ARQUITECTURA DE SOFTWARE PARA UN ATLAS DIGITAL DE VULNERABILIDAD AL CAMBIO CLIMÁTICO EN TAMAULIPAS

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1 ARQUITECTURA DE SOFTWARE PARA UN ATLAS DIGITAL DE VULNERABILIDAD AL CAMBIO CLIMÁTICO EN TAMAULIPAS R. Ortega Izaguirre *, J. M. Borrego Ibarra + Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada. Km Carretera Tampico-Puerto Industrial Altamira, C.P , Altamira, Tamaulipas, México * + RESUMEN En este trabajo se presenta la arquitectura de software de un Sistema de Información Geográfica basado en Web que permite la difusión de datos e información sobre el cambio climático en las costas de Tamaulipas. Para el desarrollo de este proyecto se analizaron bases de datos climatológicas y escenarios de cambio climático. Con base en la información disponible, se desarrollaron procesos de extracción y transformación, almacenamiento y un atlas digital. Los procesos de extracción y transformación permiten la recuperación de datos almacenados en formatos diversos y facilitan su almacenamiento en una base de datos operacional. Finalmente, se desarrolla una aplicación Web, que llamamos Atlas Digital y que permite el acceso a la información a través de Internet. La implementación de esta arquitectura se realiza con software de licencia libre (MySQL, OpenLayers, JQuery, PHP). Como resultado de este trabajo, se diseñó e implementó una arquitectura de software, que permite la difusión de información relacionada con el impacto del cambio climático en México y en el estado de Tamaulipas. ABSTRACT This paper presents the software architecture of a GIS software based on Web that allows the sharing of data and information about climate change along the coast of Tamaulipas. For the development of this project were analyzed databases of weather and climate change scenarios. Based on available information, processes for extraction, transformation, storage, and access were developed. The extraction and transformation processes allow the recovery of data stored in different formats and facilitate storage on operational databases. Finally, we develop a web application called Atlas Digital that allows access to the information via the Internet. The implementation of this architecture was done with free license software (MySQL, OpenLayers, JQuery, PHP). As a result of this work, we designed and implemented a software architecture that allows the dissemination of information related to the impact of climate change in the state of Tamaulipas. 1. INTRODUCCIÓN El cambio climático es un tema que preocupa tanto a gobiernos como a ciudadanos. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC por sus siglas en inglés), define el cambio climático como cualquier cambio en el clima producido durante el transcurso del tiempo, ya sea debido a la variabilidad natural o a la actividad humana. El calentamiento global observado en décadas recientes se atribuye al incremento en las emisiones de gases de efecto invernadero. Generalmente, el estudio de los efectos del cambio climático se realiza mediante el análisis de escenarios de cambio climático. Un escenario climático se define como una representación posible y simplificada del clima futuro, basada en un conjunto de relaciones climatológicas construida para investigar las posibles

