Revista Cubana de Meteorología

Summaries of workshops developed in 2022

MAE of the short-term wind speed forecast for the Gibara I wind farm according to the influential TSS

RESUMEN Cuba, inmersa en el uso de la energía eólica dentro de su matriz energética para la producción de electricidad, ha desarrollado pronósticos a corto plazo de la rapidez del viento para los parques eólicos de Gibara, con un Error Medio Absoluto (EMA) que, en varias ocasiones, durante la práctica la práctica operativa, supera los 3 m/s, provocando que se incremente el error en el pronóstico de potencia eólica de estos parques. Mediante el empleo del Catálogo de los Tipos de Situaciones Sinópticas (TSS), datos de observación de la rapidez del viento proporcionados por los anemómetros instalados en los aerogeneradores y datos de pronósticos de rapidez del viento generados por el Sistema de Pronóstico Inmediato (SisPI), se logra conocer mejor este comportamiento del EMA bajo el TSS influyente. Los análisis se realizaron teniendo en cuenta los periodos lluvioso y poco lluvioso del año desde mayo de 2020 a abril de 2021. Se estableció una nueva clasificación cualitativa del pronóstico de rapidez del viento en muy bueno, bueno, regular y malo, en correspondencia con su posible impacto en el pronóstico de potencia eólica del parque. Con esta clasificación, se obtuvo que el subtipo 3 (Flujo anticiclónico extendido no perturbado), fue quien más frecuencia de casos tuvo entre muy bueno y bueno en ambos periodos estacionales. El subtipo 19 (Anticiclón migratorio en avanzado estado de transformación) fue el sistema que peores resultados arrojó, pues en más del 50% de los días en que estuvo presente, el pronóstico de rapidez del viento fue catalogado de regular y malo. Los demás subtipos que dieron regular o malo, presentaron menos del 10% de frecuencia de ocurrencia.

ABSTRACT Cuba, immersed in the use of wind energy within its energy matrix for the production of electricity, has developed short-term forecasts of wind speed for the Gibara wind farms, with a Mean Absolute Error (EMA), which, on several occasions, in operational practice, exceeds 3 m/s, causing the error in the wind power forecast of these farms to increase. By using the Synoptic Situation Types Catalog (TSS), wind speed observation data provided by anemometers installed in wind turbines and wind speed forecast data generated by the Immediate Forecast System (SisPI), It is possible to better understand this behavior of the EMA under the prevailing TSS in this area. The analyzes were carried out taking into account the rainy and dry seasons from May 2020 to April 2021. A new qualitative classification of the wind speed forecast was established in very good, good, regular and bad, in correspondence with its possible impact on the wind power forecast of the park. With this classification, it was found that subtype 3 (Extended undisturbed anticyclonic flow) was the one with the highest frequency of cases between very good and good in both seasonal periods. Subtype 19 (migratory anticyclone in an advanced state of transformation) was the system that produced the worst results in the dry season, since on more than 50% of the days in which it was present, the wind speed forecast was classified as regular and bad. The other subtypes that gave fair or bad, presented less than 10% frequency of occurrence.

Climate change adaptation strategies in the colombian agricultural sector

RESUMEN Se analizó cómo es el actual desarrollo económico de Colombia en el sector agrícola, puesto que en este se desarrolla una de las actividades económicas con más problemáticas y con una gran expectativa de crecimiento. Además, se identificaron acciones basadas en la Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+I) que deberían implementarse en el sector público y privado para la potencialización del sector agrícola, de modo que éste obtenga un mayor impacto en el mercado nacional e internacional. La metodología utilizada fue descriptiva y se desarrolló a partir de datos estadísticos, ambientales, sociales y económicos que puedan inferir en los actores analizados. Por otra parte, se describieron los impactos que generan los fenómenos climáticos y el déficit en el desarrollo de la infraestructura vial del país, lo cual a su vez provoca un incremento en los costos de producción, que producen un aumento en las importaciones y una dependencia en los alimentos de otros países. Finalmente, se identificarán las políticas públicas del sector agrícola que tienen como objetivo el crecimiento del sector y la mitigación de las problemáticas que este presenta, asimismo se realizó un análisis de cómo estas apoyadas en la planeación estratégica pueden ser más eficientes.

