Cambios en la verificación de las predicciones emitidas por el Centro de Pronósticos del Tiempo del Instituto de Meteorología de Cuba

Dirección y fuerza del viento

Temperaturas extremas

El rango de permisibilidad de los pronósticos de temperatura según Carnesoltas (1993)Carnesoltas (1993). Manual de la Vigilancia Meteorológica Nacional. Vol I: Sistema Nacional de Predicción Meteorológica. Academia de Ciencias de Cuba, Instituto de Meteorología INSMET. Ciudad de la Habana, Cuba, 127 p., eran de 1.5 ºC, el cual se incrementó a ± 2 ºC desde finales de la década del 90 y hasta mediados del 2016. A partir de agosto del mismo 2016, entró en vigencia una nueva modificación de los rangos prefijados, que consideraron la época del año y la región del país. De esta manera, en el período lluvioso el pronóstico de temperatura se considera correcto cuando los valores de temperatura máxima como la mínima no excedan en 1.5 ºC el valor pronosticado.

Por su parte, en el período poco lluvioso el año, desde Pinar del Río hasta Ciego de Ávila rige el ± 3.0 ºC y en las estaciones desde Camagüey hasta Guantánamo, el ± 2.5 ºC. En el período poco lluvioso del año, el pronóstico de la temperatura máxima se considera correcto cuando los valores reales no excedan en 2.5 ºC el valor pronosticado en todas las estaciones del país. Así mismo, los pronósticos de temperatura se consideran correctos cuando se cumplen en más del 70 % de las estaciones de la región y un 50 % desde la segunda mitad de los años 90.

Nubosidad y precipitación

En cuanto a la nubosidad y la lluvia, puede decirse que han sido variables con muy pocas modificaciones de los criterios empleados para la verificación de ambos. Y es que la terminología a pronosticar, los rangos de octavos de cielo cubierto y el porciento de estaciones que reportaron lluvia han permanecido constantes desde 1993 hasta la fecha.

La precipitación sólo se verificó en sus inicios en los pronósticos del CenPro mientras que en los grupos/departamentos de pronósticos provinciales se incluyó desde febrero de 2017. Para ello las lluvias se consideraron aisladas cuando se reporta precipitación en menos del 30 % de las estaciones de la región, algunas entre el 30 y 60 % y numerosas en más del 60 % del área.

También se dieron los primeros pasos para la verificación de la nubosidad y la lluvia utilizando la estimación de la nubosidad y las áreas con lluvia sobre Cuba a partir de las imágenes del satélite GOES-E. El procedimiento de estimación de la nubosidad de (Trujillo, 2011Trujillo, G. (2011). Estimación de la cobertura nubosa sobre Cuba a partir de las imágenes del satélite GOES-E. Tesis presentada en opción al Título de Licenciado en Meteorología. Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas InSTEC. La Habana, Cuba, 57 p.), fue optimizado por (Trujillo et. al., 2017Trujillo, G., Ballester, M. & Sánchez, A.L. (2017). Método para verificar los pronósticos de cobertura nubosa y porcentaje de área cubierta por lluvia. Informe de Resultado Científico, Resultado 2, Proyecto Sistema de Verificación de los Pronósticos del Tiempo a corto plazo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 106 p.) para aquella nubosidad en imágenes infrarrojas con niveles de grises comparables con la superficie terrestre en el horario nocturno. Esta información se combinó con la temperatura más baja reportada por las estaciones meteorológicas de superficie que integran una región dada. (Trujillo et. al., 2017Trujillo, G., Ballester, M. & Sánchez, A.L. (2017). Método para verificar los pronósticos de cobertura nubosa y porcentaje de área cubierta por lluvia. Informe de Resultado Científico, Resultado 2, Proyecto Sistema de Verificación de los Pronósticos del Tiempo a corto plazo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 106 p.) empleó las imágenes visibles de 1 km de resolución, el infrarrojo cercano de 3.9 µm y el infrarrojo de 10.7 µm.

