High spatial resolution seasonal crop yield forecasting for heterogeneous maize environments in Oromia, Ethiopia

Kindie Tesfaye Vakhtang Shelia Pierre C. Sibiry Traore Dawit Solomon Gerrit Hoogenboom (2023, [Artículo])

Seasonal climate variability determines crop productivity in Ethiopia, where rainfed smallholder farming systems dominate in the agriculture production. Under such conditions, a functional and granular spatial yield forecasting system could provide risk management options for farmers and agricultural and policy experts, leading to greater economic and social benefits under highly variable environmental conditions. Yet, there are currently only a few forecasting systems to support early decision making for smallholder agriculture in developing countries such as Ethiopia. To address this challenge, a study was conducted to evaluate a seasonal crop yield forecast methodology implemented in the CCAFS Regional Agricultural Forecasting Toolbox (CRAFT). CRAFT is a software platform that can run pre-installed crop models and use the Climate Predictability Tool (CPT) to produce probabilistic crop yield forecasts with various lead times. Here we present data inputs, model calibration, evaluation, and yield forecast results, as well as limitations and assumptions made during forecasting maize yield. Simulations were conducted on a 0.083° or ∼ 10 km resolution grid using spatially variable soil, weather, maize hybrids, and crop management data as inputs for the Cropping System Model (CSM) of the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT). CRAFT combines gridded crop simulations and a multivariate statistical model to integrate the seasonal climate forecast for the crop yield forecasting. A statistical model was trained using 29 years (1991–2019) data on the Nino-3.4 Sea surface temperature anomalies (SSTA) as gridded predictors field and simulated maize yields as the predictand. After model calibration the regional aggregated hindcast simulation from 2015 to 2019 performed well (RMSE = 164 kg/ha). The yield forecasts in both the absolute and relative to the normal yield values were conducted for the 2020 season using different predictor fields and lead times from a grid cell to the national level. Yield forecast uncertainties were presented in terms of cumulative probability distributions. With reliable data and rigorous calibration, the study successfully demonstrated CRAFT's ability and applicability in forecasting maize yield for smallholder farming systems. Future studies should re-evaluate and address the importance of the size of agricultural areas while comparing aggregated simulated yields with yield data collected from a fraction of the target area.

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CROP MODELLING DECISION SUPPORT SYSTEMS FORECASTING MAIZE

Modelo de calidad del agua en redes de distribución

Velitchko Tzatchkov Arreguin Felipe (2004, [Artículo])

Se presenta un modelo de calidad del agua potable en una red de distribución, el cual incluye las tuberías de tres pulgadas de diámetro y mayores. La aplicación se realizó en la zona norte de Culiacán, Sinaloa, México, que cuenta con una población de 61,500 habitantes. Se determinó la constante de primer orden de reacción del cloro con el agua ka= 0.0988 horas-1 y la de reacción con la pared del tubo kp = 0.4140 m/día, para un diámetro de 16 pulgadas, y kp = 0.1509 m/día para 10 pulgadas. Con lo anterior, para el caso de la ciudad de Culiacán, los valores del coeficiente total de decaimiento k son de 0.2478 a 0.189 horas-1. La comparación de resultados entre medición y modelo muestra que en 70.83% del total de los puntos se tienen diferencias menores al 25%. En la región uno del sitio de aplicación, los resultados presentan diferencias menores al 20% en el 90% de los nodos.

Calidad del agua Redes de distribución de agua Modelos matemáticos Decaimiento del cloro INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Análisis de la precipitación inducida por forzamiento orográfico, ante el paso de frentes fríos en la porción norte de Chiapas y Sierra de Tabasco

JORGE ENRIQUE HERNANDEZ CARRILLO (2019, [Tesis de maestría])

Tesis (Maestro en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

El objetivo de la investigación fue verificar de forma objetiva la metodología empírica de pronóstico utilizada en el CHMRTG, mediante el uso de técnicas estadísticas que identifiquen el grado asociación de las variables modeladas de razón de mezcla y viento, con la lámina de precipitación observada, debido al paso de frentes fríos en la porción norte de Chiapas y la sierra de Tabasco. En función de los resultados, recomendar su uso o desestimación de dicha herramienta, en el análisis y pronóstico meteorológico.

Factores meteorológicos Medidas de precipitación Modelos matemáticos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Daily rainfall interpolation models obtained by means of genetic programming

Modelos de interpolación de precipitación diaria obtenidos a partir de programación genética.

