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Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación
en México y Centroamérica
Autores: Agustín Fernández Eguiarte1
Jorge Zavala Hidalgo1 Rosario Romero Centeno1
Ana Cecilia Conde Álvarez2 Rosa Irma Trejo Vázquez3
1Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM 2Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, SEMARNAT
3Instituto de Geografía, UNAM
Colaboradores: Oscar Calderón Bustamante Mónica Anayetzin Mata Cruz
Ángel Valentín Bautista Durán Carolina Ivonne Castelán Hernández
Miguel Ángel Flores Espinosa Dulce Rosario Herrera Moro
Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM
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Contenido
A1.1 Introducción ............................................................................................................................................. 3
A1.1.1 Antecedentes .................................................................................................................................. 3
A1.1.2 Importancia .................................................................................................................................... 4
A1.1.3 Objetivo general ............................................................................................................................. 5
A1.2 Modelos Generales de Circulación .......................................................................................................... 6
A1.3 Forzamientos radiativos y horizontes futuros .......................................................................................... 7
A1.4 Resolución temporal y espacial de los MGC y el ensamble REA ........................................................... 7
A1.5 Climatologías de referencia ..................................................................................................................... 7
A1.5.1 Bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961- 2000 a partir de estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional con control de calidad y efecto topográfico incorporado ............................................ 7
A1.5.2 Bases de datos climáticos mensuales de referencia a partir de datos de la Climatic Research Unit (CRU) para el periodo de 1961-2000 y de la base WorldClim-Global Climate Data para el período 1950- 2000 ..................................................... 13
A1.6 Escenarios de cambio climático ............................................................................................................. 14
A1.6.1 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de cuatro MGC: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3 (Estados Unidos), HADGEM2-ES (Reino Unido), MPI_ESM_LR (Alemania) y del ensamble REA (México) en muy alta resolución espacial (30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico ................................................... 14
A1.6.2 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble REA con resolución espacial de 0.5° x 0.5° ................................................................................ 15
A1.7 Servidor de mapas para la visualización interactiva de bases de datos de escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación ................................................................................................... 16
A1.8 Aplicación web para descargar las bases de datos y los metadatos de los escenarios de cambio climático y de las climatologías de referencia ..................................................................... 16
A1.9 Desarrollo del portal GeoNetwork del estudio ....................................................................................... 17
A1.10 Citas ........................................................................................................................................................ 19
A1.11 Referencias ............................................................................................................................................. 20
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A1.1 Introducción El estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación en México y Centroamérica", es un proyecto que se realizó conjuntamente entre el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) órgano sectorizado en la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), y el Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). El estudio se desarrolló en la Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS, 2015) del CCA de la UNAM, durante el segundo semestre de 2014 y se encuentra publicado en línea Fernández Eguiarte, Trejo Vázquez, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015). A1.1.1 Antecedentes Desde la época de la Revolución Industrial, se ha detectado la tendencia de incremento de la temperatura media del planeta por la actividad humana, lo cual es uno de los indicadores de cambio climático, sin embargo esto es a nivel global por lo cual es necesario tener una aproximación espacial mayor de ese fenómeno. Los escenarios de cambio climático son una representación plausible y a menudo simplificada del clima futuro, basada en un conjunto internamente coherente de relaciones climatológicas, que se construye para ser utilizada de forma explícita en la investigación de las consecuencias potenciales del cambio climático antropogénico, y que sirve a menudo de insumo para las simulaciones de los impactos. Un "escenario de cambio climático" es la diferencia entre un escenario climático y el clima actual. Estos escenarios no son pronósticos climáticos, ya que cada escenario es una alternativa de cómo se puede comportar el clima futuro. Una proyección puede servir como material fuente para un escenario, pero los escenarios en general requieren de información adicional (por ejemplo, condiciones económicas que permiten el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero). Actualmente ya se observan y se seguirán experimentando en las próximas décadas el aumento de la temperatura media general, tanto de los océanos como de la superficie terrestre, el aumento global del nivel medio del mar, entre otros impactos. En la UNIATMOS en el año de 2009, se desarrollaron bases de datos, metadatos y sus correspondientes mapas interactivos de dos ejemplos de Modelos Generales de Circulación (MGC) para los escenarios A2 y B2 con base en 4to Reporte de evaluación (AR4, 2007) del IPCC sobre el cambio climático 2007. Estos ejemplos que fueron estructurados con resolución espacial (30" x 30", aproximadamente 926 m x 926 m) y considerando el efecto topográfico, se encuentran disponibles en la sección de Escenarios de cambio climático del Atlas Climático Digital de México (ACDM) de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015a). En México en el año 2012, se desarrollaron escenarios climáticos regionales; las instituciones que participaron fueron el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, B.C, (CICESE), el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) y Centro de Ciencias de la Atmósfera (CCA, UNAM), en coordinación con el Instituto Nacional de Ecología (INE), ahora Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), financiado por el fondo del Medio Ambiente Mundial (GEF, por sus siglas en inglés) y administrado por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), las cuales llevaron a cabo el estudio "Actualización de Escenarios de Cambio Climático para México como parte de los productos de la Quinta Comunicación Nacional". (Cavazos et al., 2013) y (Quinta Comunicación, 2012).
