El uso de los modelos numéricos de mesoescala en México: un ejemplo de aplicación

RENE LOBATO SANCHEZ OLIVIA RODRIGUEZ LOPEZ Indalecio Mendoza Uribe (2004, [Artículo])

Durante la década de los 90 se inició en México la implementación de modelos numéricos de la atmósfera a nivel de mesoescala. La colaboración interinstitucional del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM (CCA/UNAM) y el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) trajo consigo que en la actualidad se tengan este tipo de modelos trabajando en forma operativa para el SMN y continuando con experimentos y análisis en el campo de la investigación científica en los otros dos centros de investigación y desarrollo tecnológico. Por otra parte, el manejo y domino de los modelos numéricos de la atmósfera, y en particular del modelo MM5 se ha manifestado en los trabajos de acoplamiento con sistemas que se relacionan directamente con este tipo de patrones de circulación, por ejemplo, procesos de capa límite planetaria, suelo y cobertura vegetal y calidad del aire entre otros. Una de las utilidades adicionales se refiere al uso de este tipo de modelos en aplicaciones de estudios climáticos, consiguiendo una mejor definición regional de los procesos que ocurren a estas escalas en las que las redes de observación tradicionales no alcanzan a definir. En el presente trabajo, se muestra un caso de estudio utilizando el modelo numérico MM5 (detalles del modelo se describen en el cuerpo del trabajo) para determinar y cuantificar un proceso que tiene particular importancia por la interacción de la atmósfera con los procesos de superficie (suelo y cobertura vegetal).

Modelos numéricos Reciclamiento de lluvia Pronóstico meteorológico Modelo MM5 Flujo de humedad en atmósfera CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Probando transductores de presión sumergibles para monitorear el nivel del agua en tanques

Serge Tamari ARIOSTO AGUILAR CHAVEZ (2010, [Artículo])

A menudo se desea monitorear el tirante en cuerpos de agua con una incertidumbre menor a ± 5 mm. En este contexto, el objetivo del presente trabajo ha sido probar dos modelos de transductores de presión sumergibles de “nueva generación”. Es decir, instrumentos que cuentan con un sensor de temperatura integrado y un datalogger que corrige automáticamente el efecto de la temperatura sobre la respuesta del sensor de presión. Los resultados experimentales y unas consideraciones teóricas sugieren que con estos transductores se puede monitorear durante semanas el tirante en tanques de agua potable, con una incertidumbre entre ± 5 y ± 7 mm [p = 0.95], mientras el tirante es menor a 5 m y la temperatura del agua permanece en un rango de ± 5 °C. En forma indirecta se muestra que no sería tan fácil monitorear el tirante en otros cuerpos de agua (lagos, ríos, canales, embalses de presas y mar), con una incertidumbre de ± 5 mm [p = 0.95].

Monitoreo automático en un tanque Sensor de presión Densidad del agua Efectos térmicos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Escenarios de la distribución de plomo en agua, sedimentos y bacterias del lago de Chapala, México

ANNE MARGRETHE HANSEN HANSEN ADRIANA VILLA NAVIA MANFRED JOSEF VAN AFFERDEN MOELDERS (2006, [Artículo])

Para evaluar la distribución de plomo en los recursos naturales en el lago de Chapala se analizó la adsorción de este metal en bacterias y, mediante datos publicados en la literatura y modelación numérica, se estimó el riesgo asociado al consumo de peces y agua. Experimentos de adsorción en tres cepas de bacterias y simulaciones de la distribución en un sistema agua-sedimentos-bacterias indican que la distribución del plomo en el lago depende de variaciones en calidad del agua tales como sólidos suspendidos totales, plomo total y biomasa. Considerando únicamente el plomo contenido en los sedimentos depositados en el fondo del lago, las simulaciones sugieren que las concentraciones generalmente no sobrepasan los límites y criterios establecidos para uso y protección del agua, sedimentos y biota. Considerando la existencia de una fuente adicional que localmente aumente la concentración de plomo con un factor de diez, la cantidad de plomo en agua y sedimentos puede sobrepasar los límites establecidos. La bioacumulación de plomo en el lago de Chapala fue estimada a partir de los factores de bioconcentración y biomagnificación del metal, calculados mediante los valores simulados en este trabajo y concentraciones publicadas sobre plomo en peces (Ayla Jay y Ford, 2001). Los resultados indican que el plomo se concentra en bacterias y peces, y puede alcanzar factores de 721 y 6,195, respectivamente. Asimismo, la bioacumulación de plomo en el lago ocurre por bioconcentración en peces más que por biomagnificación en la cadena trófica.