2 consecuencias del cambio climático antropogénico [1]. Los escenarios de cambio climático están basados en las condiciones climáticas (temperatura, precipitación) observadas durante un escenario base, generalmente durante un periodo de treinta años [2]. Dada la importancia del tema de cambio climático, en este trabajo se propone el desarrollo e implementación de una arquitectura de software que permita publicar en Internet información climatológica, socio-económica y resultados del estudio del cambio climático en México y Tamaulipas. 2. METODOLOGÍA Para el desarrollo de este trabajo, se llevó a cabo el siguiente procedimiento: a. Identificar el software de base para proveer servicios de Internet, servicios de almacenamiento de datos y administración de mapas con información geográfica. b. Identificar y recolectar información de variables meteorológicas, hidrológicas, oceanográficas e información sobre cambio climático. c. Diseñar la arquitectura de software. d. Diseñar e implementar esquemas de bases de datos para almacenar la información colectada. e. Diseñar e implementar un Atlas Digital para publicar la información a través de Internet. f. Publicar información y escenarios de cambio climático. 3. RESULTADOS 3.1. Software de base En la implementación de este proyecto, se decidió utilizar software de licencia libre. Para el almacenamiento de datos se eligió el sistema manejador de base de datos MySQL [3]. Por otro lado, se determinó utilizar el servidor Web Apache, versión 2.2, para publicar información a través de Internet [4]. Para la manipulación de mapas georeferenciados, se eligió la interfaz de programación de aplicaciones denominada OpenLayers 2.11 [5]. Finalmente, PHP fue considerado para el desarrollo de la aplicación y se complementa con el uso de la biblioteca de funciones JQUERY [6], versión 1.8, que permite la creación de menús y otros objetos para construir interfaces de usuario basadas en Web. 3.2 Información recolectada Se localizó e integró la siguiente información climatológica relacionada con el estado de Tamaulipas: a. La base de datos CLICOM (CLIma COMputarizado) que es administrada por el Servicio Meteorológico Nacional. Esta base de datos cuenta con promedios diarios y mensuales de temperatura ambiente, evaporación, precipitación y otras variables climatológicas. Para Tamaulipas cuenta con 196 estaciones de las cuales 53 se encuentran instaladas en los municipios costeros (Matamoros, San Fernando, Soto La Marina, Aldama, Altamira, Cd. Madero y Tampico). b. Información sobre la batimetría para la zona de costa. c. Información sobre propagación del oleaje. d. Datos de asentamientos humanos y población en los municipios costeros.

3 e. Información sobre riesgos y vulnerabilidad en la zona de costa. Además, se identificó un conjunto de escenarios de cambio climático de para México y Tamaulipas. 3.2 Arquitectura de software En la Figura 1, se muestran los componentes de la arquitectura de software. La arquitectura cuenta con cuatro componentes: datos fuente, extracción y transformación, bases de datos y atlas digital. Atlas Digital 3.3 Diseño e implementación de esquemas de bases de datos Se diseñó el esquema de base de datos relacional BDCLICOM para almacenar la información meteorológica del compendio de datos CLICOM, Figura 2. El esquema de base de datos cuenta con catálogos que almacenan información de estaciones (station), municipios (cat_ minicipalities), estados (cat_states), tipos de estaciones (cat_station_type), cuencas y subcuencas a las cuales pertenece una estación meteorológica (cat_basin, cat_basing_org, cat_sub basin) y dos tablas que permiten almacenar resumenes diarios (data_dly) y resumenes mensuales (data_mnt) de las variables meteorológicas. DB CLICOM BD POBLACIÓN OTROS FORMATOS Extracción y Transformación Datos Fuente Figura 1. Arquitectura de software propuesta. El componente de datos fuente representa al conjunto de información disponible. El componente de extracción y transformación consiste de un conjunto de programas escritos en lenguaje PHP que permiten leer los datos fuente (CLICOM y datos de población) y genera archivos de comandos SQL que permiten almacenar la información en las bases de datos BDCLICOM y BDPOBLACIÓN, respectivamente. El componente Atlas Digital, consiste en un conjunto de programas PHP que permiten acceder a las bases de datos y otros formatos para poner la información disponible a través de Internet. Figura 2. Esquema de base de datos DBCLICOM. Para almacenar la información de asentamientos humanos y su población, se diseñó el esquema de base de datos BDPOBLACIÓN, Figura 3. Figura 3. Esquema de base de datos BDPOBLACIÓN. Este esquema de base de datos cuenta con catálogos para almacenar información de municipios