ABSTRACT The current economic development of Colombia in the agricultural sector was analyzed, since it is one of the economic activities with the most problems and with high growth expectations. In addition, actions based on Research, Development and Innovation (R+D+i) were identified that must be implemented in the public and private sectors for the empowerment of the agricultural sector, so that it can have a greater impact in national and international markets. The methodology used was descriptive and was developed based on statistical, environmental, social and economic data that can be inferred about the actors analyzed. On the other hand, the impacts generated by climatic phenomena and the deficit in the development of the country's road infrastructure were described, which in turn causes an increase in production costs, resulting in an increase in imports and dependence on food from other countries. Finally, the public policies of the agricultural sector aimed at the growth of the sector and the mitigation of its problems will be identified, and it will be analyzed how these policies, supported by strategic planning, can be more efficient.

Comparison of the wind nowcasting generated by the WRF model and an two LSTM models

ABSTRACT Cuba is immersed in the use of wind energy. However, for its development it has required various efforts in different fields, including the improvement of tools that make the wind predictable and, in turn, wind generation, such is the case of very short-term forecasts. For this reason, this paper compares the wind forecast of the Weather Research and Forecasting model (WRF) at 3 km spatial resolution a Long Short-Term Memory (LSTM) model type. The comparison and evaluation of the forecasts of the models is carried out with data from the Gibara I and II wind farms and the Los Cocos wind survey mast, located in Holguín, Cuba, with wind speed measurements every 10 minutes at a height of 50 m. The LSTM were built by first training the observations and then combining the observations with the WRF model forecast. The results of the comparison were carried out for three study cases and indicate that both LSTM models present better results than the WRF model, although the differences do not exceed 1 m/s. However, for the case studies, the WRF model behaves well reproducing the daytime cycle, but with a MAE greater than 4 m/s.

RESUMEN Cuba se encuentra inmersa en el empleo de la energía eólica. Sin embargo, para su desarrollo ha requerido diversos esfuerzos en diferentes campos, incluyendo el perfeccionamiento de herramientas que hagan predecible el viento y a su vez la generación eólica, tal es el caso de los pronósticos a muy corto plazo. Por tal motivo, en el presente trabajo se compara el pronóstico del viento producido por Weather Research and Forecasting Model (WRF) a 3 km de resolución espacial y un modelo de inteligencia artificial del tipo Long Short Term Memory (LSTM). La comparación y evaluación de los pronósticos de los modelos se realiza con datos de los parques eólicos Gibara I y II y la torre de prospección eólica Los Cocos, ubicadas en la provincia de Holguín, Cuba. Allí se realizan mediciones de la velocidad del viento cada 10 minutos a una altura de 50 m. El LSTM se construyó entrenando primero las observaciones y luego combinándolas con el pronóstico del modelo WRF. Los resultados de la comparación se realizaron para tres casos de estudio e indican que ambos modelos LSTM presentan mejores resultados que el modelo WRF, aunque las diferencias no superan 1 m/s. Sin embargo, para los casos de estudio, el modelo WRF se comporta bien reproduciendo el ciclo diurno, pero con un MAE superior a 4 m/s.

Evaluation of the WRF as a tool to obtain the necessary meteorological data in environmental studies with AERMOD

RESUMEN Para caracterizar el comportamiento de la contaminación atmosférica en un área determinada a partir del modelo de dispersión AERMOD, es necesario tener en cuenta las características del terreno y las condiciones del tiempo, estas últimas son obtenidas, generalmente, en estaciones meteorológicas. Sin embargo, en ocasiones, estos datos pueden presentar problemas como: no ser representativos del lugar, tener un costo elevado o existencia de datos faltantes; lo que ha provocado que se realicen numerosos intentos por estimarlos a partir de modelos numéricos. En el presente trabajo se evalúa al WRF como herramienta alternativa para la obtención de datos meteorológicos necesarios en estudios de impacto ambiental. Para la realización del estudio se cuenta con sus salidas numéricas para 2 fuentes y las variables meteorológicas medidas en una estación correspondientes a los primeros 10 días del mes de marzo del 2014. Dentro de los resultados vemos que, las concentraciones obtenidas a partir de datos modelados tienden a ser ligeramente superiores a las que se obtienen de datos medidos, lo cual no afecta los estudios de impacto ambiental, por el contrario, permite tener un mayor cuidado a la hora de establecer medidas o protocolos relacionados con las concentraciones máximas admisibles y la calidad del aire.