MARITZA LILIANA ARGANIS JUAREZ KATYA RODRIGUEZ VAZQUEZ (2015, [Artículo])

Se aplicó el algoritmo de cómputo evolutivo de programación genética (PG) para obtener modelos matemáticos de interpolación de precipitación diaria en una estación climatológica, utilizando datos medidos en las estaciones cercanas a la cuenca del Río Cutzamala en México. Los modelos obtenidos toman en cuenta tanto las coordenadas geográficas de las estaciones climatológicas como su elevación; la respuesta de los modelos se comparó contra los resultados obtenidos con ayuda de regresiones lineales múltiples, presentando un mejor desempeño programación genética. Adicionalmente, se construyeron mapas de isoyetas para comparar las formas espaciales entre los datos de precipitación medidos y calculados en la cuenca del río Cutzamala para una tormenta máxima histórica registrada en el año 2006, observándose concordancia en los resultados en el caso de precipitaciones mayores de 23 mm. La programación genética representa una herramienta de utilidad práctica para aproximar modelos matemáticos de variables aplicadas en problemas de ingeniería y se pueden obtener nuevos modelos en distintas cuencas al aplicar estos algoritmos.

Medidas de precipitación Programación genética Modelos matemáticos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Desarrollo y evaluación de un modelo de la onda cinemática aplicado al riego en melgas y su comparación con el modelo hidrológico

Development and evaluation of a kinematic wave model applied to border irrigation and comparison with the hydrologic model

Juan Manuel Angeles LUIS RENDON PIMENTEL OSCAR LUIS PALACIOS VELEZ RAFAEL ACOSTA HERNANDEZ (1998, [Artículo])

Durante la aplicación del agua de riego a los cultivos, en ciertos casos el agua debe suspenderse antes de que el frente de avance llegue al final de la melga, para así logar una mejor eficiencia de aplicación. Esta situación del escurrimiento superficial se presenta bien con la ecuación de la onda cinemática, que consiste en la simplificación de loas ecuaciones de Saint Venant. Se diseñó un programa de computadora que resuelve numéricamente la ecuación de la onda cinemática. El transporte del agua en el suelo se representó con la ecuación de infiltración propuesta por Green y Ampt. El modelo fue calibrado y evaluado con respecto a resultados de pruebas de riego aplicadas en un cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) En la evaluación del modelo se obtuvo un cuadrado medio del error (CME) de 1.24 minutos para la fase de avance y de 0.68 para la recesión. Al comparar el modelo hidrológico con los datos de campo, el CME fue de 0.86 y de 1.04 minutos para el modelo de la onda cinemática y el hidrológico, respectivamente.

Riego por melgas Onda cinemática Modelos hidrológicos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Caracterización hidrodinámica de los suelos a partir del perfil de las presiones

Antonio Celso Dantas Antonino CARLOS FUENTES RUIZ Claude Hammecker (2005, [Artículo])

Las características hidrodinámicas de los suelos formadas por las curvas de retención de humedad del suelo y de la conductividad hidráulica, son estimadas mediante modelación inversa con la ecuación de Richards. Se ha aceptado la función hiperbólica general presentada por Braddock et al. (2001) para la curva de retención y tres modelos fractales de la conductividad hidráulica propuestos por Fuentes et al. (2001): los modelos del poro de la media geométrica, del poro neutral y del poro grande. La función hiperbólica contiene seis parámetros (θr, θs, ψd, λ, m, n); los contenidos de humedad residual (θr) y a saturación (θs) son asumidos iguales a cero y a la porosidad volumétrica total del suelo, respectivamente. Para obtener formas analíticas cerradas de la conductividad hidráulica a partir de los modelos fractales y explicitar la función θ(ψ), los tres parámetros de forma (λ, m, n) son reducidos a uno (m); la presión característica (ψd) y la conductividad hidráulica a saturación (Ks) forman parte de los parámetros desconocidos del sistema (ψd, Ks, m), los cuales pueden ser obtenidos replicando las observaciones de la presión en el perfil del suelo. Los parámetros obtenidos permiten reproducir las presiones observadas en una profundidad de 11 cm, mediante el criterio de mínimos cuadrados; las presiones observadas en sus extremos son las condiciones de frontera y la condición inicial es obtenida con una interpolación lineal. La raíz del error cuadrático medio del grado efectivo de saturación indica que no existen diferencias significativas entre los tres modelos para describir la evolución temporal de la presión experimental. Sin embargo, las diferencias son significativas en la capacidad de predicción de la evolución temporal del contenido de humedad en la profundidad de 11 cm, y en la predicción de la curva de retención experimental; el mejor modelo de predicción es el modelo del poro grande, seguido por el modelo del poro neutral y, finalmente, por el modelo del poro de la media geométrica.

