Estimación de la radiación global para la República Mexicana (primera

aproximación)

En México, como en muchos países en vías de desarrollo, la falta de información sobre variables climáticas, provoca que un buen número de metodologías disponibles sobre todo con propósitos agrícolas, no puedan ser aplicadas en nuestro me­dio. Tal situación ha originado que investigadores del país, traten de buscar alternativas viables con el fin de acortar la brecha de conocimiento.

Dentro del contexto anterior se circunscribe el presente trabajo en el cual se pretende, como una primera aproxima­

ción, proponer un método para estimar a la radiación global en

la República Mexicana a partir de datos disponibles en todas

las Estaciones Meteorológicas, específicamente la latitud, la oscilación térmica y precipitación a nivel mensual.

METODOS

El procedimiento empleado en el presente estudio, se basa originalmente en el trabajo de Hargreaves y Samami (1982), quienes demostraron que los datos de radiación global podían ser estimados por:

Rg = KT + RA + D1/2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -{ 1} en donde:

Rg = Radiación solar global

RA = Radiación extraterrestre

D = Oscilación térmica (Tmáx - Tmín)

KT = Coeficiente de calibración

Rg y RA tienen las mismas unidades y D se expresa en grados centígrados.

Los valores de la radiación extraterrestre (RA), también

conocidos como valores de Angot, dependen de la latitud de la estación . Valores mensuales de RA para diferentes latitudes

en la República Mexicana han sido reportados en cal/cm2/día

por Torres Roíz (1983) y en mm/día por Ortíz-Solorio (1987).

El problema fundamental para México es el establecer

los valores de KT para cualquier estación, Hargreaves (1985), citado por Samani y Pessaraki (1986), indica que dicho valor

puede ser estimado a partir del porcentaje de insolación como sigue:

KT = 0.075 (S/D) 1/2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -{2} en donde S = porcentaje de insolación.

Carlos A. Ortiz-Solorio y David Pájaro Huertas 1

Para nuestro país, basados en las Normales Climatoló­gicas (SMN, 1976) sólo 40 observaciones cuentan con datos

de insolación, lo cual limita grandemente su utilidad. Surgien­

do la necesidad de establecer otra forma de estimar a KT a

partir de datos disponibles.

Específicamente, el procedimiento empleado consistió en:

Obtención de los velores de KT Los valores de KT se generaron a partir de la fórmula (1),

despejando a KT como sigue:

KT = Rg/RA - D1/2

Los valores de Rg en cal/cm2Jdía fueron obtenidos con

el método de Glower y McCulloch (1958) , para los 40 observa­torios de la República Mexicana que cuentan con datos de insolación, cuya ubicación se muestra en la figura 1, para

mayor información sobre el método se recomienda revisar el

trabajo de Ortíz-Solorio (1987) . En el cuadro 1 se reportan los

datos mensuales de Rg para todos los observatorios.

Los valores mensuales de AA para cada observatorio,

cuadro 2, se generaron por interpolaciones de los datos repor­

tados por Torres Ruiz (1983) y los valores de la oscilación

. térmica mensual se copiaron directamente de la publicación del Servicio Meteorológico Nacional (1976) .

Generación de modelos de estimación de K T

Basándose en la fórmula de Hargreaves (1985) se con­

sideró que una de las variables que debería incluír el modelo de estimación de KT sería la D, oscilación térmica y en lugar de 5 se propuso a la precipitación (P), por su relación estrecha con la nubosidad y ésta a su vez, por su relación inversa con la insolación.

RESULTADOS

Veloresde KT Los valores mensuales de KT obtenidos para los 40

observatorios mostraron una gran variación y con tendencias

diferentes para cada sitio, véase figura 2. Específicamente el

menor valor correspondió al observario de Córdoba, Veracruz

para el mes de abril , con KT = 0.097; mientras que, el mayor

valor se presentó en Mazatlán, Sinaloa, para el mes de junio

Profesor .. Investigador .. del Centro de Edafología. Colegio de PO$lgraduados. MortteciHo. México. t SI89.

Revista de Geograffa Agrfcola

Cuadro 1. Valores de Rg en cal/cm2/día, a partir del método de Glover y McCulloch para los observatorios de la República Mexicana con datos de insolación.

