Instituto de Meteorología, Loma de Casablanca, Regla, Ciudad de la Habana, Cuba, .:

Transcripción

1 Utilización de un Sistema de Información Geográfica (S.I.G.) para la evaluación de la influencia del tiempo atmosférico en los rendimientos industriales de la caña de azúcar. Teresita de J. Gutiérrez Gárciga (1), Orlando H. Alvarez Hernández (2) (1) Instituto de Meteorología, Loma de Casablanca, Regla, Ciudad de la Habana, Cuba, .: (2) Centro de Investigaciones del Petróleo, Washington # 169, Esq. a Churruca, Cerro, Ciudad de la Habana, Cuba, .: oral@ceinpet.inf.cu INTRODUCCION El rendimiento final de la caña de azúcar, es decir, la cantidad de azúcar que produce una unidad de superficie de este cultivo, es una función de la biomasa y del contenido de sacarosa en los tallos (Palenzuela, 1988). Estos, a su vez, dependen de un conjunto de factores, fundamentalmente del tiempo atmosférico y de la agrotecnia. En Cuba, el factor principal del tiempo atmosférico que influye sobre la cantidad de azúcar que se produce por unidad de superficie del sembrado es la precipitación, la que abastece de humedad al suelo y determina el crecimiento y el desarrollo de este cultivo. Los restantes factores del tiempo no limitan estos procesos, aunque se debe señalar que la temperatura del aire tiene una influencia significativa sobre la acumulación de sacarosa en los tallos de la caña de azúcar (Arveladze, et. al, 1988). La productividad de la caña de azúcar es una función compleja que depende de muchas variables, tales como las particularidades biológicas de este cultivo, las condiciones del suelo, las medidas agrotécnicas, el clima del lugar, los plazos de recolección, etc. El constante cambio de las condiciones de crecimiento trae como consecuencia una fuerte variación, de año en año, de la biomasa y la sacarosidad en una superficie unitaria de terreno cualquiera, las cuales pueden alcanzan entre el 200 y el 300% y más. Arveladze (1988) desarrolló un esquema estadístico que sirvió de base para desarrollar un método de evaluación de la información de las condiciones agrometeorológicas sobre los rendimientos industriales de la caña de azúcar, el cual fue elaborado por el Departamento de Meteorología Agrícola del Instituto de Meteorología de la República de Cuba (Menéndez, Suárez y Osorio; 1990) de forma puntual, para las áreas cañeras que cuentan con estaciones meteorológicas, interpolándose los resultados para aquellas áreas en las que no existan estaciones, lo cual tiene incluida una valoración subjetiva que depende de la experiencia del analista. Con el objetivo de lograr una interpolación espacial optima de los rendimientos industriales en las áreas cañeras del país, nos planteamos la utilización de los sistemas de información geográfica (S.I.G). MATERIALES Y METODOS El rendimiento industrial en una decena dada depende fundamentalmente de los acumulados de lluvia y de las temperaturas mínimas medias del aire de las tres últimas decenas (R n, R n-1,r n-2 y T minn, T minn-1, T minn-2), donde: 1

2 n decena que se evalúa (última) n-1 decena anterior (penúltima) n-2 decena antepenúltima La aplicación del método de evaluación consiste en el cálculo de los índices complejos Rkn y Tkn, para cada una de las estaciones según donde r i, t i son coeficientes. R k = r 1R n + r 2R n-1 + r 3R n-2 T k = (t 1Tmin n + t 2 Tmin n-1 + t 3 Tmin n-2) / t 4, Una vez obtenidos los índices Rk y Tk se toman ambos valores y se comparan con los criterios elaborados que permiten valorar la influencia de los mismos de forma conjunta en el rendimiento industrial de la caña de azúcar en cinco categorías, a saber: Muy favorable Favorable Poco favorable Desfavorable Muy desfavorable La base cartográfica digital ( línea de costas) fue digitalizada a partir del mapa IM 12 a escala 1 : editado en 1979 en el Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía para el Instituto de Meteorología de la Academia de Ciencias de Cuba (Aranguren y Blanco, 1979) en la proyección cónica conforme de Lambert en coordenadas geodésicas, las cuales fueron transformadas en coordenadas del sistema Cuba Norte. (Figura 1). Este fichero se importó a IDRISI 2.01 para WINDOWS, asignándole el valor 1 al archipiélago cubano y 0 al resto con el objetivo de confeccionar una máscara del territorio nacional. Se obtuvo el modelo digital de elevación (MDE) utilizando el software SURFER Fig. 1. Base cartográfica utilizada. 2

