Revista Cubana de Meteorología

Future projection of temperature and rainfall regimen in Holguin´s province, Cuba using climate model HadGEM-ES

Resumen Se presenta la proyección climática de los regímenes de temperatura y precipitación en la provincia Holguín para el mediano plazo (2031-2060) y el largo plazo (2061-2090), respecto al período base 1971-2000. Se utilizaron las salidas del modelo climático global HadGEM-ES para los escenarios climáticos RCP (trayectorias de concentración representativas) RCP4,5 y RCP8,5. Al mismo tiempo, se emplearon los datos climáticos de las estaciones meteorológicas de Cabo Lucrecia, La Jíquima y Pinares de Mayarí en el período 1971-2005, las cuales son representativas de las zonas costera, interior y montañosa de la provincia respectivamente. Se aplicó la corrección BIAS (error medio) a partir del método delta y la interpolación por los métodos del inverso de la distancia y bilineal; en tanto, se contrastaron los valores del modelo HadGEM-ES con las observaciones de las estaciones meteorológicas utilizando como métricas de comparación los errores BIAS, RSME (raíz del error cuadrático medio, por sus siglas en inglés) y el Diagrama de Taylor. La corrección BIAS a partir del método delta permitió reducir los sesgos entre los valores anuales proyectados y los observados en el orden de 10-3 para la temperatura y 0,1 mm para la precipitación. Los resultados muestran que el clima de la provincia Holguín, referido a los regímenes de temperatura y precipitación, estaría transitando a ser más cálido y seco a la vez, con una posible redistribución de la precipitación dentro del año.

Abstract The climate projection of the temperature and precipitation regimes in the Holguín province for the medium term (2031-2060) and the long term (2061-2090), with respect to the base period 1971-2000 is presented. The outputs of the HadGEM-ES global climate model for the RCP (representative concentration trajectories) RCP4.5 and RCP8.5 climate scenarios were used. At the same time, climatic data from the meteorological stations of Cabo Lucrecia, La Jíquima and Pinares de Mayarí in the period 1971-2005, which are representative of the coastal, inland and mountainous areas of the province respectively were used. The BIAS correction (mean error) was applied using the delta method and interpolation using the inverse distance and bilinear methods; Meanwhile, the values of the HadGEM-ES model were contrasted with observations from meteorological stations using BIAS, RSME (root mean square error) and Taylor Diagram errors as comparison metrics. The BIAS correction based on the delta method allowed us to reduce the biases between the projected and observed annual values in the order of 10-3 for temperature and 0.1 mm for precipitation. The results show that the climate of the Holguín province, referring to the temperature and precipitation regimes, would be becoming warmer and drier at the same time, with a possible redistribution of precipitation within the year.

Agrometeorological model for forecasting agricultural yield of sugarcane

Resumen La investigación tiene como objetivo la elaboración de un modelo agrometeorológico de pronóstico del rendimiento agrícola azucarero. Se tomaron los rendimientos por cepas y totales, área de cada cepa y total, y edad de la plantación de 13 Unidades Empresariales de Base de las provincias Cienfuegos, Sancti Spíritus y Ciego de Ávila en el período 1980-2015; así como, registros mensuales de precipitación, temperatura media y evapotranspiración de siete estaciones meteorológicas. Se calculó el Índice Potencial Productivo según la fase fenológica en la que se encuentre para comprobar su grado de efectividad. Para el procesamiento estadístico se utilizó el tabulador Excel, STATISTICA versión 8.0.5 y el módulo matemático SciPy. La efectividad de las estimaciones de rendimiento agrícola obtenidas con el modelo presentado para las zafras 2011 - 2015, se comparó usando el coeficiente de determinación R2, analizando la relación establecida entre las variables regresoras y el predictando. El modelo de regresión lineal múltiple permite realizar pronósticos de rendimiento agrícola con precisión y ajuste, en dependencia de los escenarios comerciales concretos de la producción cañera del país. La provincia Ciego de Ávila revela, de las tres en estudio, el mayor grado de efectividad en la estimación del rendimiento agrícola de la caña de azúcar.

