdette Connell. CIRA/Colorado State University, Fort Collins Colorado. connell@cira.colostate.edu.

2 CONNELL et al. Utilización de datos de satélite operacionales en Centro América como. Satélites Ambientales (NESDIS) y el Instituto Cooperativo para la Investigación de la Atmósfera (CIRA), con el fin de mejorar la capacidad de pronóstico de los países centroamericanos. En julio del año 2001, la compañía Global Imaging Inc., contratada por NOAA/NESDIS, instaló una estación receptora de imágenes de satélite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) y un servidor en el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) en San José, Costa Rica. El servidor pone a disposición de los seis países centroamericanos (Belice, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua y Panamá), imágenes y productos del satélite GOES-12 (antes GOES- 8). En los siete países centroamericanos se instalaron computadoras personales con el software McIDAS (Man computer Interactive Data Access System) (Lazzara y col., 1999) y la interfase RAMSDIS (Regional and Mesoscale Meteorology Advanced Meteorological Satellite Demostration and Interpretation System; Molenar y col., 2000), para capturar y desplegar imágenes de satélite. Los colaboradores clave en Centro América fueron: el Centro Regional de Formación Meteorológica (CRFM) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM), localizado en la Universidad de Costa Rica (UCR), los Servicios Meteorológicos Nacionales y las misiones de USAID en Belice, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua y Panamá, y el Comité Regional de Recursos Hidráulicos (CRRH). estudio y comunicación por Internet para mostrar aplicaciones de las imágenes de satélite digitales. Cuando se usa como sistema de recepción de datos, la estación de trabajo RAMSDIS está programada para conectarse a un servidor y desplegar animaciones en tiempo real de imágenes de los canales visible, infrarrojos y vapor de agua en diferentes escalas temporales y espaciales para que sean analizadas por los meteorólogos. 1.2 Actividades y Entrenamiento Previo Desde el comienzo del proyecto, muchas series retrospectivas de imágenes de satélite digitales han sido suministradas a Costa Rica y Barbados. Entre los casos de estudio se incluye eventos de precipitación fuerte asociada a huracanes en diferentes estados de desarrollo y a ondas tropicales, ciclos de desarrollo convectivo sobre tierra y agua, eventos de viento fuerte, detección de incendios y detección de ceniza volcánica. Estos y otros casos de estudio se han usado para brindar entrenamiento en interpretación de imágenes de uno o múltiples canales para la detección de niebla, determinación de la fase del agua en las nubes y aplicaciones tales como imágenes promedio y determinación del viento por el movimiento de las nubes. La Figura 1 es un ejemplo de la imagen promedio para un caso de lluvia fuerte asociada con una onda tropical. 1.1 Antecedentes La interacción de NOAA/NESDIS/CIRA con los países centroamericanos y del Caribe comenzó antes del Huracán Mitch. En 1996, en la 45 a sesión del Consejo Ejecutivo de la Organización Meteorológica Mundial se recomendó que cada operador de satélites... cooperara al menos con uno de los centros de entrenamiento especializados en aplicaciones satelitales ( centros de excelencia ), los cuales están estratégicamente localizados alrededor del mundo, en lo referente al programa, facilidades y especialización relacionados con satélites (Purdom, 1997). Con esta finalidad, NOAA/ NESDIS/CIRA se asoció con el Instituto Cooperativo para Estudios de Satélites Meteorológicos (CIMSS) de la NOAA y los Centros Regionales de Formación Meteorológica (CRFM) de Costa Rica y Barbados. El CRFM de Costa Rica opera desde la UCR y la Dra. Vilma Castro León ha sido la fuerza conductora de las actividades satelitales. El CRFM de Barbados está estrechamente relacionado con el Instituto Caribeño para la Meteorología y la Hidrología y el Sr. Selvin