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

Medición y caracterización estocástica de la demanda instantánea de agua potable

Velitchko Tzatchkov VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA Felipe Arreguin (2003, [Artículo])

Este artículo reporta un estudio de resolución temporal ultra fina del comportamiento real e instantáneo de la demanda de agua potable doméstica. En tres viviendas de diferente nivel socioeconómico de Culiacán, Sinaloa, México, se colocaron micromedidores nuevos, equipados con sensor magnético de impulsos y registradores, todos ellos con la capacidad de registrar el consumo en la vivienda cada segundo. De esta manera se conoció el consumo en las viviendas por segundo durante 101 días. El consumo se presenta en pulsos instantáneos de intensidad y duración aleatorias. Los datos de la medición se procesaron para obtener los parámetros estadísticos de esos pulsos, como duración, intensidad y volumen, con sus valores promedio, desviación estándar, coeficiente de variación y otros. El factor de utilización medio (la relación del tiempo durante el cual hubo uso del agua y el tiempo total de la medición) fue entre 3 y 5%. Estos parámetros posteriormente pueden ser usados en el modelo de pulsos rectangulares de Poisson, de Buchberger y Wu para generar series de consumo para los fines de modelos dinámicos de las redes de agua potable u otros usos. Además, la información obtenida ayuda en una estimación más precisa en la variación de la demanda de agua potable y, en general, para un mejor entendimiento de los patrones reales del consumo doméstico de agua potable.

Consumo doméstico de agua Modelos estocásticos Estimación de parámetros Agua potable INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Editorial: Model organisms in plant science: Maize

Manje Gowda (2023, [Artículo])

Model Organism Genomic Selection CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA MAIZE PLANT SCIENCES RESEARCH CROP IMPROVEMENT PLANT PHYSIOLOGY PLANT BREEDING

Catching-up with genetic progress: Simulation of potential production for modern wheat cultivars in the Netherlands

João Vasco Silva Frits K. Van Evert Pytrik Reidsma (2023, [Artículo])

Context: Wheat crop growth models from all over the world have been calibrated on the Groot and Verberne (1991) data set, collected between 1982 and 1984 in the Netherlands, in at least 28 published studies to date including various recent ones. However, the recent use of this data set for calibration of potential yield is questionable as actual Dutch winter wheat yields increased by 3.1 Mg ha-1 over the period 1984 – 2015. A new comprehensive set of winter wheat experiments, suitable for crop model calibration, was conducted in Wageningen during the growing seasons of 2013–2014 and of 2014–2015. Objective: The present study aimed to quantify the change of winter wheat variety traits between 1984 and 2015 and to examine which of the identified traits explained the increase in wheat yield most. Methods: PCSE-LINTUL3 was calibrated on the Groot and Verberne data (1991) set. Next, it was evaluated on the 2013–2015 data set. The model was further recalibrated on the 2013–2015 data set. Parameter values of both calibrations were compared. Sensitivity analysis was used to assess to what extent climate change, elevated CO2, changes in sowing dates, and changes in cultivar traits could explain yield increases. Results: The estimated reference light use efficiency and the temperature sum from anthesis to maturity were higher in 2013–2015 than in 1982–1984. PCSE-LINTUL3, calibrated on the 1982–1984 data set, underestimated the yield potential of 2013–2015. Sensitivity analyses showed that about half of the simulated winter wheat yield increase between 1984 and 2015 in the Netherlands was explained by elevated CO2 and climate change. The remaining part was explained by the increased temperature sum from anthesis to maturity and, to a smaller extent, by changes in the reference light use efficiency. Changes in sowing dates, biomass partitioning fractions, thermal requirements for anthesis, and biomass reallocation did not explain the yield increase. Conclusion: Recalibration of PCSE-LINTUL3 was necessary to reproduce the high wheat yields currently obtained in the Netherlands. About half of the reported winter wheat yield increase was attributed to climate change and elevated CO2. The remaining part of the increase was attributed to changes in the temperature sum from anthesis to maturity and, to a lesser extent, the reference light use efficiency. Significance: This study systematically addressed to what extent changes in various cultivar traits, climate change, and elevated CO2 can explain the winter wheat yield increase observed in the Netherlands between 1984 and 2015.

Light Use Efficiency Potential Yield CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CROP MODELLING LIGHT PHENOLOGY MAXIMUM SUSTAINABLE YIELD TRITICUM AESTIVUM WINTER WHEAT

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