GRUPO INTERNO DE TRABAJO LEVANTAMIENTO DE SUELOS Y...

METODOLOGÍA

ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA APLICADA A LEVANTAMIENTO DE SUELOS

GRUPO INTERNO DE TRABAJO LEVANTAMIENTO DE SUELOS Y APLICACIONES AGROLÓGICAS

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Fecha Mayo de 2018

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TABLA DE CONTENIDO

No. de pág.

1. OBJETIVO Y ALCANCE 1

2. NORMAS TÉCNICAS O RELACIONADAS 1

3. GLOSARIO 2

4. RECOMENDACIONES 4

5. DESARROLLO 4

5.1 ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA APLICADA A LOS LEVANTAMIENTOS DE SUELOS 4

5.1.1. Etapa precampo 5

5.1.1.1. Temperatura media anual 6

5.1.1.2. Evapotranspiración total anual (ETP) 7

5.1.1.3. Precipitación total anual (P) 8

5.1.1.4. Mapa de zonificación climática aplicada a los levantamientos de suelos 8

5.1.1.5. Balance hídrico (BH) 10

5.1.2. Etapa de campo 11

5.1.3. Etapa poscampo 12

5.1.3.1. Balances hídricos ajustados 12

5.1.3.2 Ajustes a características de enclaves 13

5.1.3.3 Armonización de clima ambiental 14

6. ANEXOS 16

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1. OBJETIVO Y ALCANCE Definir las actividades para realizar la zonificación climática aplicada a levantamiento de suelos de las áreas de estudio solicitadas por los diferentes grupos internos de trabajo de la Subdirección de Agrología. Esta metodología aplica para los funcionarios y contratistas que ejecuten labores relacionadas con la elaboración y actualización de la zonificación climática de la Subdirección de Agrología 2. NORMAS TÉCNICAS O RELACIONADAS

Agualimpia, Y. & Castro, C. (2015). Propuesta metodológica para la zonificación climática de los suelos a diferente escala en Colombia, con fines de manejo sostenible del territorio. Fase I. Grupo de investigación del Programa Gestión Ambiental y Servicios Públicos (PROGASP), auspiciado por el Centro de investigaciones de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, D.C.

Allen, R., Pereira, L., Raes, D., & Smith, M. (2006). Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos (Vol. Nº 56). Roma: Estudio FAO Riego y Drenaje 56.Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. FAO.

Castro, C. & Agualimpia, Y. (2017). Definición de las zonas morfoclimáticas de Colombia: un aporte a la correlación entre el clima ambiental y el régimen climático del suelo. Ponencia en el Cuarto Congreso Internacional de Agua y Ambiente. Ciencia y tecnología para el desarrollo sostenible. 26 y 27 de octubre de 2017. Congreso de la República. Grupo PROGASP. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Memorias en extenso en proceso de publicación. Resumen corto consultado http://goo.gl/zcPsFQ

Ceballos, A. P., & López, J. (2010). Delimitación de áreas adecuadas para cultivos de alternativa: una evaluación multicriterio-sig. Terra latinoamericana, 28(2), 109-118.

Cifuentes, A. (2016). Evaluación de diferentes métodos de interpolación para la variable precipitación en el departamento de Caldas – Colombia. Universidad de Manizales, Facultad de Ciencias e Ingeniería.

FAO. (1998). Evapotranspiración del cultivo. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Roma

Hargreaves, G.H. & Samani, Z.A., (1985). Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied Eng. in Agric., 1(2): 96-99.

IDEAM, (2005). Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia. Atlas climatológico de Colombia. Bogotá, Colombia.

IGAC, (2018). Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Guía para levantamiento de suelos s.p. GIT Levantamientos de suelos y aplicaciones agrológicas, Subdirección de Agrología. Bogotá, Colombia.

IGAC, (2018). Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Instructivo para la elaboración del balance hídrico superficial s.p. GIT Levantamientos de suelos y aplicaciones agrológicas, Subdirección de Agrología. Bogotá, Colombia.

Monteith, J.L. & Unsworth, M.H. (1990). Principles of Environmental Physics, 2nd ed., Edward Arnold, Londres.

OMM, (1989). Calculation of monthly and annual 30-year standard normals. Prepared by a meeting of experts, Washington, DC, USA. marzo de 1989. Organización Meteorológica Mundial, WCDP Nº. 10, OMM, Ginebra. OMM (2007) Programa mundial de datos y vigilancia del clima, WMO/TD No. 1377, Ginebra, Suiza.

