Proyecto de Monitoreo Climático para el Estado de Sinaloa.

Transcripción

1 Proyecto de Monitoreo Climático para el Estado de Sinaloa. Introducción. Este documento presenta un conjunto de tecnologías requeridas en la ampliación de la Red de Estaciones Agroclimáticas del Estado de Sinaloa, con el propósito de asegurar el éxito del proyecto. Este es el resultado de una revisión a profundidad de las expectativas fincadas en la red de estaciones por parte de la Secretaría de Desarrollo Rural del Gobierno del Estado de Sinaloa y de los productores agropecuarios en el Estado. La Fundación Produce Sinaloa A.C. finca su interés en las estaciones climáticas para proveer de información climatológica a las cadenas productivas del Estado, con el propósito de incorporar a los productores a la cultura de agricultura y ganadería de precisión, teniendo como objetivo mejorar la competitividad de los agronegocios a través del aprovechamiento del clima que dispone cada región agropecuaria. La ampliación de la actual Red de Estaciones Agroclimáticas del Estado tiene la intensión de mejorar el monitoreo del clima local y apoyar con información útil a las organizaciones de productores en los momentos críticos para la producción agropecuaria. Es por esto que se contempla la creación de un Sistema de Información Agroclimática, como una plataforma operativa que garantice la emisión de productos y servicios útiles para el productor y las diferentes fuentes de financiamiento. Es fundamental el ensamblaje de tecnologías complementarias que permitan el procesamiento de datos para la obtención de los productos informativos que requiere el sector agropecuario del Estado de Sinaloa. Por su parte la capacitación es una prioridad para esta propuesta, por lo que se vislumbran varias estrategias para que los productores adquieran los conocimientos necesarios para el uso de la información. Finalmente, es prioritario implantar un esquema operativo de largo plazo para el buen funcionamiento de la red, más allá de los años de la presente administración. El disponer de un blindaje operativo garantizará el funcionamiento óptimo de las estaciones así como la autosustentabilidad del mismo, sin que representen otra carga para el Gobierno del Estado y para la Fundación Produce Sinaloa, A.C.

2 Justificación La incidencia de factores climáticos que limitan el rendimiento de las cosechas han obligando a los productores agropecuarios del Estado de Sinaloa a eficientar la aplicación de los insumos y a bajar sus costos de producción. Esta es la tendencia generalizada ante la incertidumbre en el patrón climático que se ha presentado en los últimos años en el Estado. La investigación científica ha comprobado un cambio notable del régimen termopluviométrico, de los últimos 60 años en el Estado. Este fenómeno es atribuible al calentamiento del planeta, a raíz del incremento del bióxido de carbono y otros gases en la atmósfera. Los cambios más notables son inviernos más cálidos, mayor variabilidad y distribución espacial de la lluvia, y estación lluviosa más corta o precipitaciones extraordinarias. La imperiosa necesidad de conseguir el agua, para la producción ha llevado a los productores y a las instituciones del gobierno a la búsqueda de soluciones a fin de garantizar la producción a g r í c o l a y g a n a d e r a d e l E s t a d o. Desafortunadamente algunas de las soluciones implementadas han mostrado su fracaso por no estar sustentadas científicamente. Conocer el panorama climático se vuelve indispensable a la hora de la toma de decisiones, y si bien existen variables no controlables, podemos anticipar nos, proteger nos y aprovecharlas cambiando nuestra perspectiva. Dentro de este contexto, la información es de vital importancia. El conocimiento del clima es una exigencia local para la correcta aplicación de tecnologías modernas, tales como el riego presurizado, la fertirrigación, la protección de los cultivos ante heladas y el control de plagas y enfermedades con un mínimo de agroquímicos. Sólo por mencionar algunas prácticas que requieren información meteorológica.