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En dicho estudio se realizó un análisis regional del periodo histórico y de las proyecciones de 15 modelos de circulación global (MCG) a futuro cercano (2015-2039) y futuro lejano (2075-2099) para el caso de México, que fueron utilizados en el 5º Reporte de Evaluación del Panel Intergubernamental de cambio Climático (IPCC). (AR5, 2014). En la UNIATMOS se seleccionaron tres MGC del estudio: MPI-ESM-LR (Max-Plank Institute), GFDL-CM3 (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory), HADGEM2-ES (Met Office Hadley) que fueron estructurados para tres forzamientos radiativos: RCP2.6, RCP4.5 y RCP8.5. Los horizontes considerados fueron: 2015-2039 (25 años) y 2075-2099 (25 años). La metodología, bases de datos y mapas interactivos de estos ejemplos de escenarios de cambio climático, generados a muy alta resolución espacial (30" x 30", aproximadamente 926 m x 926 m) y que consideran el efecto topográfico, se encuentra disponible y publicada en línea en Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2015b). La climatología base para el período climático 1950-2000 desarrollada por Hijmans, Cameron, Parra, Jones y Jarvis, (2005) se utilizó de referencia en los estudios de cambio climático en México de Conde Álvarez, Estrada Porrúa, Martínez López, Sánchez y Gay García, (2011). Dicha climatología también fue la base de los escenarios disponibles en el ACDM desarrollados a partir del 4AR. Con el propósito de ser consistentes con dichos estudios y bases de datos, se utilizó la misma climatología de referencia en los ejemplos de escenarios de cambio climático para México del 5AR. Con base en los 15 MGC del estudio "Actualización de Escenarios de Cambio Climático para México como parte de los productos de la Quinta Comunicación Nacional", se generó el ensamble ponderado denominado REA (Reliability Ensemble Averaging), mediante la metodología propuesta y desarrollada por Giorgi y Mearns (2001), con el objetivo de dar mayor peso a los MGC que tuvieran mejor desempeño comparativo con las variables observadas en un punto de malla dado, también se empleó el criterio de "convergencia", esto es, que los modelos empleados que dieran resultados similares tendrían mayor peso al construir un ensamble. Los resultados de dicho estudio se despliegan en Cavazos et al. (2013). Los escenarios de cambio climático son proyecciones climáticas bajo los diferentes escenarios de forzamiento radiativo (expresados en W/m2), denominados Trayectorias Representativas de Concentraciones (RCP, por sus siglas en inglés), y que pueden tomar valores de 4.5, 6.0 y 8.5 (RCP4.5, RCP6.0 y RCP8.5). Es importante que los usuarios de los escenarios tengan disponible el ensamble ponderado así como los modelos individuales en una plataforma computacional accesible, para realizar los estudios relacionados con cambio climático, ya sea tomando el REA o bien los modelos individuales. A1.1.2 Importancia El proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación" juega un papel muy importante para la realización de nuevos estudios de cambio climático, ya que se basa en la generación o actualización de los escenarios de cambio climático individuales, que serán un insumo esencial para los estudios de vulnerabilidad y adaptación al cambio climático, los cuales están marcados en los diferentes instrumentos de política como se menciona a continuación:
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El Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 (PND 2013-2018) tiene como finalidad establecer los objetivos nacionales, las estrategias y las prioridades que durante la presente Administración deberán regir la acción del gobierno. Este se encuentra estructurado en cinco ejes fundamentales, uno de ellos es el denominado "México Próspero", el cual se centra en generar certidumbre económica y un entorno que detone el crecimiento de la productividad del país. Este eje fundamental abarca principalmente temas de acceso a insumos productivos, competencia, regulación, infraestructura, fomento económico, desarrollo sustentable y estabilidad macroeconómica. El objetivo 4.4, que consiste en: Impulsar y orientar un crecimiento verde incluyente y facilitador que preserve nuestro patrimonio natural al mismo tiempo que genere riqueza, competitividad y empleo; en la estrategia 4.4.3, Fortalecer la política nacional de cambio climático y cuidado al medio ambiente para transitar hacia una economía competitiva, sustentable, resiliente y de bajo carbono. En la Estrategia Nacional de Cambio Climático (ENCC, 2013) se menciona que la acción global frente al cambio climático es ineludible e impostergable. De acuerdo con la comunidad científica internacional, es necesario que todos los países reduzcan, de manera conjunta y decidida, las emisiones de gases y compuestos de efecto invernadero para evitar que los efectos se agraven. Para México, este desafío conlleva problemas sociales, económicos y ambientales que ya afectan a su población, infraestructura, sistemas productivos y ecosistemas. Esta Estrategia en su Apartado 6. Adaptación a los efectos del cambio climático, A1: Reducir la vulnerabilidad y aumentar la resiliencia del sector social ante los efectos del cambio climático, en la línea de acción A1.1: Fortalecer la identificación y atención de zonas, asentamientos y grupos sociales prioritarios para la reducción de la vulnerabilidad y el aumento de resiliencia de los asentamientos humanos en zonas rurales, urbanas y costeras. A2: Reducir la vulnerabilidad y aumentar la resiliencia de la infraestructura estratégica y sistemas productivos ante los efectos del cambio climático, en las líneas de acción A2.1: Desarrollar y fortalecer evaluaciones periódicas de vulnerabilidad para cada sector productivo y difundirla a productores y tomadores de decisiones, y en la línea de acción A2.2: Integrar en programas productivos existentes, criterios de adaptación al cambio climático. El Programa Institucional del Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático 2014-2018 (INECC, 2014), se basa en las atribuciones del INECC establecidas en la Ley General de Cambio Climático (LGCC, 2012). Define cuatro líneas estratégicas, entre las que se encuentra la "Vulnerabilidad y Adaptación al Cambio Climático". Entre los temas prioritarios está el de la modelación y prospectivas socioambientales y del cambio climático, el cual es un tema complejo en términos científicos, que demanda el uso de escalas de tiempo extensas (20, 50, 100 años) y el manejo de una alta incertidumbre para la estimación de sus impactos en diferentes sectores económicos. Por ello, es indispensable el desarrollo de modelos que permitan la mejora en el diseño y evaluación de las políticas e iniciativas para contribuir a la adaptación y la mitigación al cambio climático. A1.1.3 Objetivo general El objetivo general del proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación", fue el desarrollo, incorporación y disponibilidad de información que permita la actualización de los escenarios de cambio climático, considerando diferentes Modelos Generales de Circulación con datos mensuales para las variables de temperatura (promedio, máxima y mínima) y precipitación, que sirvan como insumo para la elaboración de estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación al cambio climático.