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OMM, (2007). Programa mundial de datos y vigilancia del clima, WMO/TD No. 1377. OMM. (2011). Guía de prácticas climatológicas, OMM-Nº 100, https://www.wmo.int/pages/index_es.html Ginebra, Suiza.

OMM, (2011) Guía de Prácticas Climatológicas, OMM-Nº 100, https://www.wmo.int/pages/index_es.html Ginebra, Suiza.

Smith, M. (1992). CROPWAT: A computer program for irrigation planning and management (No. 46). Food & Agriculture Org.

3. GLOSARIO

Agua aprovechable Altura de agua que retiene un suelo homogéneo entre los contenidos de agua de capacidad de campo y punto de marchitez permanente, descontando el contenido de fragmentos de roca del suelo.

Albedo Porcentaje de radiación que cualquier superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre la misma.

Anomalía climática Diferencia entre el valor registrado de las variables climáticas y su promedio (normal climatológica).

Cambio climático Modificación del clima que ha tenido lugar respecto de su historial a escala regional y global.

Capacidad de almacenamiento

Capacidad de retener agua o humedad en el suelo, luego de saturación o de haber sido mojado abundantemente y después dejado drenar libremente.

Capacidad de campo

Capacidad máxima que el suelo puede retener, medida a las 48 horas después de una lluvia o riego. En laboratorio se evalúa a una tensión entre 10 y 33 KPa.

Clima Conjunto fluctuante de las condiciones atmosféricas, caracterizado por los estados y evoluciones del cambio del tiempo, durante un periodo de tiempo y un lugar o región dados. Promedio de las condiciones meteorológicas.

Climatología Estudio del clima, sus variaciones, condiciones extremas y su influencia en varias actividades, sobre todo (aunque no exclusivamente) en los ámbitos de la salud, la seguridad y el bienestar humano.

Constante psicométrica

Variable que involucra el módulo de la pendiente de la curva de enfriamiento por evaporación debido a las propiedades termodinámicas del aire húmedo.

Elemento climático Cualquiera de las propiedades o condiciones de la atmósfera que, tomadas en conjunto, particularizan el estado físico del tiempo o del clima en un lugar y en un momento o período cronológicos determinados

Enclave Lugar con características climáticas diferentes a las de su entorno.

Estaciones meteorológicas

Lugar donde se hace observación y medición puntual de los diferentes parámetros meteorológicos usando instrumentos apropiados, con el fin de establecer el comportamiento atmosférico en las diferentes zonas.

Evaporación potencial

Cantidad de vapor de agua que puede ser emitida desde una superficie libre de agua.

Evapotranspiración Suma de las cantidades de agua evaporada desde el suelo y transpirada por las plantas.

https://www.wmo.int/pages/index_es.html

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https://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

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Evapotranspiración potencial

Cantidad máxima de agua que se pierde por una capa continúa de vegetación que cubra todo el terreno cuando es ilimitada la cantidad de agua suministrada al suelo.

Evapotranspiración real

Cantidad de agua perdida por el complejo planta – suelo en las condiciones meteorológicas, edafológicas y biológicas existentes.

Factor climático Condiciones físicas (que no sean los elementos climáticos) que controlan el clima (latitud, altura, distribución de tierra y mar, topografía y corrientes oceánicas).

Fluctuaciones climáticas

Cambios en la distribución estadística usual utilizada para describir el estado del clima.

Índice climático Caracterización numérica de un clima en función de los elementos climáticos principales.

Índice de humedad Indicador expresivo de las relaciones existentes entre la precipitación o aporte de agua y la evapotranspiración potencial, como expresión de la demanda de agua ejercida por el medio.

Modelo digital del terreno (DEM)

Representación de las elevaciones sobre un terreno, incluyendo las plantas y los edificios.

Normal climatológica Medida utilizada, con el propósito de representar el valor promedio de una serie continua de observaciones de una variable climatológica, se utiliza para definir y comparar el clima y generalmente representa el valor promedio de una serie continua de mediciones de una variable climatológica durante un período de por lo menos 30 años.

Punto de marchitez Punto de humedad mínima en el cual una planta no puede seguir extrayendo agua del suelo y no puede recuperarse de la pérdida hídrica, aunque la humedad ambiental sea saturada.

Radiación solar Fenómeno físico debido a la emisión de energía por parte del sol en forma de radiaciones electromagnéticas.

Régimen de humedad del suelo

Hace referencia a la presencia o ausencia de agua disponible o aprovechable para la planta en el suelo o en alguno de sus horizontes, durante periodos específicos del año; se considera que el suelo está seco cuando el agua está retenida a una tensión mayor a 1500kPa, y se considera que tiene agua disponible para las plantas cuando la humedad edáfica se encuentra retenida entre 0 y menos de 1500 kPa de tensión.