De manera análoga, el estudio de (Trujillo et. al., 2017Trujillo, G., Ballester, M. & Sánchez, A.L. (2017). Método para verificar los pronósticos de cobertura nubosa y porcentaje de área cubierta por lluvia. Informe de Resultado Científico, Resultado 2, Proyecto Sistema de Verificación de los Pronósticos del Tiempo a corto plazo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 106 p.) agrupó también los resultados alcanzados por (Quevedo, 2012Quevedo, J.L. (2012). Estimación de las áreas de lluvia sobre Cuba a partir de las imágenes VIS e IR obtenidas del satélite GOES-E. Tesis presentada en opción al Título de Licenciado en Meteorología. Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas InSTEC. La Habana, Cuba, 53 p.) para la estimación de la lluvia sobre Cuba, la cual establece una relación entre la presencia o ausencia de lluvia con los niveles de grises de las imágenes VIS e IR y parámetros estadísticos derivados de ellos. El algoritmo diseñado es aplicable para todo el año, con validez para el periodo de 11:45 a 22:15 UTC.

El algoritmo diseñado para la nubosidad resultó confiable para todo el año, confianza que disminuye ante casos de nieblas densas, en las noches muy frías con poca nubosidad de la temporada invernal y cuando hay altas concentraciones de contaminantes atmosféricos. Por su parte, el de la precipitación, sobrestima la lluvia en las áreas de nublados con topes fríos y la subestima en aquellas áreas donde predominan los nublados relacionados con la convección poco profunda.

Ninguno de los dos algoritmos llegó a implementarse en tiempo real debido a la entrada en línea del satélite GOES-16. No obstante, llegaron a realizarse algunas pruebas con la verificación de la nubosidad a partir de la estimación por el método propuesto. Sin embargo, la data utilizada se correspondió con días o situaciones meteorológicas muy puntuales. Debido a la diferencia del enfoque entre un pronóstico de nubosidad a ser verificado por las estaciones meteorológicas y las de un pronóstico verificado por las imágenes de satélite, se capacitó al personal del Centro Meteorológico Territorial la Habana-Artemisa-Mayabeque y desde el 2016 se elabora un pronóstico “especial” de nubosidad y lluvia para ser verificado por las imágenes de satélite.

Otros elementos de interés

En el periodo 1993 -2020 también se introdujeron cambios en la metodología de verificación de los que se tiene conocimiento por entrevista con compañeros con experiencia en la actividad. Dentro de ellos se encuentran:

Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo (Portela, 2000bPortela, M.A. (2000b). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”., 2004Portela, M.A. (2004). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”.)

El Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo desarrollado por (Portela, 2000bPortela, M.A. (2000b). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”.) y actualizado en el 2004, estaba compuesto por 17 aplicaciones de consola, las cuales se pueden agrupar en cinco categorías según las funciones a realizar:

En la figura 9 puede apreciarse una captura a la pantalla de uno de los métodos utilizados en el sistema anterior.

Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo (CMP_VCL, 2011CMP_VCL (2011). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”. Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara.; Moya et. al., 2013Moya, A.S., Estrada, A., Ballester, M. & González, C. (2013). Evaluación de los pronósticos del tiempo a corto plazo. Informe de Resultado Científico, Resultado 3, Proyecto Evaluación de los Pronósticos del Tiempo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 55 p.)

Una modernización del software utilizado en la práctica operativa desde el año 2011 fue realizado por el Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara (CMP_VCL, 2011CMP_VCL (2011). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”. Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara.), actualizado por (Moya et. al., 2013Moya, A.S., Estrada, A., Ballester, M. & González, C. (2013). Evaluación de los pronósticos del tiempo a corto plazo. Informe de Resultado Científico, Resultado 3, Proyecto Evaluación de los Pronósticos del Tiempo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 55 p.). A pesar de que este sistema presenta una gran mejoría sobre el de (Portela, 2004Portela, M.A. (2004). Software “Sistema Automatizado de Evaluación del Pronóstico del Tiempo”.), posee una interfaz gráfica que, si bien no es muy intuitiva y puede “perder” al usuario que la utiliza, aumenta la productividad sobre la consola del anterior.