OBSERVATORIO LATITUD E F M A M J J A S o N

Aguascalienles 21 ' 53' 377 450 499 534 550 519 507 453 449 404 331

Campeche 19' 51' 349 426 474 491 500 476 484 505 433 407 354

Piedras Negras 28' 42' 249 327 399 436 472 544 575 542 44 1 347 272

SaHlllo 25"27' 313 375 446 477 526 509 465 463 436 416 349

Colima 19"14' 380 481 485 474 435 410 400 418 366 381 366

San Cristóbal de las Casas 111"44' 405 481 489 46e 449 422 459 472 366 399 396

ComHán 16'15' 401 447 503 475 467 440 477 489 432 377 391

Tapachula 14' 55' 411 448 398 394 427 417 436 452 399 399 408

Tu>dla Guliérrez 16' 45' 355 431 444 403 430 413 440 426 367 376 366

Chihuahua 28' 36' 254 339 429 S13 534 534 517 443 368 361 299

Taeubaya 19"24' 343 429 473 453 467 429 422 432 361 376 339

Durango 24' 02' 344 436 504 536 554 541 501 481 453 427 373

Guanajuato 21 ' 01 ' 398 463 543 562 556 517 505 537 481 469 424

León 21007' 329 404 421 419 448 423 431 437 396 367 380

Aeapuleo 16' 50' 429 489 517 488 486 492 505 508 455 450 450

Chilpaneingo 17' 33' 398 486 506 492 467 440 454 457 406 415 399

Pachuca 20"09' 412 417 507 518 547 504 513 518 450 452 420

Tulaneingo 20'05' 375 448 474 509 519 495 485 491 407 407 380

Guadalajara 20' 40' 363 457 520 553 578 507 486 501 448 434 401

Lagos de Moreno 21"21' 369 474 526 568 605 546 534 519 472 460 435

Chapingo 19' 29' 404 474 517 545 555 485 474 491 434 448 430

Toluea 19"18' 369 426 453 436 453 428 436 427 364 369 374

Morelia 19"42' 352 437 476 473 472 438 437 454 408 409 377

Monterre~ 25' 40' 250 282 356 368 433 471 495 463 364 306 266

Oa><aea 17' 04' 390 474 477 403 449 432 432 417 370 398 394

Salina Cruz 16' 10' 444 525 571 536 512 457 485 516 432 481 463

Puebla 19' 02' 430 501 548 562 554 518 515 532 457 476 448

Río Verde 21 ' 56' 310 372 427 445 485 462 489 482 403 361 315

Culiaeán 24' 49' 313 375 446 477 526 509 465 463 436 416 349

Mazatlán 23' 12' 340 408 495 542 580 580 500 500 442 443 371

Guaymas 27"55' 306 ·394 448 531 592 621 545 525 484 434 343

Hermosillo 29' 04' 273 350 414 485 545 556 509 507 446 415 309

TI""eala 19' 19' 361 414 431 418 452 430 434 430 394 407 367

Córdoba 18' 54' 259 301 336 322 332 361 369 409 333 313 274

Jalapa 19' 32' 308 357 366 411 407 410 428 445 366 341 318

Orizaba 18' 51 ' 310 352 379 375 368 400 408 418 367 351 307

Veracruz 19' 12' 322 402 411 456 490 503 502 527 426 411 346

Mérida 20' 59' 336 363 446 491 530 517 515 510 447 395 354

Progreso 21 ' 18' 358 413 445 473 512 527 534 528 472 423 371

la Bufa 22' 47' 361 435 484 528 575 524 521 510 436 411 391

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Revista de Geografía Agrícola

Cuadro 2, Valores de RA, en caJ/cm2/día, para los observatorios de la República Mexicana con datos de insolaci6n,

OBSERVATORIO LATITUD E F M A M J J A S O N D

Aguascalientes 21°53' 611 704 806 891 932 943 939 910 840 737 632 582

Campeche 19"51' 637 725 819 893 926 933 931 909 850 755 658 610

Piedras Negras 28°42' 518 627 752 872 943 971 956 904 801 668 544 466

SaHillo 25"27' 563 651 779 883 940 960 951 908 820 701 586 533

Colima 19°14' 644 731 823 894 925 931 929 909 652 761 665 618

San Cristóbal de las Casas 16"44' 675 756 837 896 916 917 918 906 862 783 695 850

Comitán 16"15' 662 780 840 896 914 914 915 905 864 787 701 657

Tapachula 14°55' 697 772 848 896 909 907 909 904 668 797 715 673

Tuxlla Gutiérrez 16"45' 675 755 837 896 916 917 918 906 662 783 695 650

Chihuahua 28°38' 519 628 753 872 942 971 956 904 801 668 545 467

Tacubaya 19"24' 642 730 822 894 925 932 930 909 801 669 545 467

Durango 24°02' 582 681 791 687 937 953 947 909 829 716 605 552

Guanajuato 21001 ' 622 710 811 893 930 940 936 910 844 745 643 !594

León 21°07' 620 709 810 892 930 940 936 910 843 744 642 !!92

Acapolco 16"50' 674 755 837 896 916 918 918 907 662 762 642 592'