Abstract The objective of the research is the development of an agrometeorological model for forecasting sugar agricultural yield. The yields by strains and totals, area of each strain and total, and age of the plantation were taken from 13 Management Business Units in the Cienfuegos, Sancti Spíritus and Ciego de Ávila provinces in the period 1980-2015; as well as monthly records of precipitation, average temperature and evapotranspiration from seven meteorological stations. The Productive Potential Index was calculated according to the phenological phase in which it is found to verify its degree of effectiveness. For statistical processing, the Excel tabulator, STATISTICA version 8.0.5 and the SciPy mathematical module were used. The effectiveness of the agricultural yield estimates obtained with the model presented for the 2011 - 2015 harvests was compared using the coefficient of determination R2, analyzing the relationship established between the regressor variables and the predictand. The multiple linear regression model allows agricultural performance forecasts to be made with precision and adjustment, depending on the specific commercial scenarios of the country's sugarcane production. The province of Ciego de Ávila reveals, of the three under study, the highest degree of effectiveness in estimating the agricultural yield of sugar cane.

Assessment of meteor-tropic risk in a sample of hypertense cuban adults of both sexes

Resumen El trabajo se apoya en las pruebas individuales del monitoreo ambulatorio de la presión arterial realizado a 5,089 cubanos adultos de ambos sexos, atendidos en la consulta de hipertensión arterial del Hospital Provincial Universitario Cardiocentro Ernesto “Che” Guevara de Villa Clara, entre los años 2012 y 2016, con el fin de estimar experimentalmente sus vulnerabilidades individuales y el peligro asociado a las condiciones meteorológicas influyentes durante las pruebas, para estimar el riesgo meteoro-trópico individual aplicando la metodología para el cálculo del riesgo de desastres, utilizada en los estudios cubanos de peligro, vulnerabilidad y riesgo. Las vulnerabilidades individuales se evaluaron mediante la relación entre los factores de riesgo no modificables de cada paciente y la ocurrencia de anomalías durante el monitoreo ambulatorio. De igual forma, la ocurrencia de estas anomalías se comparó con el comportamiento del estado del tiempo existente durante las pruebas, para definir el llamado “factor de impacto biotrópico” como índice del peligro asociado a cada elemento meteorológico. El estimado del riesgo meteoro-trópico individual se obtuvo como resultado del producto de las vulnerabilidades por los peligros individuales, siendo el riesgo promedio en los hombres un 15 % mayor que en las mujeres de la muestra y con máximos individuales muy altos en algunos individuos de ambos sexos. Los resultados son relevantes para la aplicación práctica de los pronósticos biometeorológicos en el sistema de salud pública del país.

Abstract The work is based on individual tests of ambulatory blood pressure monitoring carried out on 5,089 Cuban adults of both sexes, treated in the arterial hypertension consultation of the Provincial University Hospital Cardiocenter Ernesto “Che” Guevara of Villa Clara, between 2012 and 2016, in order to experimentally estimate their individual vulnerabilities and the danger associated with the meteorological conditions present during the tests. The estimation of the individual meteor-tropic risk was done applying the methodology for calculating disaster risk, used in Cuban studies of danger, vulnerability and risk. Individual vulnerabilities were assessed by the relationship between each patient's non-modifiable risk factors and the occurrence of anomalies during the ambulatory monitoring. Likewise, the occurrence of these anomalies was compared with the behavior of the existing weather conditions during the tests, to define the so-called “biotropic impact factor” as an index of the danger associated with each meteorological element. The evaluation of the individual meteor-tropic risk was reached, as a result of the product of the vulnerabilities and the individual hazards, being the average risk in men 15% higher than in the women of the sample and with very high individual maximums in some individuals of both sexes. The results are relevant for the practical application of biometeorological forecasts in the country's public health system.