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A1.2 Modelos Generales de Circulación El proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación" se desarrolló considerando quince Modelos Generales de Circulación del Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5, 2013) propuestos en el reporte de la Quinta Comunicación Nacional de México ante la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (Quinta Comunicación, 2012). Dichos escenarios fueron originalmete referidos al período 1961-2000 de la base climática Climatic Research Unit (CRU, 2015) y homogeneizados a la resolución espacial de 0.5° x 0.5°, conforme a Cavazos et al. (2013). El ensamble ponderado Reliability Ensemble Averaging (REA) de Cavazos et al. (2013) se generó considerando los quince MGC, mediante el método desarrollado por Giorgi y Mearns, (2001). En el proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación", se trabajaron todos y cada uno de los 15 Modelos individuales de Circulación General, así como el propio ensamble REA. A continuación se indica el nombre de los Modelos, así como la institución y país en donde se generaron.
MODELO INSTITUCIÓN País BCC_CSM1 Beijing Climate Center, China Meteorological Administration China CAnESM Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (CCCma Canadá CNRMCM5 Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM-CERFACS) Francia CSIRO_Mk3 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) Australia GFDL_CM3 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) Estados Unidos GISS_E2_R NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA-GISS) Estados Unidos HADGEM2_ES Met Office Hadley Centre (MOHC) Reino Unido INM Russian Institute for Numerical Mathematics Rusia IPSLcm5a_lr Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) Francia
MIROC_esm Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo), National Institute for Environmental Studies, and Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
Japón
MIROC_ESM_CHEM Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo), National Institute for Environmental Studies, and Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
Japón
MIROC5 Atmosphere and Ocean Research Institute (The University of Tokyo), National Institute for Environmental Studies, and Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (MIROC)
Japón
MPI_ESM_LR Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M) Alemania MRI_CGCM3 Meteorological Research Institute (MRI) Japón NCC_NorESM1 Bjerknes Centre for Climate Research,Norwegian Meteorological Institute (NCC) Noruega REA INECC (IMTA, CCA-UNAM Y CICESE) México
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A1.3 Forzamientos radiativos y horizontes futuros El término “forzamiento radiativo” ha sido utilizado por el IPCC con el sentido específico de un proceso que altera el balance energético del sistema climático global o parte de él. Los forzamientos radiativos o Trayectorias Representativas de Concentraciones (RCP´s por sus siglas en inglés) expresados en W/m2 que se consideraron para cada uno de los 15 MGC y el ensamble REA del proyecto "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación", fueron los siguientes:
• RCP 4.5 (emisiones bajas) • RCP 8.5 (emisiones altas)
Los horizontes que seleccionados para cada uno de los 15 MGC: • Futuro cercano (2015-2039) • Futuro medio (2045-2069) • Futuro lejano (2075-2099)
Para el ensamble REA, los horizontes considerados, fueron: • Futuro cercano (2015-2039) • Futuro lejano (2075-2099)
A1.4 Resolución temporal y espacial de los MGC y el ensamble REA La resolución temporal para los 15 MGC y el ensamble REA, fue mensual. La resolución espacial para los 15 MGC y el ensamble REA se estructuró en celdas de 0.5° x 0.5° (aproximadamente 55 km x 55 km). Para una selección de cuatro MGC y el ensamble REA, fueron estructurados con una resolución espacial de 30" x 30” (aproximadamente 926 m x 926 m), para los cuales se incorporó el efecto de la topografía. Los cuatro MGC seleccionados, son los siguientes:
• MPI-ESM-LR (Alemania) • GFDL-CM3 (Estados Unidos) • HADGEM2-ES (Reino Unido) • CNRM (Francia)
A1.5 Climatologías de referencia A1.5.1 Bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961- 2000 a partir de estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional con control de calidad y efecto topográfico incorporado La climatología de referencia utilizada para los cuatro MGC estructurados con resolución espacial de 30" x 30”, se generó a partir de datos climáticos observados en el período 1961-2000, en más de 5,000 estaciones de la base climática diaria del Servicio Meteorológico Nacional, a las cuales se aplicó un control de calidad y a cuya climatología de referencia se incorporó el efecto de la topografía.