Tipos climáticos Climas que poseen algunos componentes esenciales semejantes, se presentan en sectores aislados dentro de diferentes zonas climáticas. Por ejemplo, el clima húmedo, puede aparecer tanto en la zona tropical como en la templada o en la fría.

Transpiración Pérdida de agua liberada hacia la atmósfera a través de las estomas de las plantas.

Variabilidad climática Fluctuaciones observadas en el clima durante períodos de tiempo relativamente cortos.

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Variables climáticas Son las principales variables físicas como: temperatura, presión, humedad, precipitación y viento, que definen el estado de la atmósfera a través de sus valores medios y combinaciones se establecen las características climáticas.

Zona morfoclimática Conjunto de agentes geológicos, mecanismos y procesos, por el que se caracteriza, una región determinada sobre la superficie terrestre y determina las variaciones en el clima regional.

Zonificación Climática

División de los climas de la tierra en un sistema mundial de regiones contiguas, cada una de las cuales está caracterizada por una homogeneidad relativa de los elementos climáticos. Las clasificaciones se basan en los elementos, como la temperatura y la lluvia, estos se relacionan con los factores climáticos.

4. RECOMENDACIONES Usar datos actualizados de las variables climáticas, de acuerdo con la normal climatológica vigente y consultar a las entidades que tengan información de estaciones meteorológicas para aumentar la densidad de la información. Revisar bases de datos que contengan información estimada de variables climáticas a través de sensores remotos para la zona de estudio. Hacer una revisión de los datos según las sugerencias de la OMM (2007) tales como: durante la preparación de la información meteorológica en escala diaria, revisar que contenga al menos el 70% de los datos de un mes, de lo contrario ese mes no se contempla. Para evaluar los datos en escala mensual, estos deben cumplir con el mismo criterio de porcentaje y no se incluye un año que no cumpla con el criterio, finalmente, para generar el promedio multianual, para el uso de la serie de datos de una estación, se considera que al faltar más del 30% de los datos la estación se desprecia. Antes de desplazarse a campo, los funcionarios y/o contratistas deben preparar toda la información necesaria a fin de no incurrir en demoras y/o gastos adicionales de correo u otros. Los funcionarios y/o contratistas responsables deben velar porque dentro del material preparado para salir a campo, se utilice la información reciente y actualizada (fotos, imágenes de satélite, cartografía básica, unidades climáticas, entre otros). 5. DESARROLLO La presente metodología utiliza la representación de unidades climáticas fundamentales en la definición de los ambientes edafogenéticos. Se involucran variables de evapotranspiración potencial, temperaturas medias y extremas y precipitación total anual, caracterizadas por sus series históricas de las estaciones meteorológicas en Colombia. Los datos de las series de datos son la base para generar las capas ráster de las variables en mención y calcular la relación perdida / ganancia de agua, mediante el índice de humedad definido en la guía para levantamiento de suelos (IGAC, 2018). El resultado (zonificación climática) es validado mediante el uso del mapa de cobertura de la tierra en su versión oficial publicada por el IDEAM con fecha más reciente disponible y a la escala de trabajo conforme al nivel definido en el estudio de suelos. 5.1. ZONIFICACIÓN CLIMÁTICA APLICADA A LOS LEVANTAMIENTOS DE SUELOS En la elaboración de la zonificación climática se deben realizar en las fases de precampo, campo y poscampo, cada una de éstas con actividades pertinentes al proceso, como se presenta en la figura 1.

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Figura 1. Esquema resumen de la metodología para generar la zonificación climática aplicada a los estudios de suelos. 5.1.1. Etapa Precampo En esta etapa se obtiene la información y se elabora la cartografía temática de zonificación climática aplicada a los levantamientos de suelos. El primer paso consiste en definir el área de trabajo y solicitud de las series de datos de las variables climáticas que puedan tener las diferentes entidades encargadas de las estaciones meteorológicas en la zona de estudio. De acuerdo con la información que se pueda recopilar, es fundamental revisar el proceso de control de calidad según la fuente de la información, conforme a las directrices de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). El objetivo del control de calidad es verificar si el valor de un dato notificado es representativo de la medición que se pretendía efectuar y no se ha visto afectado por factores no relacionados con el mismo (OMM, 2011).