Burton y su hermano Horacio han comandado los esfuerzos en el Caribe. La Dra. Bernadette Connell es el punto focal para los CRFM en CIRA. El proyecto original fue diseñado alrededor del concepto del laboratorio virtual, el cual hace énfasis en el uso de computadoras personales con el software McIDAS/RAMSDIS, archivos de casos de 42 Figura 1. Imagen promedio del canal de 10.7 micrones del satélite GOES-8, la cual cubre el período 12:15 18:15 UTC del 26 de octubre de 1996, durante el cual Santa Lucía recibió 200 mm de lluvia. Además de los casos de estudio mencionados anteriormente se inició la gran tarea, en Costa Rica en noviembre de 1996 y en Barbados en febrero de 1998, de desarrollar archivos de climatología local con datos satelitales. La Figura 2 muestra la frecuencia de nubes

3 TOPICOS METEOROLOGICOS Y OCEANOGRAFICOS Figura 2. Frecuencia de nubes para Centro América durante los meses de junio, julio y agosto ( ) para Centro América durante los meses de junio, julio y agosto ( ) derivada de las imágenes del infrarrojo, usando una técnica de umbral de temperatura. Más ejemplos se pueden ver en: Ambos centros regionales utilizan cada vez con mayor frecuencia las imágenes de satélite en los cursos y estimulan a los estudiantes a usar los sistemas RAMSDIS y los datos digitales en sus trabajos y tesis de graduación. En octubre de 1998, la OMM auspició una actividad de entrenamiento de dos semanas en Meteorología satelital en Barbados. Investigadores de NOAA/NESDIS/CIRA trabajaron en estrecha relación con el centro regional en Barbados para desarrollar el programa del evento y preparar las presentaciones y las prácticas de laboratorios. Antes del evento se había iniciado la actualización de la capacidad de recepción de las imágenes de satélite en Centro América, el Caribe y Sur América. Con conexiones de Internet adecuadas, el sistema RAMSDIS, que había funcionado muy bien en las oficinas del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos antes del lanzamiento del Sistema de Procesamiento Avanzado Interactivo del Tiempo (AWIPS), se presentaba como el candidato perfecto para la distribución de imágenes. Sin embargo, el huracán Mitch a finales de octubre de 1998 devastó varios de los países centroamericanos y los esfuerzos relacionados con desplegar imágenes en computadoras personales viraron rápidamente hacia la reconstrucción de los países más afectados (Costa Rica, El 43 Salvador, Guatemala, Honduras y Nicaragua). 2. Los esfuerzos de reconstrucción del Huracán Mitch Como parte de los esfuerzos de reconstrucción iniciales de NOAA/NESDIS/CIRA se planeó la instalación de una estación terrena receptora en uno de los 5 países centroamericanos afectados por el huracán Mitch, quien se haría cargo de poner los datos al servicio de los otros países a través de Internet. El CRFM y el CRRH, recomendaron que la estación terrena estuviera en el IMN de Costa Rica, que contaba con una antena y una estación terrena para desplegar imágenes en formato TIFF y una infraestructura apropiada para apoyar el proyecto. Belice y Panamá no fueron afectados por Mitch, pero se incluyeron en el proyecto con el apoyo adicional de la Oficina de Actividades Internacionales del Servicio Meteorológico Nacional de la NOAA (NWSIA). 2.1 Instalación del Equipo NOAA/NESDIS contrató a Global Imaging Inc. para instalar la estación terrena receptora de imágenes del GOES y un servidor en Costa Rica durante la última semana de julio del De julio a octubre del 2001, las computadoras con el software McIDAS/RAMSDIS fueron enviadas e instaladas en los diferentes países. La oficina NWSIA de NOAA y la de Asuntos Internacionales y de