Lagos Contaminación por plomo Modelo de equilibrio químico Bioacumulación Lago de Chapala CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Metodología para estimar pérdidas por infiltración en canales de tierra

Methodology to estimate losses by infiltration in soil channels

ADOLFO ANTENOR EXEBIO GARCIA ENRIQUE MEJIA SAENZ VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA (2005, [Artículo])

La baja eficiencia en el uso del agua de riego, parámetro que expresa la magnitud de las pérdidas del agua en los sistemas de riego de México, es de apenas 46 por ciento. Aunado a que en el ámbito técnico no existe una metodología contrastada de campo y de modelación matemática para evaluar la eficiencia de conducción en su componente de pérdidas por infiltración, en este trabajo se desarrolló una metodología basada en la ecuación bidimensional de Richards, para modelar la transferencia del agua en el suelo, con la finalidad de estimar las pérdidas por infiltración en canales de tierra. Para la solución de dicha ecuación, se aplicó el método de elemento finito, multiplicando la ecuación por una función de peso e integrándola, usando el teorema de Green, sobre el dominio de la solución limitada por las condiciones de frontera, y discretizando dicho dominio en pequeños triángulos, que constituyen los elementos finitos. El proceso se simuló y se evaluó utilizando las características geométricas, hidráulicas, hidrodinámicas y operacionales del canal de tierra Antonio Coria, del Distrito de Riego 011 Alto Lerma, Guanajuato, México. Los resultados obtenidos de pérdidas por infiltración son congruentes con las mediciones de campo, por lo que la metodología puede utilizarse en la estimación de pérdidas por infiltración en canales de tierra, y la consideración de dicha variable en la elaboración de los programas de extracción y distribución de agua en los sistemas de riego.

Riego Uso eficiente del agua Modelos matemáticos Infiltración INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelos Hargreaves Priestley-Taylor y redes neuronales artificiales en la estimación de la evapotranspiración de referencia

Reference evapotranspiration estimation by Hargreaves Priestley-Taylor and artificial neural networks models

ROCIO CERVANTES OSORNIO RAMON ARTEAGA RAMIREZ MARIO ALBERTO VAZQUEZ PEÑA WALDO OJEDA BUSTAMANTE ABEL QUEVEDO NOLASCO (2012, [Artículo])

Resulta costoso medir directamente la evapotranspiración de referencia (ET0) con un lisímetro, y al no contar con esta información se utilizó el método de Penman-Monteith modificado por la FAO (ET0 FAO-56 P-M) para su cálculo. El objetivo del presente trabajo fue realizar una comparación de modelos empíricos como el de Hargreaves, Hargreaves calibrado y Priestley-Taylor, con el modelo de redes neuronales artificiales función de base radial (RNA BR), con las mismas variables de entrada, en la estimación de la ET0 FAO-56 P-M. Las estimaciones de ET0 se evaluaron en cuatro estaciones climáticas del Distrito 075, Valle del Fuerte en Sinaloa, México.

Cultivos alimenticios Planificación del riego Evapotranspiración Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Control óptimo de un sistema de presas: un enfoque de perturbaciones pequeñas a la solución de programación dinámica estocástica

JAIME COLLADO MOCTEZUMA (1993, [Artículo])

Un número importante de problemas hidrológicos prácticos, entre ellos la optimización de la operación de un sistema de presas, puede formularse mediante programación dinámica estocástica. Sin embargo, un método de solución factible no existe, excepto para problemas con estructura lineal-cuadrática o para sistemas con pocas variables de estado. Este artículo propone un método analítico-numérico a la solución del control óptimo estocástico de malla cerrada. La solución óptima está dada por el control determinístico más un término de corrección que toma en cuenta los efectos de la estocasticidad en una caracterización de segundos momentos. Se supone que dicho término es pequeño en comparación con el control determinístico y se obtiene una solución de perturbaciones pequeñas. Este método puede ser usado como una solución subóptima para problemas donde no es factible usar programación estocástica clásica. Comparaciones con métodos convencionales muestran que el método ofrece resultados muy cercanos al óptimo, incluso cuando la hipótesis de perturbaciones pequeñas es sólo aproximadamente satisfecha. Una ventaja atractiva del método propuesto es que no requiere discretización de las variables de estado ni de las de control, eludiendo el así llamado maleficio de la dimensionalidad.

Presas Modelos estocásticos Análisis numérico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Rapid effects of marine reserves via larval dispersal

Richard Cudney Bueno (2009, [Artículo])

Marine reserves have been advocated worldwide as conservation and fishery management tools. It is argued that they can protect ecosystems and also benefit fisheries via density-dependent spillover of adults and enhanced larval dispersal into fishing areas. However, while evidence has shown that marine reserves can meet conservation targets, their effects on fisheries are less understood. In particular, the basic question of if and over what temporal and spatial scales reserves can benefit fished populations via larval dispersal remains unanswered. We tested predictions of a larval transport model for a marine reserve network in the Gulf of California, Mexico, via field oceanography and repeated density counts of recently settled juvenile commercial mollusks before and after reserve establishment. We show that local retention of larvae within a reserve network can take place with enhanced, but spatially-explicit, recruitment to local fisheries. Enhancement occurred rapidly (2 yrs), with up to a three-fold increase in density of juveniles found in fished areas at the downstream edge of the reserve network, but other fishing areas within the network were unaffected. These findings were consistent with our model predictions. Our findings underscore the potential benefits of protecting larval sources and show that enhancement in recruitment can be manifested rapidly. However, benefits can be markedly variable within a local seascape. Hence, effects of marine reserve networks, positive or negative, may be overlooked when only focusing on overall responses and not considering finer spatially-explicit responses within a reserve network and its adjacent fishing grounds. Our results therefore call for future research on marine reserves that addresses this variability in order to help frame appropriate scenarios for the spatial management scales of interest. © 2009 Cudney-Bueno et al.