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Para las regiones contiguas de Centroamérica y sur de Estado Unidos, se utilizó como climatología de referencia la base climática WorldClim - Global Climate Data (WorldClim, 2015). Las metodologías desarrolladas para el procesamiento y control de calidad de base climatológica diaria del Servicio Meteorológico Nacional (SMN, 2015), actualizada en julio de 2012 y consultada en junio de 2014, corresponden a las publicadas en el artículo "Metodologías empleadas en el Atlas Climático Digital de México para la generación de mapas de alta resolución" de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2014).
Tomado de Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, (2012)
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MES
Estaciones con T.
máxima
Estaciones con T.
mínima
Estaciones con
precipitación Ene 5060 5058 5029 Feb 5057 5057 5030 Mar 5054 5054 5032 Abr 5054 5054 5030 May 5052 5052 5029 Jun 5059 5059 5034 Jul 5055 5055 5030 Ags 5065 5065 5039 Sep 5068 5068 5035 Oct 5061 5062 5037 Nov 5063 5063 5031 Dic 5063 5063 5032
Número de estaciones climatológicas de la base diaria del Servicio Meteorológico Nacional con períodos de registro no continuos en el período 1961-2000
Períodos de registro de estaciones meteorológicas Tomado de Fernández et al. (2012)
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Períodos de registro de estaciones meteorológicas Tomado de Fernández el al. (2012)
Períodos de registro de estaciones meteorológicas Tomado de Fernández et al. (2012)
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Los datos diarios de las estaciones meteorológicas se procesaron para obtener promedios mensuales de temperatura máxima y mínima, así como los valores de la precipitación acumulada mensual para cada una de las estaciones meteorológicas, considerando para la precipitación solo las estaciones que tienen más del 90% de datos diarios por mes. Se obtuvieron las diferencias entre los promedios mensuales de temperatura y precipitación acumulada mensual de cada estación, y el valor correspondiente en la superficie climática mensual promedio de la base WorldClim-Global Climate Data (1950-2000), documentada por Hijmans et al. (2005), la cual considera el efecto topográfico conforme a la base Shuttle Radar Topography Mission (SRTM, 2015) de 90 m de resolución espacial e interpola superficies climáticas a muy alta resolución espacial (926 m x 926 m). Del conjunto de diferencias se eliminaron las estaciones cuyos valores resultaron por encima o por debajo de la media ± 2 desviaciones estándar para cada variable en su mes correspondiente.
Temp. Máxima Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes # Est Media DesvEst # Est Media DesvEst Ene 5060 -0.06595 1.453186 4799 -0.05668 0.689882 Feb 5057 -0.09992 1.444091 4783 -0.08054 0.693815 Mar 5054 -0.11818 1.441133 4790 -0.06947 0.707649 Abr 5054 -0.13452 1.63057 4785 -0.07397 0.739674 May 5052 -0.0894 1.60907 4757 -0.02807 0.719973 Jun 5059 -0.07729 1.614932 4766 -0.03966 0.713047 Jul 5055 -0.10969 1.560825 4792 -0.06495 0.693574
Ago 5065 -0.115 1.524145 4810 -0.08663 0.682535 Sep 5068 -0.08353 1.513013 4808 -0.0419 0.678651 Oct 5061 -0.09173 1.416597 4794 -0.06441 0.656628 Nov 5063 -0.04418 1.40971 4789 -0.01532 0.670003 Dic 5063 -0.03227 1.416566 4798 -0.03222 0.676607
Temperatura máxima. Diferencias antes y después del control de calidad
Temp. Mínima Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes # Est Media DesvEst # Est Media DesvEst Ene 5058 -0.11665 2.134344 4819 -0.14693 1.701807 Feb 5057 -0.24381 2.118486 4807 -0.30444 1.677832 Mar 5054 -0.20786 2.091923 4791 -0.23636 1.629383 Abr 5054 -0.42236 2.118379 4807 -0.44468 1.640796 May 5052 -0.28181 2.033919 4785 -0.26279 1.529556 Jun 5059 -0.35829 1.958275 4793 -0.31815 1.391128 Jul 5055 -0.34228 1.860911 4778 -0.28818 1.26143
Ago 5065 -0.35131 1.847018 4796 -0.31156 1.259877 Sep 5068 -0.37939 1.793815 4810 -0.34171 1.263316 Oct 5062 -0.32403 1.886603 4796 -0.31818 1.384353 Nov 5063 -0.1183 2.075926 4806 -0.13206 1.608278 Dic 5063 -0.06538 2.134715 4813 -0.09123 1.673252
Temperatura mínima. Diferencias antes y después del control de calidad
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Precipitación Diferencias antes del control de calidad Diferencias después del control de calidad
Mes # Est Media DesvEst # Est Media DesvEst Ene 5029 1.333304 16.49946 4847 0.537994 8.971505 Feb 5030 0.388676 12.57111 4837 -0.29871 6.279781 Mar 5032 0.065817 12.27354 4848 -0.47154 5.920172 Abr 5030 0.081741 14.20339 4819 -0.64628 7.396086 May 5029 -2.02732 23.51253 4818 -2.79208 12.75933 Jun 5034 -4.34788 42.54529 4870 -4.29135 25.41993 Jul 5030 -3.28462 51.29793 4806 -4.88798 29.61837
Ago 5039 0.068814 51.52128 4879 -1.68619 30.48239 Sep 5035 -5.62668 52.60997 4847 -6.56931 31.11647 Oct 5037 -1.26855 35.81596 4798 -2.4121 19.39985 Nov 5031 1.76144 20.85207 4832 0.497996 10.09258 Dic 5032 1.416504 17.78258 4826 0.074866 8.810048
Precipitación. Diferencias antes y después del control de calidad
Media y desviación estándar de las diferencias antes y después del control de calidad