3 Embalse Palm a Sola Las áreas cañeras fueron digitalizadas a partir de la información cartográfica existente en el Dpto. de Meteorología Agrícola del Instituto de Meteorología, plasmada sobre el mapa IM 12 antes mencionado, y se le asignó el valor 1 a las áreas cañeras y 0 al resto. Posteriormente se agregaron otras capas como autopistas, principales curvas topográficas, ciudades y embalses, cuyo resultado se puede apreciar en la figura 2. Los datos de temperatura mínima y precipitación utilizados pertenecen a la red de estaciones meteorológicas del Instituto de Meteorología y de la red pluviométrica de telecorreos del Centro Nacional de Hidrografía y Calidad de las Aguas (CENHICA) perteneciente al Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH) Para el cálculo de los puntos de rejilla y sus valores interpolados se utilizó el software SURFER 6.02 para WINDOWS. Como método de interpolación se seleccionó el Inverso de la Distancia al Cuadrado, el cual tiene como principal ventaja su exactitud para la interpolación en los puntos de la rejilla, siendo, al mismo tiempo, un método muy rápido computacionalmente. Para la confección de la rejilla se seleccionaron valores de latitud y longitud máximos y mínimos, así como un radio de búsqueda, al tiempo que, de acuerdo con el elemento que se desee interpolar hay que seleccionar la distancia entre puntos de rejilla, que en el caso que se analiza se determinó fuera 10 km. Los datos de temperatura mínima decenal fueron referidos a la altura correspondiente a cada punto. Mapa de las áreas cañeras de Cuba LEYENDA Autopistas Ciudades principales Embalses Límites provinciales Areas cañeras Curvas de nivel Confeccionado por: Lic. Teresita de J. Gutiérrez Gárciga Fuente: Dpto. Agrometeorología Instituto de Meteorología Escala: 1 : Fig. 2. Mapa de las áreas cañeras de Cuba. Se realizó la comparación de los resultados de las estaciones con los puntos de rejilla correspondientes, y en ningún caso se sobrepasa el valor de 0.4 C(Álvarez y Gutiérrez, 2000). El error establecido por la Organización Meteorológica Mundial (OMM, 1976) es de 1.0 C. Para la confección de la rejilla de precipitación se seleccionaron valores de latitud y longitud máximos y mínimos, así como se determinó un radio de búsqueda de 200 km y un máximo de 5 puntos y un mínimo de dos, al mismo tiempo se seleccionó como distancia entre puntos de rejilla el valor de 10 km. 3

4 Se comprobó que, al analizar los valores que corresponden a los valores de los deciles, quartiles y percentiles, correspondientes a los acumulados anuales de lluvia de dos puntos seleccionados al azar, existe una buena correspondencia entre los valores de los puntos y aquellos interpolados utilizando la rejilla (Gutiérrez y Álvarez, 2000). Es de destacar la relación entre los deciles, pues los mismos son los que definen las condiciones de sequía. RESULTADOS Para la comprobación de la evaluación de la influencia del tiempo atmosférico en los rendimientos industriales de la caña de azúcar mediante la utilización de un SIG, se tomo como decena a evaluar la 2 da de abril del 2000, que corresponde a los días del 11 al 20 del mes analizado, por lo que es necesario tomar las dos decenas anteriores que son: 3 ra de marzo del 2000, del 21 al 31 de marzo y la 1 ra de abril de igual año que abarca los días del 1 al 10. Estas decenas son procesadas en el Dpto. de meteorología Agrícola del Instituto de Meteorología, por programas confeccionados por Alvarez en 1997, los cuales elaboran rejillas en SURFER 6.2 de temperatura mínima media aire, que tienen en cuenta la altura y de precipitación de las tres decenas a analizar, cada una de ellas a su vez son transformadas en T ki y R ki correspondientes y de igual forma se calculan los T k y R k resultantes. En la figuras 3 y 4 se pueden observar los valores ploteados de las T k y de las R k. Aquí solo se tuvieron en cuenta los valores de las estaciones meteorológicas, ya que si utilizamos los valores de la red de telecorreos de CENHICA o de los puntos de rejilla obtenidos de la interpolación no se pudieran apreciar los mismos, primero por la densidad obtenida y segundo por que la escala a utilizar para la impresión no permiten que el tamaño de los números sean visibles. Fig. 3 Valores del índice Rkn en las estaciones meteorológicas del Instmet 4