4 CONNELL et al. Utilización de datos de satélite operacionales en Centro América como. Interagencias de NESDIS proporcionaron ayuda en la redacción de las cartas de entendimiento para transferir la propiedad y responsabilidad del mantenimiento del equipo a cada uno de los países. Estas oficinas ayudaron también en el embarque de las computadoras por medio de las Misiones locales de USAID en cada país. Personal de CIRA y la UCR hicieron visitas de dos días en cada país para instalar los sistemas y proveer entrenamiento meteorológico y técnico. 2.2 Estimaciones de precipitación con satélites Uno de los aspectos de los esfuerzos de reconstrucción de Mitch fue la adaptación de técnicas satelitales para estimar y cuantificar mejor los eventos de precipitación fuerte. Rosario Alfaro, del IMN, Costa Rica, fue seleccionada para trabajar como científica visitante en CIRA con el Equipo Hidrológico de NOAA/NESDIS en Camp Springs, Maryland, con el fin de adaptar las técnicas satelitales de precipitación, especialmente el Autoestimador (Vicente y Scofield, 1998) para Centro América. Como parte de su trabajo, comparó estimaciones diarias de lluvia del satélite con datos de pluviómetros para el huracán Keith, el cual tocó tierra en Belice en octubre del 2000, y períodos de la época lluviosa centroamericana del 2001 (Alfaro, 2003). Un ejemplo del producto del Autoestimador para el huracán Keith se presenta en la Figura 3. Rosario trabajó en Maryland de agosto del 2000 a enero del 2002, luego regresó al IMN de Costa Rica para implementar las técnicas de precipitación con satélites. Las estimaciones de lluvia se están suministrando actualmente al Centro de Investigación Hidrológico de San Diego, California, para un proyecto conocido como Guía de inundaciones repentinas para Centro América ( CAMI/index_spanish..htm). 2.3 Entrenamiento En diciembre de 1999 se llevó a cabo una actividad de entrenamiento en meteorología satelital de dos semanas en la Universidad de Costa Rica, auspiciado por la OMM. Igual que en Barbados, investigadores de NOAA/NESDIS/ CIRA trabajaron activamente con el CRFM en Costa Rica para desarrollar el programa del evento y preparar presentaciones y prácticas de laboratorio. El proyecto de reconstrucción Mitch aprovechó la oportunidad para financiar el entrenamiento de participantes adicionales de cuatro países centroamericanos (El Salvador, Guatemala, Honduras y Nicaragua). El primer seminario de entrenamiento intensivo del proyecto Mitch se realizó en la Universidad de Costa Rica durante la última semana de abril del Los puntos sobresalientes del entrenamiento incluyeron una revisión sobre los canales del GOES y sus aplicaciones, el Autoestimador y sus resultados para el huracán Keith (2000), detección de incendios y cenizas volcánicas usando imágenes de satélites y aplicaciones hidrológicas. Ya que todos los países que participaron estaban programados para recibir los sistemas RAMSDIS en los meses venideros, los laboratorios se realizaron con computadoras con el software McIDAS/RAMSDIS para analizar casos de estudio con datos digitales de archivo. El segundo seminario de entrenamiento intensivo del proyecto Mitch se realizó del 4 al 7 de diciembre del El mismo incluyó una revisión de interpretación de Figura 3. Lluvia (mm) estimada a partir de datos del satélite con el Autoestimador para el período de 24 horas (Oct 1, 2000:1300 UTC - Oct. 2, 2000:1300 UTC) cuando el huracán Keith tocó tierra en Belice. Los valores que se indican sobre la imagen son precipitaciones medidas en las estaciones (mm). 44

5 imágenes de satélite, técnicas de estimación de lluvia y aplicaciones hidrológicas. Ya que para este tiempo los países habían recibido sus propios sistemas RAMSDIS, el entrenamiento también se enfocó en el mantenimiento y la resolución de problemas del sistema. 2.4 Otras actividades Otro aspecto del manejo de desastres es la ocurrencia de incendios durante la época seca. Esto puede ser de interés durante años particularmente secos como lo fue Por medio de financiamiento brindado por el Sistema de Integración de Centro América (SICA), se desarrolló una página en la red para desplegar las estimaciones de lluvia del satélite y los productos de detección de incendios para Centro América ( Se estableció un sitio de ayuda en línea del proyecto Mitch por medio de la UCR con una lista de correos de los usuarios con el objeto de dar cauce a preguntas con respecto al funcionamiento del sistema y llamar la atención sobre características del tiempo interesantes. Aún cuando el financiamiento por parte de USAID se acabó en diciembre del 2001, el sitio de ayuda en línea continúa funcionando. 