3 Beneficios para el sector agropecuario. Disponer de un sistema orientado a proveer información requerida para sus procesos productivos y de protección de los cultivos ante condiciones climáticas adversas. Fomentar la cultura del uso de la información como puerta de entrada a la agricultura por contrato en el Estado de Sinaloa ante la apertura total del TLC. Coadyuvar a la protección de los recursos naturales mediante una filosofía de uso racional de los agroquímicos, el agua y la energía para la agricultura. Gobierno del Estado de Sinaloa. Modernizar al sector agropecuario del Estado ante un ambiente de apertura comercial de gran competitividad y de gran incertidumbre climática. Disponer de información de alta calidad para la toma de decisiones de la presente administración, en los procesos de implementación de programas de desarrollo productivo y social. Secretaría de Desarrollo Agropecuario Fundamentar la toma de decisiones en el uso de la tecnología de vanguardia en apoyo de los programas de desarrollo agropecuario del Estado, apoyo a la comercialización, seguro agropecuario, etc. Ayudar a la consolidación de la Oficina Estatal de Información para el Desarrollo Rural Sustentable, a través del uso de la información del Sistema de Información Agroclimático. Productores agropecuarios. Fortalecimiento en la producción mediante sistemas soportes a la decisión. Establecimiento de estrategias preventivas contra plagas y enfermedades. Uso eficiente de los recursos naturales. Mejorar el impacto ecológico en los cultivos. Favorecer la inocuidad en la producción. Entre otros beneficios. Objetivos específicos Para la implementación del proyecto en el Estado es importante establecer los siguientes objetivos específicos que son: 1. Contar con una infraestructura que provea información meteorológica en tiempo real a los diferentes actores en el Estado. 2. Brindar información climática a productores e instituciones financieras, con la finalidad de soportar decisiones mediante modelos de simulación Agroclimática y aplicación de pronósticos climáticos en el sector.

4 Contar con una infraestructura que provea información meteorológica en tiempo real a los diferentes actores en el Estado. Para el logro de este objetivo específico es necesario cumplir las siguientes líneas estratégicas. 1. Inventario de la red estatal de monitoreo climático. 2. Alianzas estratégicas. 3. Plan estatal de ampliación y mantenimiento. 4. Estrategia de uso de la información de la red de monitoreo climático. 1. Inventario de la red estatal de monitoreo climático. Es importante establecer un inventario de la red estatal con la finalidad de establecer los requerimientos de infraestructura de la red estatal, en este punto se deberán desarrollar las siguientes actividades. 1. Inventario de la red: identificar todos los elementos de la red, posiciones y ubicaciones; así como las características de los equipos en operación. 2. Mapeo de la red: Georeferenciación de la red de monitoreo climático y cobertura de zonas agrícolas y pecuarias. 3. Mapeo de datos: Mapeo del flujo de información de la red de monitoreo climático. 4. Diagnóstico de sensores de la red: Diagnóstico de sensores de la red, fecha de instalación y diagnóstico de tiempo de vida útil. 5. Procedimientos de mantenimiento correctivo y preventivo: Documento para la mecánica del mantenimiento preventivo y correctivo de la red de estaciones climáticas. 2. Alianzas estratégicas. En base a las fortalezas de contar con información climática en tiempo y forma es importante unir esfuerzos entre las instituciones que cuentan con infraestructura o conocimiento para el manejo de datos, con estas alianzas podremos determinar que se podrán reducir costos y abarcar una mayor área de monitoreo, dichas alianzas se dividen en dos tipos: Alianzas estratégicas con instituciones que cuentan con infraestructura. Instituciones que cuentan con infraestructura para el monitoreo climático o sensores remotos para el seguimiento de algunas variables, gracias a esto se podrá definir el alcance de la red con los equipos actuales y el proyecto de ampliación y actualización de los equipos de monitoreo, en base a esta alianza se deberán de definir las características de los equipos, comunicación, variables y sensores que se manejan, así como los requerimientos básicos de las instituciones que brindan el manejo de la información para cubrir con tales requerimientos.

5 INIFAP. SMN( Servicio Meteorológico Nacional). Protección Civil. Universidades en el Estado CEA (Comisión Estatal de Aguas). Fundación Produce Sinaloa A.C. Otros. Comités Estatales de Sanidades. Infraestructura y equipos de las instituciones participantes. Una vez establecidas las alianzas estratégicas es importante definir los siguientes puntos: 1. Ubicación de las estaciones climáticas. 2. Estado de las estaciones climáticas. 3. Variables de medición (sensores de las estaciones climáticas). 4. Estándares de calidad de las estaciones actuales. 5. Áreas de cobertura e interés de las mismas. 6. Comunicación de las estaciones para la transmisión de datos. 7. Identificación de las zonas de interés. b) Definición de equipos y variables de seguimiento. Las estaciones Climáticas son sistemas de monitoreo climático que nos permiten registrar de forma continua y en tiempo real en intervalos de 15 minutos mediante sensores automatizados. Para la ejecución y seguimiento del proyecto es importante adoptar las llamadas estaciones científicas, las cuales cuentan con sensores apegados a normas de calidad y con baja probabilidad de pérdida de datos, así como definir las variables a monitorear por parte de las instituciones participantes en el proyecto. 1. Temperatura. 2. Humedad Relativa. 3. Radiación Solar. 4. Precipitación. 5. Velocidad y Dirección del Viento. 6. Humedad del follaje 7. Presión Barométrica. 8. Granizo. Actualmente las estaciones cañeras y de Fundación Produce Sinaloa A.C. presentan las siguientes características en sensores y apegándose a normas de calidad de órganos de regulación internacional. Normas de calidad para sensores remotos: ISO 9000 (Sensores de Viento). ISO 9060 (Sensores piranómetro). ISO 17714(Temperaturas). ISO 9022 (Humedades). Normas WMO (Para diversas variables). Entre otras.