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Con la finalidad de cuantificar la mejoría de la calidad de los datos antes y después del control de calidad, se calculó la media y la desviación estándar mensual de las diferencias de las variables antes y después del control de calidad. El siguiente gráfico muestra que la media de la temperatura máxima mejoró y que prácticamente se conservó igual en los otras variables, sin embargo en la desviación estándar se aprecia una notable mejoría en las tres variables. Con los datos de las estaciones climatológicas que pasaron el control de calidad, se interpolaron matrices de 5,520 columnas por 3,600 renglones para obtener celdas de 30" x 30", las cuales se sumaron a las correspondientes climatologías de Hijmans et al. (2005) para de esta forma complementar las áreas adyacentes al territorio mexicano. Las celdas correspondientes a la porción marina del área de estudio, comprendida entre las coordenadas geográficas 5° a 35° de latitud norte y 121° a 75° de longitud oeste, tienen la bandera:-9999 que implica "no data". Las bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961-2000 a partir de estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional con control de calidad se estructuraron en formatos GeoTIFF y txt georreferenciados, y las unidades de las variables consideradas son: °C para la temperatura, mm para la precipitación y porcentaje para porcentaje de cambio de precipitación. A1.5.2 Bases de datos climáticos mensuales de referencia a partir de datos de la Climatic Research Unit (CRU) para el periodo de 1961-2000 y de la base WorldClim-Global Climate Data para el período 1950- 2000 Las bases de datos mensuales de referencia generadas a partir de los datos climatológicos de la Climatic Research Unit (CRU) estructurados en formato "NetCDF", con resolución espacial original de 0.5° x 0.5° (aprox. 55 km x 55 km) para el período 1961-2000, se procesaron a partir de los 480 meses de datos que comprende el período de 40 años. Se recortaron los dominios originales para ajustarlos al dominio del estudio comprendido entre los 5° y 35° de latitud norte y los 121° y 75° de longitud oeste. Con los datos recortados se calcularon los promedios mensuales de temperatura máxima, promedio, mínima y de precipitación. Las nuevas bases de datos climáticas de referencia se georreferenciaron y se estructuraron en formatos GeoTIFF y txt con una resolución espacial de 0.5° x 0.5°. La base climatológica WorldClim-Global Climate Data, disponible en formatos "bil" y "GRID", con resolución espacial original de 30" x 30" (aproximadamente 962 m x926 m) se recortó al dominio geográfico del estudio para posteriormente generar las correspondientes climatologías de referencia de promedios mensuales de temperatura máxima, promedio, mínima y de precipitación, con resolución espacial de 30" x 30", en formatos GeoTIFF y txt.
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A1.6 Escenarios de cambio climático
A1.6.1 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de cuatro MGC: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3 (Estados Unidos), HADGEM2-ES (Reino Unido), MPI_ESM_LR (Alemania) y del ensamble REA (México) en muy alta resolución espacial (30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico Para cuatro Modelos Generales de Circulación: CNRMCM5 (Francia), GFDL_CM3 (Estados Unidos), HADGEM2-ES (Reino Unido), MPI_ESM_LR (Alemania) y el ensamble REA (México) se obtuvieron los correspondientes incrementos de cambio restando a cada MGC su correspondiente climatología de referencia. En el caso del ensamble REA se obtuvieron restando el propio ensamble a la climatología de referencia del CRU. Los incrementos de cambio se calcularon para cada una de las 4 variables consideradas (temperatura máxima, mínima, y promedio en °C, así como de precipitación promedio mensual en mm) para sus respectivos RCP´s y horizontes considerados. Adicionalmente para los cuatro MGC y el ensamble REA, se calculó el porcentaje de cambio de precipitación mensual multiplicando por 100 el incremento de cambio de precipitación mensual y luego dividiéndolo entre la climatología mensual de referencia correspondiente. En las celdas en que la climatología de referencia tuvo valor de cero, se reemplazó por el valor uno, para evitar la división entre cero. El porcentaje de cambio de precipitación mensual se generó con relación a la climatología mensual de referencia correspondiente para cada MGC y el ensamble REA, referidas anteriormente, sin embargo los incrementos de cambio se obtuvieron a partir de las climatologías de cada uno de los MGC y el REA. Debido a esto, en algunos meses resultaron valores por debajo de -100%, los cuales se ajustaron a -100% por no tener sentido físico. Los arreglos matriciales resultantes de incremento de cambio, con resolución espacial original de 0.5° x 0.5°, no se interpolaron, se subdividieron en arreglos de 30" x 30" con el objeto de conservar los valores de los datos originales de cada MGC en las nuevas mallas de alta resolución espacial y para hacerlos simétricos en número de columnas y renglones con las bases de datos climáticas mensuales de referencia para el período 1961-2000. Los nuevos arreglos matriciales de incremento de cambio, se sumaron a las correspondientes climatologías mensuales de referencia para el período 1961-2000 con control de calidad y que consideran el efecto topográfico, generadas a partir de estaciones climatológicas del Servicio Meteorológico Nacional, para de esta forma generar las bases de datos mensuales de las variables de cambio climático de los cuatro MGC: CNRMCM5, GFDL_CM3, HADGEM2-ES Y MPI_ESM_LR, georreferenciadas en formatos GeoTIFF y txt, en muy alta resolución espacial (30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico incorporado en las correspondientes climatologías mensuales de referencia. La topografía del territorio es un factor muy importante que no es tomado en cuenta en los MGC y RCP´s, pero que si está considerado en las climatologías de referencia generadas con base en las estaciones climatológicas diarias del Servicio Meteorológico Nacional. Al sumar los incrementos de cambio de los MGC seleccionados a las correspondientes climatologías, se incorpora el efecto topográfico y se obtiene una mejor alternativa de distribución espacial de la variable de cambio climático considerada.