ChilE'sncingo 17°33' 665 747 933 895 919 922 921 907 859 776 665 840

Pachuca 20°08' 633 721 817 893 927 935 932 909 846 753 654 806

Tulancingo 20"05' 634 722 817 893 927 934 932 909 849 753 655 607

Guedalajara 20°40' 626 714 813 892 929 938 935 910 846 746 647 599

Lagos de Moreno 21"21' 617 707 809 892 931 941 937 910 842 742 639 589

Chapingo 19°29' 641 729 821 893 925 932 930 909 651 759 662 615

Teluca 19°18' 643 731 822 894 925 931 929 909 652 760 864 617

Morelia 19°42' 639 726 820 893 926 933 931 909 850 757 660 612

Monterrey 25°40' 560 641 778 883 940 961 951 908 819 699 583 530

Oaxaca 17"04' 671 752 835 896 917 919 919 907 861 780 691 646

Salina Cruz 16"10' 683 781 640 896 914 914 915 905 864 788 702 658

Puebla 19°02' 647 734 624 894 924 930 928 909 853 763 668 621

Río Verde 21 °56' 610 703 805 891 932 944 940 910 839 736 632 582

Culiacán 24°49' 571 672 784 664 939 959 949 909 824 708 594 542

Mazatlán 23°12' 593 690 797 889 935 950 944 910 633 724 615 864

Guaymas 27°55' 528 637 757 872 940 970 957 905 807 678 554 496

Hermoslllo 29°04' 513 622 750 872 944 971 959 903 797 683 538 461

Tlaxcala 19°19' 643 730 822 894 925 931 929 909 652 780 864 617

Córdoba 18°54' 846 735 625 894 924 929 927 909 853 764 669 622

Jalapa 19"32' 641 728 821 893 925 932 930 909 651 756 662 614

Orizaba 18°51' 649 735 825 894 923 929 927 909 654 764 670 623

V.racruz 19"12' 645 732 823 894 925 931 929 909 652 781 866 623

Mérida 20°59' 622 710 811 892 930 940 936 910 844 745 643 !594

Progreso 21 · 18' 618 708 809 892 931 941 937 910 842 742 639 590,

La Bufa 22°47' 599 694 799 889 934 948 942 910 835 728 621 570

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RevIsta de Geografía Agrrcola

Cuadro 3. Valores promedio de KT para 40 observatorios de la República Mexicana.

No. OBSERVATORIOS KT""

1 Aguascalientes 0.148

2 Campeche 0.193

3 Piedras Negras 0.147

4 Saltlllo 0.152

5 Colima 0.140

B San Cristóbal de las Casas 0.144

7 Comrtán O. t43

B Tapachula 0.140

9 Tuxtla Gutíé<rez 0.120

10 Chihuahua 0.136

11 Tacubava 0.134

12 Durango 0.158

13 Guanajualo 0.174

14 león 0.127

15 I Acapuleo 0.205

16 Chilpanelngo 0.149

17 p""huca 0.174

18 Tulancingo 0.141

19 Guedalajara 0.152

20 II..ag<>s de Moreno 0.155

21 Chepingo 0.136

22 ToIuca 0.152

23 Morelia 0.152

24 Monterrey 0.1 38

25 Oaxeca 0.128

28 Salina Cruz 0.197

27 Puebla 0.170

28 Aro Verde 0.137

29 CufIacán 0.143

30 M~atlán 0.250

31 Gueyrnas 0.197

32 Hermosillo 0.142

33 Tlaxcala 0.147

34 Córdoba 0.115

35 Jalapa 0.156

:lB Ortzaba 0.138

37 Veracruz 0.210

36 Mérida 0.172

39 Progreso 0.228

40 la Bufa 0.209

con KT = 0.281 . En el cuadro 3 se reportan los valores prome­dio de KT para los observatorios estudiados. A partir de ellos puede establecerse que el KT medio nacional es de 0.159, con un coeficiente de variación del 19.26%.

Estimación de KT Dadas las diferentes tendencias en los valores de KT

para cada sitio se consideró conveniente generar modelos mensuales. Cuyos resultados se presentan en el cuadro 4, a partir del cual es posible indicar que todos los modelos son significativos y explican más del no¡., de la variación de KT. Las mayores diferencias entre los modelos están dadas por el efecto cuadrático de la oscilación térmica, 02, y por la precipi· tación mensual, e, es decir, al cambiar de mes cambian sus valores, aunque con los mismos signos. AcIemás en el cuadro 5 se indican los intervalos de oscilación térmica y de precipita­ción dentro de los cuales son aplicables los modelos.