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Los datos de las estaciones meteorológicas de la zona de estudio deben confrontarse con la información climática obtenida por sensores remotos, para mejorar el detalle del mapa de zonificación climática, especialmente en zonas con baja densidad de estaciones. Para generar zonificación climática se puede obtener en escala diaria, mensual o anual. En todos los casos el objeto es estimar los promedios multianuales de las variables climáticas, la diferencia radica en el uso de la información para el cálculo de los balances hídricos que requieren mayor detalle. El formato de todas las variables climáticas procede originalmente de la entidad encargada de las estaciones meteorológicas, por lo tanto, para su manejo se debe revisar la correspondencia de los metadatos y sus descriptores que provienen con los datos; para garantizar la adecuada manipulación del dato y evitar errores de transcripción. A partir de los insumos obtenidos se debe generar información tipo ráster de las variables temperatura media anual, evapotranspiración potencial anual y precipitación total anual, para obtener el vector final del mapa de zonificación climática; a continuación, se detallan los procedimientos a realizar para el cálculo de cada una de las variables en mención: 5.1.1.1. Temperatura media anual

La fuente principal para la elaboración del mapa de temperatura son los datos medidos en la red de estaciones meteorológicas instaladas por las entidades encargadas y el uso de un modelo matemático (regresión lineal) entre la temperatura y la altura sobre el nivel del mar, dada la correlación lineal entre estas variables (Agualimpia y Castro, 2015). Para mejorar su cálculo se debe tener en cuenta la escala del estudio de suelos que se va a realizar, acorde con las siguientes consideraciones:

En estudios generales (1:100.000) el uso de un modelo de regresión lineal con la información de todo el país es suficiente.

En estudios semidetallados (1:50.000 y 1:25.000) se debe realizar un modelo de regresión lineal por cada vertiente, asumiendo la diversidad de factores climáticos y su interacción con el comportamiento de la temperatura en Colombia, para ello, se recomienda el uso de las ecuaciones generadas para catorce regiones que presentan similitud en su condición morfoclimática, que se presentan en el cuadro 1 de acuerdo con Castro y Agualimpia (2017). Así, en la medida que se tenga mayor información o cambio de la normal climatológica, se recomienda ajustar el modelo matemático según las regiones propuestas (Tabla 1).

Tabla 1. Ecuaciones de los modelos de regresión lineal, por zonas morfoclimáticas

Fuente: Castro y Agualimpia (2017)

UNIDAD MORFOCLIMÁTICA

REGIÓN R2 REGRESIONES

1 AMAZONIA 0.73 Temp amb = 26.727 + (-0.005*dem)

2 ORINOQUIA 0.83 Temp amb = 27,425 + (-0.0052*dem)

3 ORIENTAL - ORIENTAL 0.99 Temp amb = 28,040 + (-0.0058*dem)

4 ORIENTAL-OCCIDENTAL 0.98 Temp amb = 29,711 + (-0.0061*dem)

5 MACIZO CENTRAL 0.99 Temp amb = 30,136 + (-0.0064*dem)

6 VALLE DEL MAGDALENA 0.98 Temp amb = 28,601 + (-0.0057*dem)

7 OCCIDENTAL-ORIENTAL 0.98 Temp amb = 30,062 + (-0.0064*dem)

8 OCCIDENTAL-OCCIDENTAL 0.78 Temp amb = 27,541 + (-0.0055*dem)

9 ANDEN PACIFICO 0.94 Temp amb = 27,015 + (-0.005*dem)

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UNIDAD MORFOCLIMÁTICA

REGIÓN R2 REGRESIONES

10 CENTRAL-ORIENTAL 0.91 Temp amb = 28,375 + (-0.005*dem)

11 GUAJIRA 0.97 Temp amb = 28,338 + (-0.0081*dem)

12 SIERRA NEVADA DE STA

MARTA 0.99 Temp amb=29,097+(-0,0063*dem)