Estimation and characteristics of the meteor-tropic risk that affects the Cuban population

Resumen Los efectos desfavorables de las condiciones meteorológicas sobre la salud de la población cubana están aumentando en frecuencia e intensidad, debido a los impactos ya visibles del cambio climático sobre Cuba, problema que demanda realizar la evaluación de la vulnerabilidad de la población cubana ante los peligros regionales asociados a los procesos meteorológicos que influyen sobre el país. Se realiza una adaptación de la metodología utilizada en Cuba para los estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgo, aplicada en este caso a la estimación del riesgo meteoro-trópico, a partir de establecer la línea base de la mortalidad general diaria en exceso para el período 2001-2020, como indicador de la vulnerabilidad de las poblaciones residentes en las mitades occidental y oriental de Cuba; para después estimar el peligro asociado a los procesos sinópticos de escala global y regional que influyen sobre esas mismas porciones del territorio. Se demuestra que existe una relación bien definida entre la mortalidad en exceso y los peligros analizados, lo cual permitió estimar satisfactoriamente la magnitud del riesgo meteoro-trópico diario y llegar a un modelo estadístico que facilita su pronóstico a corto plazo. Se comprueba la génesis meteoro-trópica de los días con mayor mortalidad en exceso, tanto en invierno como en verano, demostrando el relevante papel que tienen algunos procesos y condiciones meteorológicas sobre la salud de la población cubana, hecho que justifica la necesidad de su pronóstico y mitigación.

Abstract The unfavorable effects of meteorological conditions on the health of the Cuban population are increasing in frequency and intensity, due to the already visible impacts of climate change on Cuba, a problem that demands an evaluation of the vulnerability of the Cuban population to regional dangers. Associated with the meteorological processes that influence the country. An adaptation of the methodology used in Cuba for studies of danger, vulnerability and risk is carried out, applied in this case to the estimation of meteor-tropic risk, based on establishing the baseline of the general daily excess mortality for the period. 2001-2020, as an indicator of the vulnerability of the populations residing in the western and eastern halves of Cuba; to then estimate the danger associated with global and regional synoptic processes that influence those same portions of the territory. It is demonstrated that there is a well-defined relationship between excess mortality and the hazards analyzed, which allowed us to satisfactorily estimate the magnitude of the daily meteor-tropic risk and arrive at a statistical model that facilitates its short-term forecast. The meteor-tropic genesis of the days with the highest excess mortality is verified, both in winter and summer, demonstrating the relevant role that some meteorological processes and conditions have on the health of the Cuban population, a fact that justifies the need for its forecast and mitigation.

Greenhouse gas emissions from livestock farming in Cuba

RESUMEN El objetivo de este trabajo fue estimar las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la ganadería de Cuba para el período 1990-2016. La metodología utilizada fue las Directrices del IPCC 2006. Se trabajó con dos métodos de estimación, el de nivel 1, donde se utilizan datos del país y factores de emisión por defecto de las Guías del IPCC 2006 y el método de nivel 2 que utiliza datos del país, pero factores de emisión calculados a partir de datos del país. Se estimaron las emisiones de CH4 por la categoría Fermentación entérica y las emisiones de CH4 y N2O por la categoría Gestión del estiércol. La Fermentación entérica fue la categoría de mayor relevancia con un 76,1 % de emisiones de gases de efecto invernadero del sector Ganadería. A nivel de componente animal, el ganado vacuno fue el de mayor importancia con un 72,1 % de emisiones de gases de efecto invernadero del sector Ganadería. Las subcategorías significativas en el sector Ganadería fueron: Fermentación entérica “Ganado vacuno”, Gestión del estiércol “Ganado vacuno”, Gestión del estiércol “Porcinos”; que son a las que habrá que dedicar mayor esfuerzo y recursos.