Método de estimación de la radiación global Para la estimación de la radiación global de un sitio de

interés, se requieren los datos mensuales de oscilación térmi­ca (D) y precipitación lE) que se obtienen directamente de la estación meteorológica. Así como la radiación extraterrestre (RA), generada a partir de tablas.

Con D y P se estiman los valores mensuales de KT y se aplica la fórmula propuesta por Hargreaves y Samani (1982), esto es:

Rg = KT ' RA . D 1/2

Como prueba, se aplicó el procedimiento a cinco obser­vatorios, cuyos resultados se presentan en la figura 3, en los cuales se aprecian sobrestimaciones y subestimaciones, sin embargo deberá entenderse que el método aquí indicado corresponde a una primera aproximación, que se espera me­jorar en el futuro cercano.

CUlldro 4. Modelos para estimar valores mensuales de KT a partir de la oscilación térmica (D) y la precipitación lE)

MES MODELO ~ Fe n

Enero KT - 0.349278-0.020433(0) +0.000511 ¡o2)-o.OOI0B3(P). 0.8133 52.27 40

Febrero KT ~ 0.34827-0.018933(0) + 0.000441 (02)-0.001361 (f) 0.8604 73.97 40

Uarzo KT = 0.335301-0.018367(0) + 0.000438~)-o.001174(p) 0.8665 77.91 40

Abril KT - 0.329488-0.020221 lO) + 0.00053 (02)-0.000457 (PI 0.7756 41.48 40

Mayo KT = 0.367345-0.02\5878(0) + 0_OOO79B¡02).o.000166(p) 0.8006 48.20 40

Junio KT = 0.400671-0.032887(0)+ 0.001049(02)-0_0001 02(P) 0.8767 88.33 40

Julio KT - 0.378354-0.0294B7(O) + 0.000917 (o2)-o.oooo72(P) 0.8708 80.74 40

I Agosto KT ~ 0.390603-0.03078 (O) + 0.000953(D2)-o.()()()084(P) 0.8518 88.97 40

Septiembre KT = 0.383426-0.932185(0) + 0.001088(02)-0.000071 (P) 0.8108 51.37 40

Octubre KT - O.389938-o·0303!I8IOl + 0_000957¡02)-o.000121(P). 0.7921 45.74 40

Noviembre KT - 0.381204-0.025179(0) + 0.000886(D2)-o.000573(P) 0.7902 45.21 40

Diciembre KT - 0.349787-0.021413(0\ + O.OOO548(02¡-o.OOO893(p) 0.8051 49.58 40

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Revista de Geografía Agrfcola

Cuadro 5. Intervalos de la oscilaci6n térmica (O) y precipitaci6n (.El mensuales para la aplicaci6n de los modelos de Kr

MES INTERVALO DE D INTERVALO DE E

Enero 5.9·21.6 0.5 - 43.2

Febrero 6.1 - 22.4 0.9- 46.1

Marzo 5.7 - 22.9 0.9 - 54.7

Abril 5.5 -21.7 0.5- 103.2

Mayo 5.5-18.9 0.2- 293.0

Junio 4.4 -16.9 1.9 - 325.8

Julio 4.6-16,1 38.1 - 421.5

Agosto 5.0-15.5 43.7 - 353.5

Se.J>l.lembre 5.0 -15.4 27.2 - 488.5

OCtubre 5.0-17.1 14.6 - 402.3

NOIIiembre 5.3-19.9 5.1-75.5

Diciembre 5.7 - 20.8 0.0 - 46.4

BIBLlOGRAFIA

HARGREAVES, G.H. (1985). Irrigation requirements computa­tions for Africa. International Irrigation Genter. Utah State University, Logan,

____ and Z.A. SAMANI (1982). Estimating potential evapotranspiration. Journal fo the Irrigation and Orainage Oivision. ASCE, Vol. 108, No. IR3, pp. 223-230,

ORTIZ-SOLORIO, C.A, (1987). Elementos de agrometeorología cuantitativa con aplicaciones en la República

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Mexicana. 3a. Edici6n. Universidad Aut6noma Chapingo.

TORRES RUIZ, E. (1983). Agrometeorología. Ed. Diana, México.

SAMANI, ZA and M. PESSARAKI. (1986). Estimating potential crop evapotranspiration with minimum data in Arizona. Transactions of the ASAE. Vol. 29 (2): 522-524.

SERVICIO METEOROLOGICO NACIONAL. (1976). Normales climatol6gicas. Periodo 1941-1970. México, O.F.