13 CARIBE OCCIDENTAL 0.82 Temp amb =27,542 +(-0,0057*dem)

14 CARIBE ORIENTAL 0.83. Temp amb =27,668 +(-0,0056*dem)

DEM : Modelo digital de elevación

Con las ecuaciones generadas mediante la regresión lineal, se realiza el proceso digital para modelar la temperatura media, para ello se usa el modelo digital de elevación (DEM) de mayor resolución, según disponibilidad del insumo, así, mediante álgebra de mapas se genera el ráster de temperatura media por cada zona morfoclimática, el cual se reclasifica según los rangos de temperatura media, referenciada en la guía para levantamiento de suelos (IGAC, 2018). Finalmente, se analizan los pisos térmicos encontrados con los factores climáticos de la zona de estudio. 5.1.1.2. Evapotranspiración total anual (ETP). El ráster de ETP también se calcula usando álgebra de mapas, de acuerdo al concepto de Evapotranspiración de referencia o evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), acorde a las recomendaciones de la FAO (1998) en las que se manifiesta que se debe realizar a partir de un cultivo hipotético con una altura asumida de 0,12 m, con resistencia superficial de 70 s/m, un albedo de 0,23 y que representa a la evapotranspiración de una superficie extensa de pasto verde de altura uniforme, creciendo activamente y adecuadamente regado por unidad de tierra (Allen et al., 2006). Según la disponibilidad de información, la ETo se estima a partir del método FAO Penman –Monteith (Monteith & Unsworth, 1990) cuyos datos climáticos son: radiación solar, temperatura, humedad del aire y velocidad del viento, de acuerdo con la ecuación 1.

Ecuación 1

Donde:

ETo = evapotranspiración de referencia (mm/día)

= Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 dia-1)

= Radiación extraterrestre (mm dia-1)

G = flujo del calor de suelo (MJ m-2 dia-1)

T = temperatura media del aire a 2 m de altura (°C)

u2 = velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1)

es = presión de vapor de saturación (kPa)

ea = presión real de vapor (kPa)

es - ea = déficit de presión de vapor (kPa)

= Pendiente de la curva de presión de vapor (kPa °C-1)

= Constante psicométrica (kPa °C-1)

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Cuando los datos climáticos no se encuentren disponibles la ETo, debe expresarse en términos de las temperaturas de acuerdo con la ecuación 2 de Hargreaves & Samani (1985).

Ecuación 2

Donde la radiación extraterrestre (Ra) está en función de la latitud, la época del año y la hora del día. Los valores de Ra a lo largo del año para diversas latitudes se presentan en el Anexo 1. Según Allen et al. (2006) cuando no se tiene disponibilidad de datos meteorológicos de radiación solar, humedad relativa o velocidad del viento, estos deberían ser estimados usando los procedimientos que se detallan en su guía para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos (FAO, 1998). Al aplicar la Ecuación 2 en cada nueva zona, se debe verificar la validez de sus resultados comparándolos con estimaciones de la ecuación de FAO Penman - Monteith (Ecuación 1) en estaciones meteorológicas donde se dispone de datos de radiación solar, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento. A partir de la selección de la ecuación de ETP, el procedimiento a seguir corresponde a la elaboración del ráster, mediante algebra de mapas, donde se debe revisar la distribución espacial e interacción de elementos y factores del clima como el viento, el relieve entre otros. 5.1.1.3. Precipitación total anual (P). Al igual que en el mapa de temperatura, los puntos de partida para realizar el mapa de precipitación son los valores de la red meteorológica de las entidades encargadas, que tengan estaciones en la zona de estudio donde se realizará el levantamiento de suelos. Esta información debe incluir técnicas de interpolación y agrupación estadística, así como analizar el uso de datos de precipitación estimada por sensores remotos, que dependerá a su vez de la zona de estudio, la densidad y la distribución de las estaciones meteorológicas. Se recomienda interpolar la información a través del método de la distancia ponderada promedio (IDW), el cual tiene la ventaja de ser exacto (Bosque, 1992; Eastman, 1997; citados en Ceballos & López, 2010), es decir, el resultado de la interpolación reproduce en los puntos de muestra, exactamente sus valores originales y se considera importante que conserve el dato, dado que posteriormente se utilizará para el cálculo del balance hídrico por estación. Al respecto autores como Ceballos & López, (2010) manifiestan que a diferencia de las técnicas geoestadísticas de interpolación en IDW no se considera la variabilidad espacial de los datos, por lo que pueden tener sesgos, (Ceballos & López, 2010). Por su parte, Cifuentes (2016), argumenta que el método IDW permite mantener las superficies de acuerdo con la ubicación de las estaciones y existe menos variabilidad en la predicción, mayor suavizado, presentando mejor ajuste a zonas donde la topografía no es plana, característico de la zona Andina. 5.1.1.4. Mapa de zonificación climática aplicada a los levantamientos de suelos Una vez categorizados los dos elementos meteorológicos principales para la clasificación climática (ETP y precipitación), se realiza una intersección espacial entre las dos capas ráster, cuyo resultado es el Índice de Humedad (Figura 2).

