Estimación de la temperatura del aire en la alta montaña mexicana mediante un modelo de elevación del terreno: caso del volcán Nevado de Toluca (México) / Estimation of the air temperature in the Mexican high mountains by using of digital elevation model: case of the Nevado de Toluca volcano (Mexico)

Resumen

La carencia de estaciones climatológicas por encima de 3.500 metros sobre el nivel del mar (msnm) en México condiciona que los estudios sobre ecosistemas de alta montaña sean realizados con datos de estaciones cercanas, pero sin considerar la diferencia altitudinal de la temperatura debida al relieve y al gradiente vertical. Por tal razón, se realiza un modelo mensual y anual de la distribución espacial de la temperatura del aire en superficie para el volcán Nevado de Toluca (4.680 msnm) y zonas adyacentes, mediante el uso de un Modelo Digital de Elevaciones y el Gradiente Vertical de la Temperatura Troposférica. Este último se ha obtenido a partir de los valores medios de los elementos meteorológicos de cada una de las estaciones situadas alrededor del edificio volcánico y a diferente altitud entre sí. La precisión del modelo ha sido comprobada mediante las observaciones registradas en una estación climatológica instalada al noroeste de la cima del estratovolcán a 4.283 msnm. En el mapa ráster resultante con resolución espacial de 15 metros por pixel se aprecia que los valores estimados son estadísticamente semejantes a aquellos observados in situ.  Los resultados en el modelo muestran un aceptable grado de exactitud, y éste puede implementarse fácilmente en cualquier zona a cualquier escala temporal, donde la falta de estaciones climatológicas limite o impida el análisis de la relación de la temperatura con los ecosistemas de alta montaña.

L'absence de stations climatologiques au Mexique à plus de 3 500 mètres d'altitude conditionne la réalisation d'études sur les écosystèmes de haute montagne à partir de données provenant de stations à proximité, sans tenir compte de la différence d'altitude en température due au relief et le gradient vertical de celui-ci. Cela a conduit à l'élaboration de ce travail où une modélisation mensuelle et annuelle de la distribution spatiale de la température de l'air au niveau de la surface pour le volcan Nevado de Toluca (4 680 mètres d'altitude) et les zones adjacentes a été réalisée à l'aide d'un modèle altimétrique numérique et du gradient vertical de la température troposphérique; ces derniers ont été obtenus à partir des normales climatiques de chacune des stations situées autour du bâtiment volcanique et à différentes altitudes. La précision du modèle a été vérifiée par des observations enregistrées dans une station météorologique installée au nord-ouest du sommet de la montagne à 4 283 mètres d'altitude. Dans la carte raster résultante avec une résolution spatiale de 15 mètres par pixel, il a été constaté que les valeurs estimées sont statistiquement similaires à celles observées in situ. Les résultats du modèle montrent un degré de précision acceptable, ce qui peut être facilement mis en œuvre dans n'importe quelle zone et à n'importe quelle échelle de temps, lorsque le manque de stations climatologiques limite ou empêche l'analyse de la relation entre la température et les écosystèmes de haute montagne.

The lack of climatological stations above 3,500 meters above sea level (m asl) in Mexico, conditions that the studies on high mountain ecosystems are made with data from nearby stations, but without considering the altitudinal difference of the temperature due to the relief and the vertical gradient of it. This led to the elaboration of this work where a monthly and annual modeling of the spatial distribution of air temperature at the surface level for the Nevado de Toluca volcano (4,680 m asl) and adjacent areas was carried out using a Digital Elevation Model and the Vertical Gradient of the Tropospheric Temperature. The latter having been obtained based on the climatic normals of each of the stations located around the volcanic mountain and at different altitudes. The accuracy of the model has been verified by observations recorded in a weather station installed northwest of the mountain top at 4,283 meters above sea level. In the resulting raster map with spatial resolution of 15 meters per pixel, it was found that the estimated values are statistically similar to those observed in situ. The results in the model show an acceptable degree of accuracy, and this can be easily implemented in any area at any time scale, where the lack of climatological stations limits the analysis of the relationship of air temperature with high mountain ecosystems.