ABSTRACT To characterize the behavior of the atmospheric contamination in a given area from the AERMOD dispersion model, it is necessary to take into account the characteristics of the terrain and the weather conditions, the latter being generally obtained at meteorological stations. However, sometimes these data can present problems such as: not being representative of the place, having a high cost or missing data; which has caused numerous attempts to estimate them from numerical models. In the present work, the evaluation of the WRF is carried out as an alternative tool to obtain the necessary meteorological data in environmental impacts studies with the AERMOD dispersion model. To carry out the study, the numerical outputs of the WRF are available for 2 source (Diesel Battery of Cruces and Diesel Generator Sets of Junco Sur) and with the meteorological variables measured at the Cienfuegos station corresponding to the first 10 days of the month of March of 2014. Within the results, we see that the concentrations obtained from modeled data tend to be slightly higher than those obtained from measure data, which does not affect the environmental impact studies, on the contrary, it allows to have a greater be careful when establishing measures or protocols related to maximum admissible concentrations and air quality.

Detection of change in the significant wave height in the Cuban coast

RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo determinar los cambios de la altura de la ola significativa (Hsig) en las costas cubanas durante el período 1950-2022, como contribución a los estudios de variabilidad climática que se desarrollan en el país, en el marco de la Tarea Vida. Se emplearon los datos de Hsig provenientes del reanálisis ERA5 con resoluciones temporal de 6 h y espacial de 0.5⁰ de latitud por ese orden, así como los índices NAO (Oscilación del Atlántico Norte, por sus siglas en inglés) y el ENOS (El Niño- Oscilación del Sur) referido al índice Niño3.4. Además, se aplicaron índices extremos para la detección del cambio climático referido a Hsig en el archipiélago cubano. Los resultados arrojan cambios estadísticamente significativos en el régimen normal de Hsig, para el 5% a partir de 1981 en todas las costas cubanas, excepto desde Cabo San Antonio hasta Punta Maternillos; así como una tendencia lineal anual creciente de Hsig en todas las costas cubanas hasta 0.002 m/año. Se concluye que la variabilidad interanual de Hsig en las costas cubanas tiene una mayor correlación con la NAO, fundamentalmente, en ambas costas de la región oriental; mientras que en la multianual el ENOS tiene mayor influencia, pero está se refleja básicamente en la costa sur cubana. Por su parte, los indicadores extremos de cambio climático muestran que el clima marino cubano referido a Hsig a partir de 1991 está transitado a ser más extremo.

ABSTRACT The objective of this work is to determine the changes of the significant wave height (Hsig) in the Cuban shore area during the period 1950-2022, as a contribution to the studies of climate variability that are developed in the country, within the framework of the Task Life. The Hsig data from the ERA5 reanalysis were used with temporal resolution of 6 h and spatial resolution of 0.5⁰ of latitude in that order, as well as the NAO (North Atlantic Oscillation) and ENSO (El Niño- South Oscillation) index. The last one is referred to the Niño3.4 index. Besides, extreme indices were applied for the detection of climate change referred to Hsig in the Cuban archipelago. The results show statistically significant changes in the habitual Hsig regime, around the 5% from 1981 on all the Cuban shore perimeter, except from Cabo San Antonio to Punta Maternillos, as well as an increasing annual linear trend of Hsig in all the Cuban coasts up to 0.002 m/year. It is concluded that the interannual variability of Hsig in the Cuban coasts has a higher correlation with the NAO, fundamentally, in both coasts of the eastern region, while from the multiannual ENSO has a greater influence, but it is basically reflected in the southern Cuban coast. On another hand, the extreme indicators of climate change show that the Cuban marine climate referred to Hsig from 1991 is becoming more extreme.

Incidence of air pollution in acute attacks of bronchial asthma and acute respiratory infections

RESUMEN La contaminación del aire es el principal riesgo ambiental para la salud pública en América Latina y el Caribe en la actualidad. Este aspecto destaca la importancia de vigilar la calidad del aire en la región. En la presente investigación se evaluó la influencia de la contaminación atmosférica sobre las crisis agudas de asma bronquial y las infecciones respiratorias agudas en La Habana. Se analizó el comportamiento de concentraciones de contaminantes criterio en zonas de monitoreo. Se estudió el comportamiento de la morbilidad por crisis aguda de asma bronquial e infecciones respiratorias agudas en edades pediátricas durante eventos de Polvo del Sahara. En este aspecto destacó un incremento leve en las atenciones por crisis aguda de asma bronquial de niños entre 1 y 14 años en presencia de polvo del Sahara y condiciones meteorológicas favorables. Se empleó el Software AirQ+ para evaluar la carga que representa la exposición prolongada a contaminantes atmosféricos para la mortalidad por asma bronquial.