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Figura 2. Esquema de los procedimientos digitales para generar la capa de zonificación climática aplicada a suelos. El índice categoriza la humedad de la zona y la temperatura los pisos térmicos, al relacionar estos dos resultados se obtienen las unidades climáticas, que se clasifican según la metodología de Caldas – Holdridge, modificada por el IGAC (2014) (Tabla 2), lo que conlleva al mapa de zonificación climática aplicada al levantamiento de suelos. Sin embargo, el clima ambiental debe correlacionarse con el régimen de humedad del suelo; dado que éste régimen responde a una dinámica temporal de las variables climáticas y a la capacidad de retención de humedad del suelo dadas sus propiedades físicas, por lo cual, se hace necesario estimar este comportamiento a través de un balance hídrico que incluya las variables mencionadas, procedimiento que se presenta en el numeral 5.1.1.5.

Tabla 2. Variables utilizadas en la clasificación Caldas – Holdridge adaptación IGAC (2018)

UNIDAD CLIMÁTICA Relación ETP/

precipitación

Temperatura

(º C) CGO Símbolo Denominación

Z c-A Cálido, árido >8

>24

Y c-SA Cálido, semiárido 8-4

X c-MS Cálido, muy seco 4-2

W c-S Cálido, seco 2-1

V c-H Cálido, húmedo 1-0.5

U c-MH Cálido, muy húmedo 0.5-0.25

T c-P Cálido, pluvial 0.25-1.25

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UNIDAD CLIMÁTICA Relación ETP/

precipitación

Temperatura

(º C) CGO Símbolo Denominación

S m-MS Templado, muy seco >2

18-24

R m-S Templado, seco 2-1

Q m-H Templado, húmedo 1-0.5

P m-MH Templado,, muy húmedo 0.5-0.25

O m-P Templado, pluvial 0.25-1.25

N f-MS Frío, muy seco 2

12-18

M f-S Frío, seco 2-1

L f-H Frío, húmedo 1-0.5

K f-MH Frío, muy húmedo 0.5-0.25

J f-P Frío, pluvial 0.25-1.25

I mf-S Muy Frío, seco 2-1

8-12 H mf-H Muy Frío, húmedo 1-0.5

G mf-MH Muy Frío, muy húmedo 0.5-0.25

F mf-P Muy Frío, pluvial 0.25-0.125

E ef-H Extremadamente frío, húmedo y muy húmedo

1-0.25 4-8

D ef-P Extremadamente frío, pluvial 0.25-0.125

C s-MH Subnival, muy húmedo 0.5-0.25 1.5-4

B s-P Subnival, Pluvial 0.25-0.125

A N Nival - <1.5

Fuente: IGAC, 2018

5.1.1.5. Balance hídrico (BH).

El contenido de agua en el suelo, se estima a partir de la dinámica de las variables edafoclimáticas, sin embargo, debido a la baja disponibilidad de información, éste balance no involucra valores de infiltración, percolación, consumo de las plantas y escorrentía.

El balance se estima en forma diaria, decadal o mensual, de acuerdo con la información disponible o según la escala del levantamiento de suelos. Este balance considera como parámetros de entrada la ETP, determinada por la ecuación de Penman – Montheith (Ecuación 1) o la ecuación FAO – Penman (Ecuación 2); la precipitación promedio, involucrada como una fracción de la precipitación total utilizada para satisfacer las necesidades de agua del cultivo de acuerdo a las ecuaciones establecidas en Smith (1992) y la capacidad de almacenamiento en el suelo, para la cual en etapa pre-campo se asume un valor hipotético de 100 mm.

Los elementos mencionados permiten estimar las perdidas en el almacenamiento de agua del suelo a una tasa proporcional, dependiendo de la capacidad almacenada. Estas pérdidas se calculan cuando la lluvia es insuficiente para cubrir la demanda de agua, según se menciona a continuación:

Si la (Precipitación (P) – Evapotranspiración (ETP))> 0; Es posible un aporte de agua al suelo, en caso de que éste tenga capacidad de almacenamiento, si no puede contener más agua, el aporte se cuantifica como “escorrentía”. Si (P – ETP) <0; el suelo perderá este mismo volumen de agua de acuerdo con la reserva acumulada en el periodo anterior, hasta cuando termine su reserva. Una vez termine el volumen no satisfecho se denominará “déficit”, (IDEAM, 2005).