5 Fig. 4 Valores del índice Tkn en las estaciones meteorológicas del Instmet Posteriormente los resultados del cálculo de los índices T Kn y R Kn son importados al IDRISIS 2.01 para WINDOWS donde se realizan las clasificaciones cuyos resultados se muestran en las figuras 5 y 6. Al realizar la clasificación cruzada de los resultados de las variables analizadas, el IDRISI nos da la posibilidad de obtener un fichero texto en forma de tabla como se puede observar a continuación, y el cual es procesado de forma automatica por un programa confeccionado al efecto, el cual realiza la reclasificación para la obtención de los índices Rk y Tk. Cross-tabulation of tkcubrec (columns) against rkcubrec (rows) Total

6 Fig. 5. Mapa del índice Tk calculado. 2da. decena de abril del 2000 Fig. 6. Mapa del índice Rk calculado. 2da. decena de abril del 2000 En la figura 7 se muestra el mapa del rendimiento industrial a partir de las estaciones meteorológicas según la clasificación de Arveladse, et. al (1988), de acuerdo a los rangos establecido del índice complejo Rk-Tk, considerando las áreas cañeras. 6

7 Fig. 7. Mapa del índice Rk Tk para las zonas cañeras de Cuba. 2da. decena de abril del 2000 Al comparar la figura 7 con la 8, se puede observar que con el uso de los SIG la información no cambia con respecto al de los valores puntuales y se tiene una mejor información de los resultados para los especialistas de MINAZ que son los encargados de recomendar las medidas a tomar en este cultivo tan importante para nuestro país CONCLUSIONES 1. Se demostró que es posible resolver la evaluación de los rendimientos industriales para las áreas cañeras del país a partir de los datos de temperatura mínima y precipitación obtenidos decenalmente en las estaciones meteorológicas y pluviométricas de las redes de telecorreos del INRH y del INSTMET mediante la utilización del sistema de información geográfica IDRISI para WINDOWS versión 2.0, el sistema SURFER 6.02 y programas desarrollados al efecto, logrando su representación espacial adecuadamente en forma de mapas. 2. Se confeccionaron variantes tecnológicas para realizar de forma automática la clasificación y obtención de los mapas de T kn y R kn en el sistema SURFER Se diseñó un programa para la reclasificación del índice de evaluación para el rendimiento industrial de la caña de azúcar utilizando como datos de entrada los resultados de la tabla de tabulación cruzada en IDRISI de los mapas de T kn y R kn. 7

8 RECOMENDACIONES 1. Trabajar en la implementación de los resultados del presente estudio en el Dpto. de Meteorología Agrícola del Instituto de Meteorología. 2. Presentar al MINAZ los resultados obtenidos para determinar el interés existente en ese Ministerio. 3. Incluir el análisis de los rendimiento industriales de la caña de azúcar utilizando sistemas de información geográfica en los Boletines decenales y mensuales que se emiten en el Dpto. de Meteorología Agrícola del Instituto de Meteorología para el MINAZ. 4. Incluir en el S.I.G. otras capas y bases de datos que permitan incrementar los servicios que se pueden prestar a los Ministerios de Agricultura y de la Industria Azucarera. REFERENCIAS Álvarez, O. (1997): Sistema automatizado para el procesamiento de los datos de precipitación. Dpto. de Meteorología Agrícola, Instituto de Meteorología, CITMA. (inédito) Álvarez, O. y T. Gutiérrez (2000): Sistema de procesamiento geoespacial para la obtención de una red nacional de referencia para la cartografía de elementos meteorológicos. I. Aplicación al caso de las temperaturas. Informática ISBN Aranguren y Blanco (1979): Mapa IM-12 escala 1: para el InstMet. Arveladze, et. al, (1988): Esquema estadístico para el cálculo del rendimiento industrial de la caña de azúcar a partir de datos meteorológicos. Dpto. de Meteorología Agrícola, Instituto de Meteorología, CITMA. (inédito) Gutiérrez T. y O. Álvarez (2000): Sistema de procesamiento geoespacial para la obtención de una red nacional de referencia para la cartografía de elementos meteorológicos. II. Aplicación al caso de las precipitaciones. Informática ISBN Menéndez, Suárez y Osorio (1990): Método de evaluación de la información de las condiciones agrometeorológicas sobre los rendimientos industriales de la caña de azúcar. Dpto. de Meteorología Agrícola, Instituto de Meteorología, CITMA. (inédito) Palenzuela, E. (1988): Factores meteorológicos que influyen en los rendimientos agrícola e industrial de la caña de azúcar. Dpto. de Meteorología Agrícola, Instituto de Meteorología, CITMA. (inédito) 8