4 (cat_minicipalities), estados (cat_states), localidades (cat_locality) e información de población (population). 3.4 Diseño e implementación del Atlas Digital En la Figura 4, se presenta un diagrama de bloques con las funcionalidades del Atlas Digital. En la sección estado actual, es posible acceder a la información de las estaciones meteorológicas, datos de población y otros recursos de información. Si el usuario selecciona una estación meteorológica el sistema le permite ingresar a una función de consulta de datos que permite descargar datos como archivos Excel, o bien, generar gráficos. La opción población, permite visualizar los asentamientos humanos en la costa de Tamaulipas, su ubicación geográfica y el número de habitantes. En esta sección también se incluye también información sobre batimetría, propagación del oleaje y eventos extremos. La aplicación también contiene vínculos para acceder a escenarios de cambio climático para México y escenarios de cambio climático para Tamaulipas. Además, se habilitan opciones para acceder a información sobre riesgos y vulnerabilidad. Estado actual Estaciones meteorológicas Consulta de datos Cambio climático en México Riesgos Población Atlas Digital Cambio climático en Tamaulipas Vulnerabilidad Participantes Figura 4. Funcionalidades del Atlas Digital. 3.5 Información de Cambio Climático Disponible a través del Atlas Digital Para nuestro país, se encuentran disponibles los escenarios A1B, A2, y COMMITED correspondientes a las para los periodos , y [7]. Además, se encuentra disponible la climatología de temperatura y precipitación, estacional (verano e invierno) y anual, de 1961 a Esta información se complementa con la anomalía de temperatura y precipitación, estacional y anual de 1961 a 2090 [8,9]. En el caso de Tamaulipas, se encuentran disponibles los escenarios A1B, A2, y COMMITED, correspondientes a las para los periodos , y [7]. El Atlas Digital es de acceso libre y se encuentra disponible en la dirección 4. CONCLUSIONES Como resultado de este trabajo, se obtuvo la implementación de una arquitectura de software que permite almacenar y difundir información de variables meteorológicas, hidrológicas y oceanográficas. Además, permite acceder a diferentes escenarios de cambio climático para México y Tamaulipas a través de Internet. 5. AGRADECIMIENTOS Agradecemos al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), por el apoyo económico para llevar a cabo el presente trabajo. Además, agradecemos al Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Unidad Altamira, por las facilidades otorgadas durante el desarrollo de este proyecto.

5 6. REFERENCIAS 1. IPCC, 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, (Cambridge University Press), 996, (2007). precipitación y temperaturas máxima y mínima, Polioptro F. Martínez Austria, Carlos Patiño Gómez, (IMTA, Jiutepec), (2010). 2. Palma, B.E., C. Conde, R.E. Morales, G. Colorado, Escenarios climáticos. Estudios para un Programa Veracruzano ante el Cambio Climático, (Instituto Nacional de Ecología), (2008). 3. Nixon R., Learning PHP, MySQL, and JavaScript: A Step-By-Step Guide to Creating Dynamic Websites, (O'Reilly Media), 528, (2009). 4. The Apache Software Foundation, Apache HTTP Server 2.2 Official Documentation - Volume I, (Fultus Corporation), 260, (2010). 5. Hazzard E., Open Layers 2.0, (Packt Publishing), 372, (2011). 6. Swedberg K. and Chaffer J., Learning jquery, (Packt), 428, (2011). 7. Magaña V. y Caetano E., Pronóstico climático estacional regionalizado para la República Mexicana como elemento para la reducción de riesgo, para la identificación de opciones de adaptación al cambio climático y para la alimentación del sistema: cambio climático por estado y por sector, (INE, 2007), 1-19, Prieto R., Ramírez R., Cortés V. y Maya M., Impacto del cambio climático en la temporada de lluvias y ciclones tropicales en México, Escenarios climáticos en México proyectados para el siglo XXI: precipitación y temperaturas máxima y mínima, Polioptro F. Martínez Austria, Carlos Patiño Gómez, (IMTA, Jiutepec), (2010). 9. Martín José Montero Martínez, Jessica Martínez Jiménez, Nadia Itzel Castillo Pérez y Brisia Edit Espinoza, Atlas de Vulnerabilidad Hídrica en México ante el Cambio Climático, Escenarios climáticos en México proyectados para el siglo XXI:

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