6 c) Establecer la estrategia de enlace para la red estatal. En base al inventario de estaciones climáticas y los tipos de comunicación se deberán establecer metodologías para la automatización de los equipos y la carga de datos en la base de datos estatal, para dicho propósito se deberán llevar a cabo los siguientes puntos. 1. Identificación de los proveedores de comunicación. 2. Ampliación de estaciones manuales para envió de datos GSM/UHF u otro medio. 3. Seccionar la red de estaciones por regiones en el Estado para establecimiento de bases independientes. 4. Modernización de equipos obsoletos para la transmisión de datos. 5. Estandarización de archivos de datos (.dat,.txt u otro formato). 6. Implementación de sistemas de sincronización de datos en las bases regionales. 7. Establecimiento de una base de datos estatal para la recepción de datos. d) Infraestructura de Datos. Se deberán establecer los requerimientos en infraestructura de Software y Hardware para soporte de la red de los cuales se hacen las siguientes recomendaciones: 1. Servidor dedicado Windows para recepción de datos. 2. Servidor dedicado Linux para publicación de datos vía Web. 3. Se recomienda la tecnología OpenSorce (Linux, PHP, Java, entre otras) en los servidores de publicación, ya que existe un buen rendimiento en los sistemas así como un menor costo de implementación. 4. Desarrollo de software para sincronización de datos y estandarización en base de datos.

7 3. Plan estatal de actualización, ampliación y mantenimiento. Este punto se derivará de los puntos anteriores, determinado por el diagnóstico de la red, es importante establecer las actualizaciones necesarias en la red tanto de sensores como de equipos de transmisión de datos para hacer más eficiente la transferencia de información a la base de datos estatal. De igual forma se deberán incorporar las áreas de interés de todas las instituciones participantes o aquellas zonas que no estén cubiertas por la red. De igual forma es importante ampliar las estaciones de otras instituciones con el fin de completar la gama de sensores necesarios para el cálculo de modelos o pronósticos para las regiones. Observaciones para la Ampliación. Se deberán establecer las zonas de interés por las instituciones participantes, y determinar si es necesaria la incorporación de un nuevo equipo de monitoreo. Observaciones para la Actualización. Estrategia Estatal de Mantenimiento. Una vez establecido el inventario de red y cubiertas las zonas de interés es importante establecer brigadas de mantenimiento, las cuales deberán contar con lo siguiente: Incorporar nuevas tecnologías de comunicación via GSM para la transferencia de datos y reducción de bases por zonas, asi como la instalación de nuevos sensores para las estaciones que cuentan con sensores obsoletos o dañados. Incorporar personal experto en mantenimiento técnico en equipo electrónico. Capacitación del equipo técnico en sensores remotos y telecomunicación. Determinar las rutas de mantenimiento en base a número de zonas, estaciones y personal. Dotar a los técnicos de herramientas necesarias, sensores manuales para calibración en campo, stock de refacciones para mantenimiento preventivo (1-5 máximo 1-10). Desarrollar manuales de mantenimiento preventivo y correctivo para las estaciones climáticas. Desarrollo de alertas SMS para soporte técnico.