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Para el ensamble REA se realizó un procedimiento similar pero utilizando la climatología de referencia de la base climatológica WorldClim-Global Climate Data, para de igual forma generar las bases de datos mensuales de las variables de cambio climático del REA, georreferenciadas en formatos GeoTIFF y txt, en muy alta resolución espacial (30" x 30") y que consideran el efecto del relieve topográfico incorporado en las correspondientes climatologías mensuales de referencia. A1.6.2 Metodología para generar las bases de datos mensuales de escenarios de cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble REA con resolución espacial de 0.5° x 0.5° Para integrar las bases de datos mensuales de las variables de escenarios de cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble REA, se realizó el recorte de dichos archivos al área de estudio del presente estudio, es decir la comprendida entre las coordenadas geográficas 5° a 35° de latitud norte y 121° a 75° de longitud oeste. También se calculó el promedio mensual de precipitación en mm de la base climatológica del CRU, para el período 1961-2000, con el objeto de determinar para cada uno de los 15 MGC y para el ensamble REA, el porcentaje de cambio de la precipitación en relación a dicha climatología. Las bases de datos se encuentran estructuradas matrices de 92 columnas por 60 renglones para obtener celdas de 0.5° x 0.5°. Las celdas correspondientes a la porción marina del área de estudio, tienen la bandera "-9999" que implica "no data". Las unidades de las variables consideradas son: °C para la temperatura, milímetros para la precipitación y porcentaje para porcentaje de cambio de precipitación. Para calcular el porcentaje de cambio de precipitación mensual, en relación a la climatología promedio mensual de la base climatológica del CRU, se multiplico por 100 el incremento de cambio de precipitación mensual y se dividió entre la climatología mensual correspondiente del CRU. En las celdas en que el CRU tiene valor de cero, se reemplazó por el valor uno, para evitar la divisor cero y que el resultado fuera infinito. El porcentaje de cambio de precipitación mensual se generó con relación a la climatología mensual correspondiente del CRU, sin embargo los incrementos de cambio se obtuvieron a partir de las climatologías de cada uno de los MGC y el REA. Debido a esto, en algunos meses resultaron valores por debajo de -100%, los cuales se ajustaron a -100% por no tener sentido físico. Las bases de datos de escenarios de cambio climático de 15 Modelos Generales de Circulación y del ensamble REA, se estructuraron para sus correspondientes RCP´s y horizontes, en archivos con formatos GeoTIFFy txt georreferenciados, con resolución espacial de 0.5° x 0.5°.
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A1.7 Servidor de mapas para la visualización interactiva de bases de datos de escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación Con base en los desarrollos del Sistema de Información de la Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS, 2015) del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM, denominado Atlas Climático Digital de México (Fernández Eguiarte, Zavala Hidalgo y Romero Centeno, 2015c) y en sus antecedentes temáticos sobre escenarios de cambio climático, se generó un nuevo Sistema de Información (Servidor de Mapas) para incorporar y visualizar en forma interactiva y mediante Internet, las bases de datos generadas en el estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación". El nuevo sistema de Fernández et al. (2015) permite la visualización interactiva de 7,464 bases de datos producto del estudio.
Ejemplo de visualización en el sistema interactivo A1.8 Aplicación web para descargar las bases de datos y los metadatos de los escenarios de cambio climático y de las climatologías de referencia En el Servidor de mapas del estudio se encuentra las opción denominada "Bases de datos", la cual es una aplicación web para descargar en archivos compactados, las 14,928 bases de datos de escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia del estudio en archivos GeoTIFF y txt georreferenciados . De igual forma, mediante la opción "Bases de datos" se pueden acceder y descargar los metadatos correspondientes. Se estructuraron 622 metadatos en el estándar internacional ISO/TS 19139:2007 Geographic Information Metadata XML schema implementation (ISO/TS 19139, 2010) que contienen la documentación de las bases de datos, de los escenarios de cambio climático y de climatologías de referencia del estudio.