2.5 Actividades recientes El satélite GOES-12 reemplazó el GOES-8 el 1º de abril del Esto requirió una actualización del software McIDAS en el servidor del IMN, así como una actualización del software McIDAS de los sistemas RAMSDIS. Se aprovechó la ocasión para incluir actualizaciones de los productos de estimación de lluvia e incendios que se despliegan en los sistemas. Del 14 al 18 de julio del 2003, se llevó a cabo un entrenamiento improvisado en la UCR en el que se discutió con profundidad los productos de precipitación e incendios y el sistema RAMSDIS con participantes de El Salvador, Guatemala y Costa Rica. 3. Lecciones aprendidas El cumplimiento a tiempo del proyecto no hubiera sido posible sin la cooperación de personas de muchas organizaciones y sin el establecimiento de relaciones previas con el CRFM de Costa Rica. El CRFM facilitó la comunicación con los servicios meteorológicos nacionales de cada país, fue el centro de las actividades de entrenamiento y mantiene el sitio de ayuda en línea. La asistencia del CRRH, una organización local, fue beneficiosa al hacer los arreglos para que los participantes pudieran participar en los seminarios de entrenamiento en Costa Rica. También fue esencial el aporte del contratista de habla española, Global Imaging, quien instaló la estación terrena receptora del GOES en Costa Rica. TOPICOS METEOROLOGICOS Y OCEANOGRAFICOS 45 Con respecto a hacer llegar el equipo a sus destinos, fue extremadamente útil la experiencia de individuos que habían tenido que tratar con la misma clase de problemas previamente en la Oficina de Asuntos Internacionales de NOAA/NESDIS. Fue muy útil poner atención en los detalles de embarque y conocer las regulaciones de aduana locales y otros detalles importantes. La ayuda de las Misiones de USAID en cada uno de los países fue esencial. Seguir la cadena de mando fue importante en la determinación y cumplimiento de los límites de tiempo. Desde otra perspectiva, las capacidades técnicas y de Internet son muy variables entre los países. El entrenamiento y la paciencia son necesarios para la superación de dificultades técnicas, pero la persistencia es indispensable para la superación de los problemas de Internet. 4. Metas de entrenamiento internacional para el futuro Una reunión del Grupo Focal Internacional en la Utilización de Datos Satelitales y de Entrenamiento se realizó en la Agencia Europea de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT) en Darmstadt, Alemania, del 16 al 18 de mayo del Esta reunión fue organizada por la Organización Meteorológica Mundial e incluyó representantes de NOAA/NESDIS, los CRFM y la comunidad internacional de satélites. Se tomó una decisión en esta reunión con el fin de establecer un Laboratorio Virtual (LV) para fomentar el intercambio internacional de datos de satélite y material de entrenamiento. Con este propósito se han establecido servidores en EUMETSAT, la Agencia de Meteorología (BOM) en Melbourne, Australia, y CIRA, en Fort Collins, Colorado. El punto central del Laboratorio Virtual incluye el desarrollo de una biblioteca de recursos para el entrenamiento y el establecimiento de sitios locales centralizados para proporcionar un fácil acceso a las imágenes de satélite en tiempo real. La página de CIRA se puede examinar en wmovl/main.html. NOAA/NESDIS/CIRA continuarán colaborando con los CRFM en Centro América y el Caribe, particularmente en nuevos esfuerzos relacionados con el laboratorio virtual internacional de la OMM. Dicha organización planeó otra actividad de entrenamiento de dos semanas en Barbados en diciembre del 2003 y CIRA participó en el evento.