8 4. Estrategia de uso de la información de la red de monitoreo climático. Reglas para el funcionamiento de las estaciones agroclimáticas. Para el funcionamiento de las estaciones se establecen las siguientes reglas para el uso y mantenimiento. Mantenimiento: 1. Se deberá desarrollar un manual de procedimiento para el mantenimiento preventivo, evaluado por el proveedor de las estaciones climáticas. 2. Se deberá desarrollar un manual de procedimiento para el mantenimiento correctivo, evaluado por el proveedor de las estaciones climáticas. 3. Se deberá contar con un stock de refacciones para evitar pérdidas de datos por daños en sensores. 4. Contar con un vehículo que permite el acceso a las áreas donde se encuentran las estaciones climáticas. 5. Acordar con los beneficiarios directos para la donación del predio en donde estarán ubicadas las estaciones. 6. Se recomienda el cercado de las estaciones climáticas para evitar daños o robos a las mismas. 7. Determinación de valores umbrales para el alertamiento en soporte técnico. Uso de la información: 8. Establecer cuotas de recuperación a usuarios que utilicen la información en proyectos de investigación o validación. 9. Se establecerá dentro del sitio web la información de cada 15 minutos, horarios y diarios para el uso abierto de la información no procesada. De igual forma es importante establecer un control para las decisiones tomadas en el manejo de la red, es por ello que se recomienda establecer un consejo para el monitoreo climático. El consejo técnico es necesario para establecer un orden y tomar acuerdos en base a los requerimientos de cada participante en el proyecto, así como las zonas que se deben cubrir en el Estado. Se recomienda seguir el siguiente esquema de participación: Comité Ejecutivo Técnico Investigación Responsabilidades Será representado por 1 miembro de cada Institución, y serán los responsables de establecer estrategias de auto-sustentabilidad del proyecto climático. Será formado por expertos en el manejo de redes climáticas y sensores remotos, en el cual se determinarán los alcances y zonas a cubrir por las estaciones, el tipo de equipo y telecomunicación a emplear. Será formado por expertos en el manejo de información climática con la finalidad de definir los modelos y aplicaciones a desarrollar, así como las metodologías empleadas en los modelos en base a normas internacionales y características del Estado.

9 Brindar información climática a productores e instituciones financieras, con la finalidad de soportar decisiones mediante modelos de simulación agroclimática y aplicación de pronósticos climáticos en el sector. El Sistema de Información Agroclimática tiene como objetivo revertir la situación de desventaja competitiva de la producción agropecuaria, que es la de no contar con información agroclimática que permita obtener datos ambientales de calidad. Conocer el panorama climático se vuelve indispensable a la hora de la toma de decisiones, y si bien existen variables no controlables, podemos anticipar nos, proteger nos y aprovecharlas cambiando nuestra perspectiva. Dentro de este contexto, la información es de vital importancia. Esta información es producto del procesamiento y análisis, generados a partir de información satelital, modelación matemática, datos de la red de estaciones y participación de expertos en la materia, procurando poner a disposición de los productores las herramientas de análisis que le permitan un manejo moderno de la variable clima. El Sistema de Información Agroclimática es un sistema (DSS) que permite crear de forma estructurada modelos de problemas reales y analizarlos para comprenderlos mejor y conseguir la mejor calidad en las decisiones. Esto permite que las personas o usuarios finales, al poder generar varios escenarios de la misma situación puedan, de una forma más rápida y acertada tomar sus decisiones, lo que da una gran ventaja competitiva a las empresas. El sistema se estructurará en base a usuarios y servicios, todos ellos administrados y alimentados por los modelos matemáticos y sistematizados así como los comentarios e informes de los expertos en meteorología.

10 En base a estas premisas es importante implementar las siguientes líneas estratégicas. El desarrollo del Sistema de Información Agroclimático está comprendido en las siguientes etapas de ejecución. 1. Base de datos estatal y sincronización de datos. 2. Desarrollo de modelos de alertas. 3. Pronóstico y agricultura de precisión. Línea 1 Base de datos estatal y Sincronización de datos: actualmente se cuenta con una base de datos estatal la cual recibe la información de las estaciones climáticas y realiza los cálculos para los datos horarios y diarios, mismos que servirán para el desarrollo de modelos. Automatización. Estaciones y Bases sincronizadas a la base de datos estatal. Sistema de respaldo de información Base de datos estatal. Sistema Web del Estado. Información en tiempo real por estación. Estadísticas del día / semana / mes por variable. Acceso y descarga a datos históricos. Información en tiempo real de Variables Climáticas en sitio Web.

11 Línea 2 Desarrollo de modelos de alertas: Para el desarrollo de aplicaciones para el sector agropecuario es necesario establecer un sistema DSS (Sistemas Soporte a la Decisión por sus siglas en inglés), mediante modelos validados en el Estado mismos que serán integrados por la red de investigadores estatal, estos modelos nos permitirán dar puntual seguimiento a diferentes actividades agropecuarias como son: En la agricultura. Control Fenológico: Seguimiento de los cultivos en sus diferentes etapas por medio de requerimientos edafológicos y climáticos para el desarrollo del cultivo. Modelo de crecimiento. Recomendaciones técnicas. Requerimientos hídricos por etapa. Requerimiento de agua en base a e v a p o t r a n s p i r a c i ó n y precipitación para cultivos de temporal y Requerimientos de riego para cultivos en zonas de regadío: modelos de riego y/o requerimientos de agua así como cálculo matemático de lámina de riego en base a parámetros del productor y cultivos (K).