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Aplicación web para la selección y descarga interactiva de las bases de datos y metadatos A1.9 Desarrollo del portal GeoNetwork del estudio GeoNetwork Open Source (GeoNetwork, 2014) es una aplicación desarrollada en código abierto para administrar información geoespacial o georreferenciada que permite la edición de metadatos, funciones de búsqueda, la descarga de los datos y la visualización interactiva de mapas mediante el servicio de mapas en la red denominado Web Map Service (WMS, 2015) que es un estándar internacional del Open Geospatial Consortium (OGC, 2015).y con los que es posible generar visualizaciones en el sistema Google Earth en formato Keyhole Markup Language (KML, 2015) que de igual forma es un estándar internacional de la OGC. El portal del estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación", se encuentra incorporado en la Netherlands Coordination Office (NCO, 2015) for the United Nations Spatial Data Infrastructure (UNSDI, 2015). El portal GeoNetwork del estudio pone a disposición de los interesados en general en acceso libre y gratuito 14, 928 bases de datos climáticas y de cambio climático conjuntamente con sus respectivos metadatos
GeoNetwork es una aplicación en código abierto para administrar información georreferenciada que permite la edición de matadatos, funciones de búsqueda, la descarga de los datos y la visualización interactiva de bases de datos mediante el servicio de mapas en la red denominado Web Map Service (WMS, 2015).
Mediante el sistema GeoNetwork también es posible visualizar las bases de datos en el sistema Google earth en formato (KML, 2015)
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El 4 de diciembre de 2014 se publicó en el Diario Oficial de la Federación, el acuerdo sobre la Norma Técnica para el acceso y publicación de Datos Abiertos de la Información Estadística y Geográfica de Interés Nacional (Norma Técnica, 2014) que en sus dos primeros artículos indica los siguiente:
Artículo 1.- La presente Norma tiene por objeto establecer las disposiciones para que los Conjuntos de Datos en el marco del Servicio Público de Información Estadística y Geográfica, generados y administrados por las Unidades del Estado, se pongan a disposición como Datos Abiertos, con el propósito de facilitar su acceso, uso, consulta, reutilización y redistribución para cualquier fin.
Artículo 2.- Las disposiciones de la presente Norma serán de observancia general y obligatoria para las Unidades del Estado que generen, produzcan o administren Información de Interés Nacional de conformidad con lo dispuesto por la Ley del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica.
El portal GeoNetwork del estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación" , fue desarrollado mediante metadatos estructurados conforme al estándar internacional: ISO 19139 Geographic information Metadata XML schema, el cual supera ampliamente los requerimientos mínimos de la Norma Técnica recientemente publicada y coloca al estudio en la vanguardia nacional en materia de Datos Abiertos.
Portal GeoNetwork del estudio "Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación"
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Visualización de bases de datos mediante el servicio de mapas Web Map Service (WMS) en el Portal GeoNetwork del estudio
Un metadato es un archivo de información que incorpora las características fundamentales de los datos. Describe el quién, qué, dónde, por qué y cómo de la información. Los metadatos geoespaciales deben contener los siguientes elementos: título, resumen, medio de publicación y dominio geográfico de los datos, así como atributos, etiquetas y definiciones de la base de datos. Son utilizados para documentar la información digital geográfica georreferenciada, como son los archivos de sistemas de información geográfica, las bases de datos geoespaciales y las imágenes satelitales. Las bases de datos del presente estudio se encuentran estructuradas conforme al estándar internacional: ISO/TS 19139:2007 Geographic information Metadata XML schema implementation (ISO/TS 19139, 2010), el cual deriva del ISO 19115, Geographic Information – Metadata (ISO/TS 19115, 2003) pero incorporando el esquema xml para poder ser utilizado en la descripción, validación e intercambio de la información (interoperabilidad) mediante su incorporación en el sistema GeoNetwork.
A1.10 Citas Si utiliza los datos o materiales gráficos de la presente obra, le sugerimos los refiera de la siguiente forma: “Nombre del mapa o de los datos respectivos”, en: Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., Romero Centeno, R., Conde Álvarez, A. C. y Trejo Vázquez, R.I (2015). Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación. Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Reserva al Título: INDAUTOR en trámite. Obtenido de: http://atlasclimatico.unam.mx/AECC/servmapas/
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A1.11 Referencias Cavazos, T., Salinas, J. A., Martínez, B., Colorado, G., De Grau, P., Prieto González, R., . . . Bravo, M. E. (2013).
