Un equipo de investigación del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) y la Universidad de Córdoba ha diseñado un simulador del clima diario para calcular las necesidades de riego de los cultivos. Mediante modelos matemáticos, el programa informático también genera datos climáticos de regiones en las que no existen estaciones meteorológicas, donde la información disponible es de mala calidad o de difícil acceso.

El investigador del IAS-CSIC y la Universidad de Córdoba Francisco Villalobos, autor del estudio.

Una de las novedades que destacan los investigadores es que este programa recopila e integra datos procedentes de más de 4.000 estaciones meteorológicas de todo el mundo. El usuario, al descargarse la herramienta ClimaSG, tiene acceso a todas estas fuentes de información y a datos climáticos promedios, que puede modificar de forma manual. De este modo, puede personalizar valores como la oscilación media de temperatura o el cambio porcentual de precipitaciones para obtener probabilidades de lluvia, heladas o sequía y diseñar planes de riego para evitar pérdidas en los cultivos.

Interfaz de la herramienta ClimaSG.

Por ejemplo, si en una estación meteorológica se prevé un incremento de temperatura de 2 grados centígrados, se puede introducir ese valor en el programa para simular cómo sería el clima futuro. “Así, esta herramienta calcularía datos como la probabilidad de precipitación y la temperatura máxima y mínima diarias, útiles para diseñar planes de riego”, explica a la Fundación Descubre el investigador del IAS-CSIC y la Universidad de Córdoba Francisco Villalobos.

Mediante este programa informático, el usuario puede anticipar escenarios climáticos futuros, generando series de hasta 50 años. Además, la herramienta permite generar informes y gráficas que faciliten la comprensión de los resultados obtenidos.

Datos climáticos

Los científicos también destacan que los datos que produce este programa, disponible en abierto y gratuito para dispositivos Windows, sirven para calcular las necesidades de riego, la acumulación de frío en los frutales y la probabilidad de lluvia, entre otras cuestiones. Además, puede emplearse para la enseñanza, para realizar análisis de datos reales o estimaciones climáticas futuras. También resulta útil como herramienta complementaria para la investigación, puesto que la información que anticipa el programa es estadísticamente igual a la que se obtendría en una estación meteorológica.

Rama de olivo lluvia. Foto: Pixabay.

Por ejemplo, este programa calcularía datos climáticos que se podrían complementar con herramientas de simulación de la agricultura. Así, los expertos calcularían el rendimiento agrícola, es decir, la cantidad de producto obtenido.

En el artículo titulado ‘ClimaSG: A weather generator for crop modelling and water requirements studies’ y publicado en Agricultural Water Management, los investigadores explican el proceso de desarrollo del programa. Primero, realizaron un análisis teórico en el que buscaron los principales problemas de los generadores de clima de la actualidad y los mejoraron, por ejemplo, la reducción de extremos en la precipitación.

Desarrollo y evaluación

Después, en base a los datos de más de 4.000 estaciones meteorológicas, desarrollaron modelos matemáticos que permitían simular estos indicadores de forma diaria, en función de la época del año y generar series de hasta 50 años. “Para elaborar el modelo de simulación, empleamos en parte un lenguaje de programación, FORTRAN. Aunque está cayendo en desuso, aún se utiliza en investigaciones científicas y posee mucho valor porque nos permite realizar cálculos muy complejos”, añade Francisco Villalobos.

A continuación, desarrollaron la interfaz, es decir, la parte visual con la que interactúa el usuario, y evaluaron el programa comparándolo con datos de más de 500 estaciones meteorológicas de todo el mundo. Por último, tradujeron los contenidos al español, inglés, francés, y portugués.

De este modo, el programa puede simular condiciones climáticas futuras y elaborar gráficos básicos de probabilidad de precipitaciones, oscilaciones de temperaturas, y heladas, entre otros. Una vez que se introducen los datos, la herramienta genera un archivo descargable que puede emplearse en programas de gestión de datos. De este modo, se extiende su utilidad y se pueden crear, por ejemplo, más gráficas.

De izquierda a derecha: Álvaro López Bernal (UCO), Hanene Mairech (Institut National de la Météorologie, Túnez) y Luca Testi (IAS-CSIC).

Actualmente, los científicos del grupo ‘Relaciones Suelo, Agua, Planta’ se centran en el desarrollo de nuevos modelos de simulación enfocados al olivar. Para ello, evalúan cuestiones como cuánto carbono captura el suelo de estos cultivos, las necesidades de los árboles al cambiarlos de condiciones ambientales (como una zona con más CO2 ) o de temperatura. “Más adelante, podemos perfeccionar el programa añadiendo variables como las enfermedades o plagas que puede sufrir el olivo. De este modo, el agricultor podría decidir con mayor precisión qué acciones tomar y manejar de forma más eficiente su explotación”, comenta Francisco Villalobos.

En paralelo, los investigadores amplían el desarrollo de la app y la versión web 4.0 de FertiliCalc, una herramienta traducida a 91 idiomas, de acceso libre y gratuita para Windows, enfocada a la agricultura y que sirve para calcular la cantidad de fertilizante que necesitan los cultivos.

El desarrollo de ClimaSG ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyectos PID2019-110575RB-I00 y PCI2019-103621). Además, ha recibido apoyo del proyecto OLIVE-MIRACLE del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).

Referencias

Mairech, H.; López-Bernal, Á.; Testi, L. & Villalobos, F. J. (2022). ‘ClimaSG: A weather generator for crop modelling and water requirements studies’. Agricultural Water Management, 271, 107817.

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