ABSTRACT Air pollution is the main environmental risk for public health in Latin America and the Caribbean today. This aspect highlights the importance of monitoring air quality in the region. In the present investigation, the influence of air pollution on acute attacks of bronchial asthma and acute respiratory infections in Havana was evaluated. The behavior of criteria pollutant concentrations in monitoring areas was analyzed. The behavior of morbidity due to acute attacks of bronchial asthma and acute respiratory infections in children during Sahara Dust events was studied. In this regard, there was a slight increase in care for acute attacks of bronchial asthma in children between 1 and 14 years of age in the presence of Saharan dust and favorable weather conditions. The AirQ+ Software was used to evaluate the burden that prolonged exposure to atmospheric pollutants represents for mortality from bronchial asthma.

Spatial distribution of air temperature at Cienfuegos province

RESUMEN El conocimiento de la distribución espacial de la temperatura del aire superficial, es de gran valor para el desarrollo de las actividades socioeconómicas de los países que dependen del clima, como un recurso natural fundamental en el contexto del cambio climático. El mapeo de la temperatura del aire en la provincia de Cienfuegos es de importancia práctica porque las estaciones meteorológicas son escasas y están distribuidas de manera desigual en la región. La presente investigación tiene como objetivo: determinar la distribución espacial de la temperatura del aire en la provincia de Cienfuegos. Para la cartografía de la temperatura (media, mínima y máxima) se utilizaron los valores medios mensuales del período climático normal 1991-2020, de 62 estaciones meteorológicas. Se aplicó una combinación de técnicas estadísticas de regresión lineal entre la variable meteorológica (temperatura del aire) y variables geográficas; y técnicas geoestadísticas para la interpolación de los resultados. Los resultados de esta investigación avalan que las variaciones más notables en el campo térmico en la provincia están asociadas a la zonalidad altitudinal y la distancia a la costa y a la variación de la distribución por meses en los periodos (poco lluvioso y lluvioso).

ABSTRACT Knowledge of the spatial distribution of surface air temperature is of great value for the development of socioeconomic activities in countries that depend on climate, as a fundamental natural resource in the context of climate change. The mapping of air temperature in the Cienfuegos province is of practical importance because meteorological stations are few and unevenly distributed in the region. The present investigation has as objective: to determine the spatial distribution of the air temperature in the province of Cienfuegos. For the mapping of the temperature (mean, minimum and maximum) the monthly mean values of the normal period 1991-2020, from 62 meteorological stations, were used. A combination of linear regression statistical techniques was applied between the meteorological variable (air temperature) and geographical variables; and geostatistical techniques for interpolation of the results. The results of this research support that the most notable variations in the thermal field in the province are associated with the altitudinal zonality and the distance to the coast and the variation of the distribution by months in the periods (dry rainy and rainy).

Update of annual and daily cycles, and spatial distribution of thunderstorms in Cuba

RESUMEN La caracterización del comportamiento de las tormentas eléctricas es un aspecto fundamental en la evaluación del nivel de riesgo y vulnerabilidad en un país o región. El objetivo del presente trabajo es actualizar los mapas de distribución espacial y el estudio de las marchas anual y diaria de ocurrencia de tormentas y días con tormenta para el periodo de información (2005 - 2019) a partir de la información del código de estado de tiempo presente y pasado obtenido de las estaciones meteorológicas de Cuba. La distribución espacial varió muy poco con respecto a estudios anteriores donde las series de análisis terminaban en 2016 y solo se acentuaron un poco los mínimos de actividad. Los máximos de ocurrencia se encontraron al sur de Pinar del Río, centro de las provincias Mayabeque y Matanzas, centro de Ciego de Ávila y regiones montañosas de la región oriental del país. La marcha anual muestra máximos en los meses de verano con máximo absoluto en agosto. La marcha diaria muestra mayor actividad en los horarios de la tarde con máximo entre las 16:00 y las 18:00 hora local.

ABSTRACT The characterization of the behavior of thunderstorms is a fundamental aspect in the evaluation of the level of risk and vulnerability in a country or region. The objective of the present work is to update the maps of spatial distribution and the study of the annual and daily cycles of occurrence of storms and number of days with storms for the period 2005 - 2019, for which weather information code reports are available, present and past, obtained from weather stations in Cuba. The spatial distribution varied very little with respect to previous studies where the series of analyzes ended in 2016 and only the minima of activity were slightly accentuated. The maximum occurrences were found south of Pinar del Río, center of the Mayabeque and Matanzas provinces, center of Ciego de Ávila and mountainous regions of the eastern region of the country. The annual cycle shows maxima in the summer months with an absolute maximum in August. The daily cycle shows more activity in the afternoon with a maximum between 16:00 and 18:00 local time.