Actualización de escenarios de cambio climático para México como parte de los productos de la Quinta Comunicación Nacional. Obtenido de http://escenarios.inecc.gob.mx
Climatic Research Unit. (2015). Climatic Research Unit (CRU), University of East Anglia (UEA). Obtenido de http://www.cru.uea.ac.uk/cruhome
Conde Álvarez, A. C., Estrada Porrúa, F., Martínez López, B., Sánchez, Ó., y Gay García, C. (2011). Regional climate change scenarios for México. Atmósfera, 24(1), 125-140. ISSN 0187-6236. http://www.journals.unam.mx/index.php/atm/article/view/23806
Coupled Model Intercomparison Project Phase 5. (2013). Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Obtenido de http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/
Estrategia Nacional de Cambio climático. (2013). Diario Oficial de la Federación 03/06/2013, Secretaría de Gobernación (SEGOB). Obtenido de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5301093&fecha=03/06/2013
Fernández Eguiarte, A., Romero Centeno, R., y Zavala Hidalgo, J. (2014). Metodologías empleadas en el Atlas Climático Digital de México para la generación de mapas de alta resolución. GEOACTA, 39(1), 165-173. ISSN 1852-7744. http://uniatmos.atmosfera.unam.mx/geoacta/XII_Eguiarte_et_al_SI_GES.pdf
Fernández Eguiarte, A., Trejo Vázquez, R. I., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015). Actualización de los escenarios de cambio climático para estudios de impactos, vulnerabilidad y adaptación. Obtenido de Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales, Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático. INDAUTOR en trámite. http://atlasclimatico.unam.mx/AECC/servmapas/
Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2012). Atlas Climático de México y Áreas Adyacentes. Volúmen 1 (Primera ed., Vol. 1). México. Obtenido de Centro de Ciencias d la Atmósfera. Universidad Nacional Autónoma de México, Servicio Meteorológico Nacional. Comisión Nacional del Agua. ISBN: 978-607-02-3314-2: http://atlasclimatico.unam.mx/ACM/
Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015a). Atlas Climático Digital de México, Ejemplos de escenarios de cambio climático del 4to reporte de evaluación del IPCC. Obtenido de http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/f_escenarios.html#ModelosGlobales4ta
Fernández eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015b). Ejemplos de modelos y escenarios de la 5a Comunicación Nacional de México para la Convención Marco de Naciones Unidas para el Cambio Climático. Obtenido de Atlas Climático Digital de México: http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/f_escenarios.html#ModelosGlobales5ta
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Fernández Eguiarte, A., Zavala Hidalgo, J., y Romero Centeno, R. (2015c). Atlas Climático Digital de México. Obtenido de Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS): http://uniatmos.atmosfera.unam.mx/ACDM/
Fifth Assessment Report (AR5). (2014). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Obtenido de http://www.ipcc.ch/report/ar5/
Fourth Assessment Report (AR4). (2007). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Obtenido de http://ipcc.ch/report/ar4/
GeoNetwork Open Source. (2014). GeoNetwork Open Source Version 2.10.3. Obtenido de http://geonetwork-opensource.org/
Giorgi, F., y Mearns, L. O. (2002). Calculation of Average, Uncertainty Range, and Reliability of Regional Climate Changes from AOGCM Simulations via the ‘‘Reliability Ensemble Averaging’’ (REA) Method. Journal of Climate, 15, 1141-1158. DOI: 10.1175/1520-0442(2002)015<1141:COAURA>2.0.CO;2 http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/1520-0442(2002)015%3C1141%3ACOAURA%3E2.0.CO%3B2
Hijmans, R. J., Cameron, S. E., Parra, J. L., Jones, P. G., y Jarvis, A. (2005). Very High Resolution Interpolated Climate Surfaces For Global Land Areas. International Journal Of Climatology, 25(15), 1965-1978. DOI: 10.1002/joc.1276. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/joc.1276/pdf
ISO 19115:2003 Geographic Information Metadata. (2003). ISO 19115:2003 Geographic Information Metadata. Obtenido de http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=26020
ISO/TS 19139:2007 Geographic information Metadata XML schema implementation. (2010). ISO/TS 19139:2007 Geographic information Metadata XML schema implementation. Obtenido de http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=32557
Keyhole Markup Language. (2015). Keyhole Markup Language. Open Geospatial Consortium. Obtenido de http://www.opengeospatial.org/standards/kml
Ley General de Cambio Climático. (2012). Diario Oficial de la Federación 06/06/2012, Secretaría de Gobernación (SEGOB). Obtenido de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5249899&fecha=06/06/2012
Netherlands Coordination Office. (2015). Netherlands Coordination Office (NCO) for the United Nations Spatial Data Infrastructure (UNSDI). Obtenido de http://www.unsdi.nl/index.php
Open Geospatial Consortium. (2015). Open Geospatial Consortium (OGC). Obtenido de http://www.opengeospatial.org/
Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 Gobierno de la República. (2013). Plan Nacional de Desarrollo 2013-2018 Gobierno de la República. Obtenido de http://pnd.gob.mx/
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Programa Institucional. Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático 2014-2018. (2014). Diario Oficial de la Federación 30/04/2014, Secretaría de Gobernación (SEGOB). Obtenido de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5342858&fecha=30/04/2014
Quinta Comunicación Nacional ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. (2012). Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) (Primera ed.). México: Grupo Communicare, S.C. http://unfccc.int/resource/docs/natc/mexnc5s.pdf
Servicio Meteorológico Nacional. (2015). Servicio Meteorológico Nacional (SMN), Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). Obtenido de Climatología diaria: http://smn.cna.gob.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=42&Itemid=75
Shuttle Radar Topography Mission. (2015). Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Obtenido de National Aeronautics and Space Administration (NASA): http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales. (2015). Unidad de Informática para las Ciencias Atmosféricas y Ambientales (UNIATMOS), Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México. Obtenido de http://atlasclimatico.unam.mx/atlas/Docs/unidad.html
United Nations Spatial Data Infrastructure. (2015). Netherlands Coordination Office for the United Nations Spatial Data Infrastructure, Geonetwork Portals. Obtenido de http://www.unsdi.nl/geonetwork/portals/index.php
Web Map Service. (2015). Web Map Service Interface Standard. Open Geospatial Consortium. Obtenido de http://www.opengeospatial.org/standards/wms
WorldClim - Global Climate Data. (2015). WorldClim - Global Climate Data. Obtenido de http://www.worldclim.org/