ABSTRACT The objective of this work was to estimate greenhouse gas emissions from livestock farming in Cuba for the period 1990-2016. The methodology used was the 2006 IPCC Guidelines. We worked with two estimation methods, level 1, where country data and default emission factors from the 2006 IPCC Guidelines are used, and level 2 method that uses data of the country, but emission factors calculated from country data. CH4 emissions were estimated for the Enteric Fermentation category and CH4 and N2O emissions for the Manure Management category. Enteric Fermentation was the most relevant category with 76.1% of greenhouse gas emissions from the Livestock sector. At the animal component level, cattle were the most important with 72.1% of greenhouse gas emissions from the Livestock sector. The significant subcategories in the Livestock sector were: Enteric fermentation “Cattle”, Manure management “Cattle”, Manure management “Swines”; which are the ones to which greater effort and resources will have to be dedicated.

Atmospheric pollutants in Havana during 2021

Resumen En Cuba, la falta de equipos de medición, el alto costo de las estaciones de contaminación atmosférica y las limitantes para acceder a nuevas tecnologías, dificultan el monitoreo continuo de la calidad del aire. Por tales motivos, la presente investigación tuvo como objetivo, caracterizar contaminantes criterio empleando el modelo System for Integrated modeLling of Atmospheric coMposition. Se obtuvo una serie diaria de concentraciones estimadas de contaminantes criterio en La Habana durante el año 2021. Se realizó una caracterización del comportamiento de los contaminantes analizando las concentraciones medias diarias y medias mensuales. Se realizó una revisión de los días en que las concentraciones sobrepasaban los valores de las concentraciones máximas admisibles establecidas en la Norma Cubana. Además, se compararon estos resultados con los Valores Guías de Calidad del Aire recomendados por la Organización Mundial de la Salud. De forma general, los valores diarios estimados de las concentraciones de los contaminantes se correspondieron con los patrones de distribución espacial y temporal característicos observados en estudios precedentes en la ciudad con monitoreo automático y activo. Se reafirma así la utilidad de la herramienta de las salidas del modelo System for Integrated modeLling of Atmospheric coMposition para brindar información de calidad del aire en La Habana.

Abstract In Cuba, the lack of measurement equipment, the high cost of air pollution stations and the limitations to access new technologies make continuous monitoring of air quality difficult. For these reasons, the objective of this research was to characterize criterion pollutants using the System for Integrated modeling of Atmospheric coMposition model. A daily series of estimated concentrations of criteria pollutants was obtained in Havana during the year 2021. A characterization of the behavior of the pollutants was carried out by analyzing the average daily and average monthly concentrations. A review was carried out of the days in which concentrations exceeded the values of the maximum admissible concentrations established in the Cuban Standard. In addition, these results were compared with the Air Quality Guide Values recommended by the World Health Organization. In general, the estimated daily values of pollutant concentrations corresponded to the characteristic spatial and temporal distribution patterns observed in previous studies in the city with automatic and active monitoring. Thus, the usefulness of the tool of the outputs of the System for Integrated modelLing of Atmospheric coMposition model to provide air quality information in Havana is reaffirmed.

Greenhouse gas from the livestock sector in Cuba for the period 1990-2020

Resumen El objetivo de la presente investigación fue estimar las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la ganadería de Cuba en el período 1990-2020. La metodología utilizada fue las Directrices del IPCC 2006. Se estimaron las emisiones de CH4 por la subcategoría Fermentación entérica y las emisiones de CH4 y N2O por la subcategoría Gestión del estiércol. Los datos de actividad fueron obtenidos de los Anuarios Estadísticos de la Oficina Nacional de Estadísticas e Información. Se dispuso de datos paramétricos característicos de la ganadería vacuna en el país, proporcionados por el Ministerio de la Agricultura. Estos datos permitieron calcular, para cada tipo de ganado vacuno, factores de emisión propios de país y el promedio anual de excreción de nitrógeno, para estimar las emisiones de CH4 por Fermentación entérica y Gestión del estiércol, y las de N2O por Gestión del estiércol, respectivamente. Para las restantes especies se usaron factores de emisión por defecto de las Directrices del IPCC 2006. Las emisiones de ambas subcategorías en el año 2020 disminuyeron con respecto al año base 1990, como consecuencia de la reducción de las poblaciones de ganado. La Fermentación entérica fue la subcategoría de mayor relevancia con un 81.2 % de emisiones de gases de efecto invernadero de la categoría Ganadería. El ganado vacuno constituyó la única subcategoría significativa de emisiones por Fermentación entérica y Gestión del estiércol.