6 CONNELL et al. Utilización de datos de satélite operacionales en Centro América como. Agradecimiento El trabajo que se menciona en este artículo no hubiera sido posible sin el apoyo de muchas personas de diferentes países. En CIRA: se agradece el apoyo técnico de Todd Smith, Hiro Gosden, Dave Watson y Deb Molenar y el apoyo administrativo de Kathy Fryer. En cada uno de los países centroamericanos, se agradece la gestión de los directores de los servicios meteorológicos y los representantes de la embajada americana y de USAID, quienes aseguraron la llegada del equipo a su destino. Partes de este artículo aparecieron en los Procedimientos del 29avo. Simposio Internacional en Sensores Remotos del Ambiente y en los Procedimientos de la Conferencia Pecora 15. Agradecemos las siguientes fuentes: Connell et al. 2002: "Reconstruction Efforts for Meteorological Offices in Central America in the Wake of Hurricane Mitch." Information for Sustainability and Development. Proceedings of the 29th International Symposium on Remote Sensing of the Environment. Abril 8-12, Buenos Aires, Argentina: CONAE, 2002 y Connell et al., 2002: "Use of Operational Satellite Data in Central America to Support Disaster Management" Integrating Remote Sensing at the Global, Regional, and Local Scale. Proceedings of the Pecora 15/Land Satellite Information IV Conference. November 10-15, Denver, Colorado: ASPRS, Referencias Alfaro, Rosario, 2003 Validation of GOES Precipitation Estimates Over Central America. CIRA Paper ISSN no. 58, Cooperative Institute for Research in the Atmosphere, 24 pp. Lazzara, M. A., and Coauthors (1999). The Man computer Interactive Data Access System: 25 years of interactive processing. Bull. Amer. Meteor. Soc., 80: Molenar, D. A., K. J. Schrab, and J. F. W. Purdom (2000). RAMSDIS Contributions to NOAA Satellite Data Utilization. Bull. Amer. Meteor. Soc., 81: Purdom, J. F. W. (1997). Satellite meteorology applications: A demonstration project for satellite meteorology applications focused on regional meteorological training centers in Costa Rica and Barbados. World Meteor. Org. Bull., 46 (3): Vicente, G. and R. A. Scofield (1998). The operational GOES infrared rainfall estimation technique. Bull. Amer. Meteor. Soc., 79 (9): Resumen Para que los países centroamericanos puedan responder a los desastres relacionados con el estado del tiempo, necesitan tener una sólida capacidad de pronóstico meteorológico, conocimiento del estado actual de los recursos de la tierra y el agua, y planes de acción para emergencias. Como respuesta a los efectos devastadores del huracán Mitch (Octubre 1998), la Agencia Internacional de Desarrollo de los Estados Unidos financió un proyecto a través de la Administración Atmosférica y Oceánica Nacional (NOAA), el Servicio Nacional de Información, Datos, y Satélites Ambientales (NESDIS) y el Instituto Cooperativo para la Investigación de la Atmósfera (CIRA), con el fin de mejorar la capacidad de pronóstico de los países centroamericanos. El proyecto incluyó la actualización de la capacidad de recepción de datos del satélite geoestacionario y la instalación de un servidor en el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) en San José, Costa Rica, con el fin de proporcionar datos digitales de satélite a los países vecinos a través de Internet. Los planes del proyecto incluyeron la instalación de computadoras personales con el software McIDAS/RAMSDIS en Costa Rica, Belice, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua, y Panamá. Se programaron seminarios de entrenamiento en la utilización de los sistemas RAMSDIS e interpretación de imágenes de satélite. Además, se seleccionó una científica visitante del Instituto Meteorológico Nacional de Costa Rica para trabajar con el Equipo de Hidrología de NOAA/NESDIS en Camp Springs, Maryland, con el fin de adaptar las técnicas de lluvia basadas en datos de satélite para Centro América para uso de los pronosticadores y como datos de entrada en modelos hidrológicos. Este proyecto tuvo éxito debido en parte a esfuerzos cooperativos realizados anteriormente en la región. Este artículo narra eventos anteriores y durante el proyecto, y describe los esfuerzos que se están llevando a cabo en la actualidad en la región. 46