Conductividad hidráulica Humedad del suelo Curvas de retención Modelos fractales Método inverso CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

The Mexican environmental flow standard: scope, application and implementation

MARIA ANTONIETA GOMEZ BALANDRA MARIA DEL PILAR SALDAÑA FABELA MARICELA MARTINEZ JIMENEZ (2014, [Artículo])

With the implementation of the Official Mexican Standard NOM-011-CONAGUA-2000, the water balance of 730 basins has been calculated and its water availability agreement is published. This rule points out to allocate water for the environment only as an annual volume since methods for estimating environmental flows were not standardized in the country. In this paper, an analysis of the environmental flow standard and examples of the suggested hydrological methods are presented. For its implementation, some steps are taking place, mainly establishing environmental water reserves and building capacities. In addition, environmental allocations are becoming a common practice for all water projects, as well as setting limits to hydrological alterations by hydroelectric dams. The standard promotes the use of technical integration tools to analyze the responses of ecosystems to changes in the flow regime and adaptive management under different scenarios of water use. Although the main steps have been taken, its implementation as mandatory rule will take time.

Flujos ambientales Modelos hidrológicos Normas técnicas BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Current variability by wave propagation in Todos Santos Bay, Baja California

Variabilidad de corrientes por propagación de ondas en bahía Todos Santos, Baja California, México

EFRAIN MATEOS FARFAN SILVIO GUIDO LORENZO MARINONE MOSCHETTO (2017, [Artículo])

The temperature, velocity, and sea level fields for a summer climatological month (August) were analyzed using tridimensional and baroclinic model outputs in Todos Santos Bay (TSB), Baja California, Mexico. The numerical model was forced with wind (nonstationary), heat flux, and California Current System climatology on the open boundary. The 3- to 5-day current variability is related to a baroclinic wave traveling towards the northwest of the bay. Wave travel periodicity was due to the release of accumulated water from the Ensenada–Punta Banda Estuary (E–PBE) region. Local wind stress causes southeastward water flow and, given the TSB geometry, water accumulates in the E–PBE region. Weakening wind stress was the main cause of water release. In addition, complex empirical ortogonal function analysis found that outer TSB disturbances cause sea level variability.

Ondas subinerciales Modelos matemáticos Bahía Todos Santos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Decaimiento del cloro por reacción con el agua en redes de distribución

Velitchko Tzatchkov VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA Felipe Arreguin (2004, [Artículo])

Se analiza la ecuación cinética de la reacción del cloro residual libre con el agua, separada de la reacción con la pared de las tuberías, con base en muestras tomadas en 64 puntos de la red de agua potable de una ciudad. Se obtiene que la ecuación cinética de primer orden no describe adecuadamente el decaimiento real y, en su lugar, se propone una ecuación cinética de orden mixto, caracterizada por dos parámetros k1 y k2, cuyos valores dependen de la concentración en el inicio de la reacción. Se muestran ecuaciones de regresión que expresan los parámetros k1 y k2 en términos de la concentración inicial para los casos de agua superficial tratada en planta potabilizadora y agua subterránea clorada, válidas para el sitio de medición. El valor de k1 es positivo y disminuye ligeramente con el incremento de la concentración inicial. El valor de k2 es negativo para concentraciones iniciales medianas y altas (mayores de 80 mg/I), y positivo para las concentraciones iniciales menores. La magnitud de k1/k2 muestra una tendencia estable, disminuyendo ligeramente (en valor absoluto) con el incremento de la concentración inicial. La tasa de decaimiento del cloro es marcadamente más alta cuando la concentración inicial es baja. La ecuación cinética obtenida puede ser usada en modelos matemáticos de la calidad del agua en redes de distribución, calibrando los coeficientes k1 y k2 por mediciones de campo similares a las presentadas.

Calidad del agua Redes de agua potable Decaimiento del cloro Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Algorithmic differentiation of linear mixed models with variance-covariance structures

Fernando Henrique Toledo Jose Crossa Juan Burgueño Keith Gardner Rosa Angela Pacheco Gil (2023, [Objeto de congreso])

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA MATHEMATICAL MODELS ALGORITHMS LINEAR MODELS