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Sistema de Pronóstico Automatizado de Oleaje

JOSE ANTONIO SALINAS PRIETO ROBERTO PADILLA HERNANDEZ René Lobato-Sánchez (2004, [Artículo])

Se sintetizan los procedimientos aplicados para implementar un sistema de pronóstico de viento y oleaje para el Golfo de México al que se le denominó POMA (Pronóstico de Oleaje con Modelos Acoplados). Este sistema está conformado por los modelos: MM5, WAM-PROMISE y SWAN, en sistemas de mallas anidadas. La validación del sistema se basó en comparaciones con boyas propiedad del Centro Nacional de Datos de Boyas. El proceso de anidamiento consistió en generar una malla que cubre la totalidad del Atlántico Tropical (hemisferio norte), donde se simularon vientos a diez metros de altura en relación con el nivel de la superficie (con el modelo MM5); esta información se transfiere al modelo de oleaje global WAM, que abarca aguas profundas, con el que simula en una malla interna el oleaje que a su vez contiene mallas internas, a las que se les transfiere condiciones iniciales y de frontera, para simular oleaje en aguas someras. El sistema POMA fue verificado mediante diversos eventos; en este artículo se muestran tres casos con características de viento diferentes: 1) situación de calma, 2) frente frío y 3) huracán. Los resultados se despliegan automáticamente en una página Web de acceso restringido, visualizándose dos mallas internas en costas mexicanas: Caribe y Golfo de México. El sistema tiene la capacidad de incorporar nuevas mallas anidadas en sitios con interés regional.

Viento Oleaje Modelos acoplados CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Desarrollo de un modelo numérico para evaluar el ambiente de invernaderos dedicados a la producción intensiva de tomate

CRUZ ERNESTO AGUILAR RODRIGUEZ (2020, [Tesis de doctorado])

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

La evaluación del impacto de las variables climáticas en un invernadero ayuda a determinar ciclos de cultivos y también al uso estratégico de insumos. Técnicas experimentales, numéricas y analíticas se han desarrollado para el estudio del ambiente en un invernadero con el propósito de predecir calidad y cantidad de producción agrícola. Este trabajo de investigación analiza y aporta información sobre la función que tiene el clima diurno y nocturno, en conjunto con un análisis espacial en un invernadero. En particular, la temperatura como variable prioritaria del clima es utilizada para definir gradientes térmicos del invernadero, y a partir de allí estimar la duración del ciclo de producción de tomate en función de grados días calor. También, esta investigación evaluó el efecto que tienen los calefactores eléctricos sobre la homogeneización de temperatura en periodos críticos de baja temperatura para producción de tomate. Adicionalmente, se han estudiado las consecuencias de condiciones de operación de un invernadero en la concentración de vapor de agua e intensidad del infrarrojo cercano.

Tomate Invernaderos Modelaciones numéricas Gradientes térmicos CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Mejoramiento del grado de uso del nitrógeno en maíz mediante técnicas parcelarias de riego por superficie

Improving the usage level of nitrogen in maize, through surface irrigation plot techniques

JAIME MACIAS CERVANTES JESUS DEL ROSARIO RUELAS ISLAS PABLO PRECIADO RANGEL WALDO OJEDA BUSTAMANTE MARCO ANTONIO INZUNZA IBARRA JOSE ALFREDO SAMANIEGO GAXIOLA (2015, [Artículo])

El maíz es uno de los principales cultivos sembrados en el estado de Sinaloa; sin embargo, en esta región la aplicación de riegos se realiza sin considerar las características físicas del suelo incrementando las pérdidas de agua y fertilizantes. Es importante desarrollar tecnologías que permitan optimizar el uso de insumos (agua, fertilizantes, pesticidas) incrementando el potencial productivo de los cultivos y reduciendo los costos de producción, por tal motivo, se desarrollaron una serie de experimentos durante los ciclos otoño-invierno 2006-2007 y 2011-2012 en el norte de Sinaloa, México, con el propósito de conocer el efecto del riego por gravedad por diferentes técnicas en la eficiencia de uso del nitrógeno (N) en el cultivo de maíz.

Riego de baja presión Riego de superficie Nitrógeno Cultivos alimenticios Maíz INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA