Monitoreo del Clima

Redes de Observación

Una correcta comprensión y estudio del clima solamente se hace posible si se tiene datos históricos observados distribuidos alrededor del planeta. Estos datos tienen que representar, de forma global, la atmósfera, la superficie de los océanos y de la tierra. Además, también sirven para ajustar los modelos numéricos que pronostican el comportamiento del clima en el futuro.

La recopilación de estos datos solo ha sido posible debido al desarrollo de los instrumentos de observación meteorológica, que están posicionados en los continentes en distintas alturas, territorios, en el mar, a bordo de aviones y navíos y también a bordo de satélites en el aire. Estos aparatos sirven para medir las diferentes variables meteorológicas como la temperatura, la precipitación, los vientos, la humedad del aire, entre muchas otras. Toda esta información por lo general es recopilada por los centros meteorológicos, que pueden ser los Servicios Meteorológicos e Hidrológicos Nacionales (SMHN), u otros centros de investigación. Es posible encontrar esta información también en universidades y empresas privadas. Para el correcto uso de la información meteorológica esta debe ser tratada, procesada, ajustada, analizada y comunicada. Todos estos procesos son importantes para garantizar que el público tenga acceso a información oportuna y de calidad.

Estaciones Meteorológicas

Uno de los principales equipos para obtener este tipo de información es la estación meteorológica, que por lo general dispone de varios instrumentos que miden más de una variable. Para que estas medidas se puedan tomar correctamente, se deben atender a los criterios establecidos por la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Entre ellos se pueden mencionar algunos como la correcta ubicación, orientación, protección adecuada del equipo, entre muchos otros. En este sentido, los SMHN son los responsables por certificar las estaciones con los estándares de la OMM, sea las manipuladas directamente por ellos mismos o por otras instituciones.

Hay una diferencia básica entre el tipo de equipos utilizados para obtener estos datos: pueden ser automáticos o convencionales. En el caso de la estación convencional, es decir, que no almacena y transmite el dato medido de forma automática, se necesita que un observador vaya, personalmente, hasta la estación para registrar los datos. Lo ideal es que esta persona se acerque a la estación a tomar los datos tres veces en un mismo día, que podría ser, por ejemplo, a las 7h00, 13h00 y 19h00, aproximadamente.

Luego, los datos de las estaciones convencionales tienen que pasar por un proceso de homogeneización, ya que hay muchos factores que cambian a través del tiempo. Las estaciones automáticas tienen instrumentos relativamente recientes, lo que no permite el análisis de series históricas de datos muy largas. Por lo tanto, los análisis más antiguos son realizados a partir de datos de estaciones convencionales. Esta homogeneización debe realizarse pues los instrumentos han evolucionado a lo largo de los años y, eventualmente, pueden haber sido cambiados en una misma estación, así como posibles cambios de marcas y tipos de sensores pueden haber ocurrido, además de muchos otros factores, como conocimiento de los técnicos, etc. Estos ajustes se hacen a través de procesos matemáticos y estadísticos que logran mantener una serie de datos con la calidad necesaria para analizar el clima de una región de forma fiable y poder, por ejemplo, intercambiar datos entre países y hacerlos comparables. Es por esta razón que muchas estaciones controladas por otras instituciones que no son los Servicios Meteorológicos e Hidrológicos Nacionales, o que no están avaladas por ellos, a veces no pueden ser utilizadas en estudios que requieren series de datos fiables. En algunos casos puede ser que los datos de una institución hayan pasado por los debidos procesos de calidad, sin embargo, aun así no se puede garantizar su calidad si no están evaluados por el SMHN.

Existen también las estaciones automáticas que, por lo general, recogen más información que las convencionales. Éstas poseen equipamientos tecnológicos que permiten el almacenamiento de la información e inclusive la transmisión automática vía satélite en algunos casos. Están configuradas según la necesidad de la obtención de los datos: por ejemplo, se podría configurarla para registrar datos a cada minuto si se quisiera. Obviamente, el mantenimiento de este tipo de instrumentos es más complejo y costoso, debido a sus componentes tecnológicos más avanzados.

 Fotografía de una estación meteorológica convencional. Créditos: OMM.