Abstract The objective of this research was to estimate greenhouse gas emissions from livestock in Cuba in the period 1990-2020. The methodology used is based on the 2006 IPCC Guidelines. CH4 emissions were estimated for the Enteric Fermentation subcategory, and CH4 and N2O emissions for the Manure Management subcategory. The activity data were obtained from the Annual Statistical Yearbooks published by the National Office of Statistics and Information. Characteristic parametric data of bovine livestock in the country were available, provided by the Ministry of Agriculture. These data made possible to calculate, for each type of cattle, country-specific emission factors and the annual average nitrogen excretion, to estimate CH4 emissions from Enteric Fermentation and Manure Management, and N2O emissions from Manure Management, respectively. Default emission factors from the 2006 IPCC Guidelines were used for the remaining species. Emissions for both subcategories in 2020 decreased with respect to the 1990 base year, as a consequence of reduced livestock populations. Enteric fermentation was the most relevant subcategory with 81.2% of greenhouse gas emissions from the Livestock category. Cattle constituted the only significant subcategory of emissions from Enteric Fermentation and Manure Management.

Physical-numerical study of the prefrontal line that affected Havana on January 27, 2019

Resumen Se realizó una simulación numérica con el modelo WRF para el día 27 de enero de 2019 con el objetivo de evaluar los factores físico-dinámicos que ocasionaron la formación de vórtices en la línea prefrontal, así como las causas de la fuerte racha reportada en la estación de Casablanca al paso de este sistema. Se encontró, a partir de la simulación, que la inestabilidad por cizalladura horizontal fue la desencadenante de los vórtices por delante del frente, de los cuales uno posteriormente fue desarrollado por una corriente ascendente convectiva. Se encontró la presencia de una corriente de entrada trasera que provocó la formación del eco en arco observado, el desarrollo del vórtice y vientos en superficie de categoría EF0 en la escala de Fujita mejorada.

Abstract A numerical simulation was performed with the WRF model for January 27, 2019 with the objective of evaluating the physical-dynamic factors that caused the formation of vortices in the prefrontal line, as well as the causes of the strong gust reported at the Casablanca station at the passage of this system. It was found, from the simulation, that the horizontal shear instability was the trigger for the vortices ahead of the front, one of which was later developed by a convective updraft. The presence of a rear inflow current was found to cause the observed bow echo formation, vortex development and surface winds of category EF0 on the enhanced Fujita scale.

Effect of temperatures on the behavior of the raft Ochroma pyramidale (Cav. ex Lam. Urb.) under the conditions of climate change in the Los Rios province, Ecuador

Resumen Las diferentes especies forestales que crecen y se desarrollan en las áreas ecuatorianas responden a requerimientos climáticos específicos de cada especie, por lo que la coincidencia ecológica que logren alcanzar en los hábitats donde se asientan, será una garantía para lograr producciones madereras aceptables, además de representar una acción sostenible al involucrarse la satisfacción social, los buenos resultados económicos y la protección y conservación del ambiente. Los estudios llevados a cabo sobre el efecto de las temperaturas sobre la Balsa (Ochroma pyramidale) en la provincia Los Ríos en los escenarios 2011 - 2040; 2041 - 2070; y 2071 - 2100 encontró que el aumento de las temperaturas en el escenario RCP 6.0 2011-40 favoreció el hábitat de la Balsa, determinando que las regiones hacia el Norte, con temperaturas bajas, pasarán a la categoría de Favorables. Los mayores aumentos de las temperaturas en los escenarios 2041-70 y 2071-100 determinaron que regiones hacia el Sur pasarán a la categoría de Moderadas y Desfavorables, respectivamente. Por otra parte, El aumento de las temperaturas en el escenario RCP 8.5 2011-40 determinó que las regiones hacia el Norte se favorecieran, pasando de Moderadas a Favorables, mientras que algunas regiones hacia el Sur pasarán de Favorables a Moderadas. En el escenario 2041-70 más del 80% de las regiones al Sur pasaron a Moderadas con secciones en Desfavorables, mientras que en el 2071-100 más del 80% de las regiones al Sur pasaron a la categoría de No Favorable.