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De esta manera, la dinámica de las variables edafoclimáticas en el balance hídrico se estima de acuerdo a las directrices de la Subdirección de Agrología del Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC, encontrando como fluctúa el almacenamiento de agua en el suelo durante el año; para relacionar su comportamiento con el régimen de humedad que corresponda. 5.1.2. Etapa de Campo La fase de campo permite validar el mapa de zonificación climática de acuerdo a lo observado en suelos y vegetación para ajustar y mejorar la calidad de la información. La calidad de la zonificación climática aplicada a levantamiento de suelos depende de la densidad y distribución de las estaciones meteorológicas en la zona de estudio y errores inherentes al modelo, es por ello que la representación cartográfica se valida y enriquece con la labor que realizan los reconocedores de suelos en el campo. Así, las variables que determinan si hay correspondencia cartográfica del clima y la realidad morfología del suelo y la presencia de especies vegetales indicadoras del clima son: temperaturas a 50 cm de profundidad y a 120 cm de la superficie, bajo cubiertas vegetales, para lo que es necesario anotar la hora de registro e identificar las especies vegetales con el acompañamiento de un dendrólogo. Se recomienda, un muestreo por unidad climática donde se observa la vegetación por posición geomorfológica, densidad, tipo de crecimiento, tamaño de hoja, espinas, entre otros que se consideren propias de la zona. La información debe estar acompañada con su respectivo registro fotográfico de la estructura vegetal, georreferenciada, dato de altitud y hora de la observación, como se presenta en la figura 3.

Figura 3. Toma de datos de temperatura y reconocimiento de los factores climáticos. Fotografía: Carlos

Castro y Diana Guzmán, septiembre de 2015.

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5.1.3. Etapa Poscampo La etapa poscampo contempla tres fases relacionados con análisis de los resultados de laboratorio, recolección de información en campo y edición del mapa de zonificación climática si es pertinente, como se resume a continuación:

Se generan balances hídricos ajustados,

Ajustes a características de enclaves

Armonización de clima ambiental.

De esa manera, los procedimientos a seguir para realizar los ajustes de la capa de zonificación se realizan según el modelo que se presenta en la figura 4.

Figura 4. Modelo de ajuste representado por la cartografía del clima con suelo y vegetación 5.1.3.1. Balances hídricos ajustados En primer lugar se debe analizar los resultados del laboratorio (densidad aparente, contenido de humedad del suelo a capacidad de campo y punto de marchitez, profundidad del horizonte y contenidos

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fragmentos gruesos de roca mayor al 10%) de las muestras de suelo que servirán para mejorar el conocimiento de la capacidad de almacenamiento de agua (lámina de agua total) de una unidad de tierra y por lo tanto, revisar si los regímenes de humedad del suelo corresponden a un cambio en la provincia de humedad ambiental o específicamente a la dinámica del suelo para almacenar agua. Asi, en una provincia de humedad ambiental, se puede encontrar mas de un regimen de humedad del suelo y no se procede al cambio del mapa de zonficación climática. Para calcular la lámina de agua total (L) hasta una determinada profundidad se procede según las directrices de la subdirección de agrología del Instituto Geográfico Agustín Codazzi Instructivo, que indican que para tal fin se divide el perfil del suelo en horizontes y se calcula la lámina de agua en cada uno (l). De tal manera que L estará dada por la suma de las láminas parciales (l). El valor de L ingresará al balance hídrico en el cual se calculan las pérdidas en el almacenamiento del suelo a una tasa proporcional, dependiendo de la fracción de agua almacenada. 5.1.3.2. Ajustes a características de enclaves

Al revisar los resultados de los balances hídricos y descartar que haya más de un régimen de humedad del suelo en una misma provincia de humedad ambiental, se procede a revisar enclaves o zonas que difieren de la capa de zonificación climática elaborada en la etapa de precampo. Para la revisión, las evidencias u observaciones de campo se hacen relevantes al correlacionarse con la vegetación (o la actividad humana) y sirven para justificar los cambios en la cartografía de las unidades climáticas. De esta manera, el número de observaciones consistentes con la aplicación del modelo de zonificación climática da una idea de la variación o ajuste a hacer en la metodología de acuerdo con el un porcentaje de la información recolectada en campo. Las observaciones que no correspondan a la información del mapa definen la zona de estudio para analizar los pisos térmicos, las provincias de humedad y los ajustes que tengan lugar en la interpolación de la información digital como se muestra en la Figura 5, observaciones no consistentes marcadas definidas en la leyenda con “x”.

Figura 5. Observaciones tomadas en campo

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Con una zona de interés para modificar la cartografía de zonificación climática, los ajustes deben argumentarse con los datos de temperaturas tomados en campo, el tipo de vegetación y suelos encontrados, así, en el ejemplo de la Figura 6 la delimitación de la unidad climática templado seco, se modificó por la cobertura, donde se evidencia herbazal denso de tierra firme correspondientes a provincias de humedad secas, sumado a que no existe una estación meteorológica que pueda caracterizar la zona, lo que conlleva al ajuste fundamentado en el cambio de vegetación.