12 Modelos de predicción, seguimiento y alertas georeferenciadas para el control de plagas: Implementación de modelos para plagas y/o enfermedades en base a los siguientes módulos: Desarrollo de herramientas de acopio de información para organismos auxiliares en el monitoreo y trampeo de plagas y/o enfermedades. Índice de Riesgo Agroclimático (IRA) en base a variables climáticas registradas en estaciones climáticas. Georeferenciación de alertas en base a comportamiento de plagas y enfermedades (alertas de perímetros, rumbos y polígonos de afectación) en base a información de estaciones climáticas, trampeos y/o muestras, pronósticos climáticos. Seguimiento de plagas en base a cálculo de grados-días de desarrollo. Modelos de predicción para el control de enfermedades: Seguimiento de enfermedades en base a condiciones óptimas para el desarrollo. Modelo de aplicación de agroquímicos: Modelo para establecimiento de condiciones óptimas de aplicación (vientos, temperaturas y humedades óptimas). Modelo de seguimiento a condiciones óptimas para control biológico o insectos benéficos: Desarrollo de modelos para seguimiento de insectos benéficos para un mejor Manejo Integrado de Plagas.

13 Seguimiento de grados-días de desarrollo para el monitoreo de insectos benéficos. Condiciones óptimas de desarrollo. Monitoreo de condiciones óptimas para la liberación de insectos benéficos. Daños a cultivos por condiciones o variables umbrales: Seguimiento a las variables climáticas que ocasionan daños a los cultivos (temperaturas extremas, altas humedades, exceso de precipitación, entre otras). Seguimiento estadístico a variables. Alertas SMS en base a condiciones umbrales. Alertamiento de heladas: Pronóstico climático de heladas en base a modelos de comportamiento climático y pronóstico de temperatura de punto de rocio. En la ganadería. Condiciones de estrés del ganado: Determinación de estrés en base a condiciones climáticas y procesos biológicos en el hato. Modelo de estrés de ganado. Simulación de rendimientos en base a alimentación de ganado y condiciones climáticas para ganado. Aplicaciones similares en las señaladas para agricultura en los forrajes: Seguimiento del cultivo y desarrollo de forrajes. R e l a c i ó n de re querimientos d e almacenamiento de granos y forrajes en relación con las condiciones climáticas: Monitoreo de condiciones óptimas y de condiciones extremas para el almacenamiento. Condiciones óptimas para el sexado de los animales: Condiciones de estrés y condiciones óptimas. Condiciones óptimas para garrapatas y otros insectos dañinos para el ganado: Monitoreo de condiciones climáticas para el desarrollo de plagas para el ganado.

14 Línea 3 Pronósticos y Agricultura de Precisión: Desarrollo de la cultura de agricultura de precisión a productores y técnicos de la región. Índice de sequía: Dos de los más comunmente usados son el Índice de Severidad de la Sequía de Palmer (ISSP) y el Índice Estándar de Precipitación (IEP) los cuales permiten monitorear constantemente las condiciones de sequía y proporcionar información actualizada sobre regiones afectadas. Modelos climatológicos: Implementación de los modelos MM5, GSF. Pronóstico climático (pronóstico de mediano plazo) estatal: Emisión de un boletín sobre las probables condiciones del estado del tiempo para las próximas dos semanas.

15 Pronóstico climático (pronóstico de mediano plazo): Emisión de un boletín sobre las probables condiciones del clima que prevalecerá en los próximos tres meses. Boletín para el período lluvioso: Boletín informativo del probable inicio de las lluvias, duración de la época lluviosa, intensidad de la canícula, etc. Sistema de monitoreo atmosférico: Despliegue de imágenes satelitales cuasi-tiempo real mostrando la actividad atmosférica Pronóstico de helada: Alerta que se enviará a celular ante una alta probabilidad de helada. Pronósticos de variables climáticas (Temperatura, humedad, precipitación, etc.) para definir comportamiento de plagas y enfermedades. Predicción de rendimientos por cultivos utilizando parámetros meteorológicos: Prospectivas del cultivo en base a requerimientos de calor, frío, agua y otros factores que influyen en su desarrollo.

16 Todos los pronósticos y boletines estarán escalados a nivel Estado, Municipio y DDR.