Abstract The different forest species that grow and develop in Ecuadorian areas respond to specific climatic requirements of each species, so the ecological coincidence that they manage to achieve in the habitats where they settle will be a guarantee to achieve acceptable wood production, in addition to representing a sustainable action involving social satisfaction, good economic results and the protection and conservation of the environment. The studies carried out on the effect of temperatures on the Balsa (Ochroma pyramidale) in the Los Ríos province in the scenarios of the periods 2011 - 2040; 2041 - 2070; and 2071 - 2100 found that the increase in temperatures in the RCP 6.0 2011-40 scenario favored the pond habitat, determining that the regions to the North, with low temperatures, will move to the Favorable category. The greatest increases in temperatures in the 2041-70 and 2071-100 scenarios determined which regions to the South for the pond will move to the Moderate and Unfavorable category, respectively. On the other hand, the increase in temperatures in the RCP 8.5 2011-40 scenario determined that the regions towards the North for the pond will be favored, going from Moderate to Favorable, while some regions towards the South will go from Favorable to Moderate. In the 2041-70 scenario, more than 80% of the southern regions for the raft moved to Moderate with sections in Unfavorable, while in 2071-100 more than 80% of the southern regions moved to the Unfavorable category.

Monitoring system for solar radiation measurements in photovoltaic parks

Resumen La mayoría de los parques fotovoltaicos instalados en el territorio nacional cuentan con medios de registro y reporte, junto con la generación eléctrica, de varias variables meteorológicas que tienen influencia en su rendimiento, en particular, la radiación solar, que es medida con piranómetros. Estos instrumentos pueden presentar variaciones en sus constantes de calibración tras un uso prolongado, y requieren de un esquema de monitoreo y calibraciones periódicas. A continuación se presenta un método de validación preliminar de los datos de radiación solar en los parques fotovoltaicos, que puede ir indicando en qué parques se están reportando valores erróneos de radiación solar. El método compara los valores horarios reportados cada día en cada parque con los estimados por el modelo numérico de pronóstico WRF y en los días donde la correlación entre ambas series es superior a 0.985, calcula entones la relación entre las sumas de cada serie. Si el valor esta relación es próximo a 1, se puede considerar que el piranómetro de ese parque funciona correctamente. Se presentan los resultados de la evaluación de los reportes de radiación solar en un conjunto de parques fotovoltaicos conectados a la red eléctrica nacional.

Abstract The majority of photovoltaic parks installed in the national territory have means of recording and reporting, along with electricity generation, several meteorological variables that influence their performance, in particular, solar radiation, which is measured with pyranometers. These instruments may present variations in their calibration constants after prolonged use, and require a monitoring scheme and periodic calibrations. Below is a preliminary validation method for solar radiation data in photovoltaic parks, which can indicate in which parks erroneous solar radiation values are being reported. The method compares the hourly values reported each day in each park with those estimated by the WRF numerical forecast model and on days where the correlation between both series is greater than 0.985, it then calculates the relationship between the sums of each series. If the value of this ratio is close to 1, it can be considered that the pyranometer of that park is working correctly. The results of the evaluation of solar radiation reports in a set of photovoltaic parks connected to the national electrical grid are presented.