Figura 6. Delimitación de enclave seco, por cobertura vegetal

5.1.3.3. Armonización de clima ambiental

Para delimitar el cambio en la cartografía de zonificación climática, se debe solicitar al GIT de Interpretación mediante memorando interno de tramitación o correo electrónico la información correspondiente de la zona de estudio referente con: Cobertura de la tierra e imágenes satelitales, y el concepto del profesional experto en cobertura vegetal. Un ejemplo de ello se presenta en la figura 7 que muestra información de cobertura de la tierra sobre la imagen de satélite, las áreas en tonos azules en la imagen de satélite corresponden a coberturas de herbazales denso, vegetación que se desarrolla en áreas que no están sujetas a períodos de inundaciones, las cuales pueden presentar o no elementos arbóreos y/o arbustivos dispersos (CLCC. 2010). Los tonos marrones a naranja describen vegetación abundante de tipo arbóreo que se asocia a mayores condiciones de humedad y a partir de la delimitación de la cobertura se podrá modificar la capa de zonificación climática (Figura 8)

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Figura 7. Ejemplo de identificación de cobertura vegetal, mediante imágenes satelitales

Figura 8. Capa de zonificación climática, modificada

Finalmente, es necesario socializar el resultado con los profesionales que hacen control de calidad en campo y editar el mapa, según corresponda.

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6. ANEXOS

° Anexo 1. Radiación solar extraterrestre en mm/día

ELABORÓ SUBDIRECCIÓN DE AGROLOGÍA

Diana Marcela Guzmán Lugo

Lady Marcela Rodríguez Jiménez

Ana María del Rosario Palacino

Nancy Leiva Gutiérrez

Carlos Enrique Castro Méndez

Édison Chacón Pardo

REVISÓ METODOLÓGICAMENTE GRUPO INTERNO DE TRABAJO DESARROLLO ORGANIZACIONAL

Mónica Rosania Sandoval Araque

VERIFICÓ TÉCNICAMENTE GRUPO INTERNO DE LEVANTAMIENTOS DE SUELOS Y

APLICACIONES AGROLÓGICAS.

Napoleón Ordoñez Delgado

VALIDO Y APROBÓ SUBDIRECTOR DE AGROLOGÍA

Germán Darío Álvarez Lucero

OFICIALIZÓ OFICINA ASESORA DE PLANEACIÓN

Andrea del Pilar Moreno Hernández

ANEXO 1

RADIACIÓN SOLAR EXTRATERRESTRE EN MM/DÍA


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HEMISFERIO NORTE HEMISFERIO SUR

Latitud Ene Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

14 12,2 13,5 14,7 15,6 15,7 15,6 15,6 15,5 15 13,8 12,5 11,8 16,6 16,2 15,3 13,6 12 11,1 11,4 12,8 14,5 15,8 16,2 16,3

12 12,6 13,8 14,9 15,5 15,5 15,3 15,3 15,4 15,1 14,1 12,9 12,2 16,4 16,2 15,4 13,9 12,3 11,5 11,8 13,1 14,7 15,8 16,2 16,3

10 13 14,1 15,1 15,5 15,3 15,1 15,1 15,3 15,1 14,3 13,2 12,7 16,1 16 15,4 14,1 12,7 11,9 12,2 13,4 14,8 15,7 16 16,1

8 13,4 14,4 15,2 15,4 15,1 14,8 14,9 15,2 15,2 14,5 13,6 13,1 15,9 15,9 15,5 14,3 13 12,2 12,5 13,6 14,9 15,7 15,8 15,8

6 13,8 14,6 15,3 15,3 14,9 14,6 14,7 15,1 15,2 14,7 13,9 13,4 15,6 15,8 15,5 14,5 13,3 12,6 12,9 13,9 15 15,6 15,6 15,5

4 14,1 14,9 15,3 15,3 14,7 14,3 14,4 14,9 15,2 14,9 14,2 13,8 15,3 15,6 15,5 14,7 13,6 13 13,2 14,1 15,1 15,5 15,3 15,2

2 14,4 15,1 15,4 15,1 14,4 14 14,1 14,7 15,2 15,1 14,5 14,2 15,1 15,5 15,5 14,9 13,9 13,3 13,5 14,4 15,1 15,4 15,1 14,9

0 14,8 15,3 15,5 15 14,2 13,6 13,8 14,6 15,2 15,3 14,8 14,5 14,8 15,3 15,5 15 14,2 13,6 13,8 14,6 15,2 15,3 14,8 14,5

Fuente: (Allen, et al., 2006)

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