Pluviómetros

La dificultad financiera y operacional de incorporar nuevas estaciones o hasta de mantener las que ya existen, ha generado la necesidad de buscar formas alternativas de obtener información relevante de algunos territorios de forma más barata, sencilla y que sea sostenible. Una de ellas fue parte del proyecto Cuencas Climáticamente Resilientes, ejecutado por el CIIFEN, que llevó a cabo el proceso para la conformación de una Red de Observadores Voluntarios del Clima “VolunClima”, para lo cual, se han instalado, en diferentes zonas de la cuenca del río Chinchiná, 10 pluviómetros. Estos equipos son instrumentos que se utilizan para medir la cantidad de lluvia en una región y que utiliza materiales más sencillos en su construcción.

Esta red de registro de datos de lluvia se creó con la participación de voluntarios que, a partir de los pluviómetros calibrados, están haciendo el registro diario de la cantidad de agua de la lluvia en su región. Estos valores obtenidos se reportan a través de una aplicación celular que envían los datos a una base central, desde donde todos los usuarios pueden acceder, a través de una interfaz, para obtener la información. Es una iniciativa que ya mostró su potencial y está  siendo implementada en otros proyectos y en otras regiones de América Latina.

             Instalación de pluviómetros y capacitación de voluntarios para su utilización. Créditos: CIIFEN.

Boyas Oceánicas

e la misma forma, es importante tener conocimiento de las variables climáticas en el océano, ya que estas condiciones tienen importantes influencias en la atmósfera y en los continentes. Para esto se emplean boyas y otros tipos de equipos, que pueden estar anclados o no y que poseen los más variados tipos de instrumentos de medición. Por ejemplo, para el conocimiento de cómo están las condiciones ENOS (El Niño Oscilación del Sur) es indispensable la utilización de estos equipos.

En los años 80-90, el monitoreo del ENOS ganó fuerza debido a un esfuerzo de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de Estados Unidos y de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) de Japón para el establecimiento de un arreglo de boyas TAO/TRITON en el océano Pacífico ecuatorial. Estas boyas miden tanto parámetros oceanográficos como atmosféricos que generan las condiciones El Niño/La Niña, como por ejemplo la temperatura superficial y subsuperficial del mar, el contenido de calor en el océano, corrientes, vientos en superficie, entre otros.Representación de los sistemas de obtención de datos para el monitoreo del ENOS. Las boyas TAO/TRITON están representadas por los puntos rojos. Créditos: NOAA.

Además de las boyas existe un instrumento que deriva según las condiciones de las corrientes y, debido a un proceso automático, sube y baja en la columna de agua. Este equipo, proveniente del programa ARGO ha permitido obtener informaciones frecuentes en regiones donde se hace muy difícil obtener datos. Este equipo solamente emerge a la superficie en un intervalo de diez días, durante el cual realiza la medición del perfil de temperatura, presión, salinidad, entre otras. 

Fotografía de una boya ARGO. Créditos: NOAA.

Satélites

Con el avance de la tecnología y la creciente necesidad de analizar mejor el territorio, se empezaron a poner sensores meteorológicos en los satélites para tener una visión más completa de las variables. Este conjunto de equipos es mucho más complejo, pero posibilitó un avance significativo de la observación terrestre en todos los sentidos. Por ejemplo, la temperatura superficial del mar era medida solamente por boyas o por el paso de navíos que tenían instalado algún tipo de termómetro. Sin embargo, este método dejaba áreas enteras del océano sin datos y también no presentaba datos regulares en el tiempo. Con el incremento del número de satélites y el avance tecnológico con los sensores, se logró obtener datos de temperatura superficial del mar para todo el planeta, de forma regular, lo que posibilitó, además de conocer las temperaturas de regiones donde no había datos, la comparación de cómo estas temperaturas van evolucionando a lo largo de los años.

Entre las variables medidas, la idea inicial era obtener datos principalmente de nubes, sin embargo, su desarrollo llegó al nivel de permitir medir también los incendios, la contaminación, tormentas, tempestades de arena, ceniza, niebla, color, temperatura y topografía del océano, entre otras. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los satélites necesariamente deben tener sus datos calibrados por estaciones meteorológicas, boyas u otros instrumentos en superficie y que, por lo tanto, es imprescindible la utilización de estos dos tipos de información en conjunto.

Sistema de vigilancia climática del planeta. Ilustración con diversos tipos de equipos y sistemas de observación, incluyendo los satélites. Créditos: OMM.