Esta aplicación ostenta un alto grado de personalización en cuanto a las regiones y los parámetros que se han de utilizar en la verificación, y realiza las tareas de recolección de la información y la verificación de manera automática. Estaba compuesta por cinco módulos: Editor de pronósticos (Fig. 10), Recolector de observaciones o Centinela, Recolector de pronósticos, Evaluador y Estadísticas.

El punto débil de este sistema radica en cómo se maneja la información producida en el proceso de verificación. Esta no se almacena en su estado más básico y, por ende, no es muy versátil en cuanto a los análisis estadísticos que permiten estos datos; además, al ser escritos en archivos de texto, representan un problema de seguridad e integridad, y es necesario realizar procesos de minería de datos para consultar esa información. Aunque es muy maleable, el grado de adaptabilidad del sistema es demasiado limitado a otro tipo de pronóstico e incluso al mismo tipo de pronóstico para el que fue concebido.

Sistema Integrado para la Verificación de los Pronósticos del Tiempo (Sánchez et. al., 2019Sánchez, A.L., Valderá, N., Sarmientos, M. & González, C.M. (2019). Sistema Integrado para la verificacón de los pronósticos del tiempo (SIVER). Centro Nacional de Derecho de Autor, CENDA. Número de registro software: 0444-02-2019.)

El “Sistema Integrado para la Verificación de los Pronósticos del Tiempo” (SIVER) se desarrolló a partir del año 2015 por (Sánchez et. al., 2019Sánchez, A.L., Valderá, N., Sarmientos, M. & González, C.M. (2019). Sistema Integrado para la verificacón de los pronósticos del tiempo (SIVER). Centro Nacional de Derecho de Autor, CENDA. Número de registro software: 0444-02-2019.). Fue implementado experimentalmente desde principios del año 2016 e introducido a la práctica operativa en agosto de 2017 (Valderá et. al., 2020Valderá, N., Sánchez, A.L., Ballester, M., Sarmientos, M., Barcia, S., González, C.M., González, C. & Pila, E. (2020). Verificación de los pronósticos del tiempo de 24 horas. Informe de Resultado Científico, Resultado 3, Proyecto Sistema de Verificación de los Pronósticos del Tiempo a corto plazo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 65 p.). El desarrollo de SIVER obedeció a los cambios establecidos en la regionalización por (Barcia et. al., 2012Barcia, S., Ballester, M., Cedeño, Y., García, E., González, J. & Regueira, V. (2012). Variabilidad espacio-temporal de las variables que intervienen en los pronósticos a corto plazo en Cuba. Informe de Resultado Científico, Resultado 1, Proyecto Evaluación de los Pronósticos del Tiempo. Instituto de Meteorología INSMET. La Habana, Cuba, 68 p.), entre otros factores. El SIVER es un programa con arquitectura cliente-servidor, el cual cuenta con un núcleo del procesamiento de datos, un sitio web de los resultados y herramienta de confección de los pronósticos offline.

SIVER cuenta con el potencial necesario para el nuevo enfoque que se le quiere dar a los estudios de verificación, a través de la introducción práctica de la habilidad de las predicciones y de los errores absolutos medios de las temperaturas extremas y el viento. Asimismo, también podría integrar la verificación de la nubosidad y la precipitación utilizando las imágenes del satélite meteorológico. Sin embargo, a pesar que existen por separado los algoritmos para la creación del pronóstico por el método de la persistencia y de la estimación de la nubosidad y la precipitación por imágenes de satélite, sólo llegó a integrarse al sistema el cálculo del EAM para las temperaturas extremas y la fuerza del viento. Es por ello que hasta cierto punto se puede decir que es un software inconcluso. En las figuras de la 11 a la 13 se muestran capturas del SIVER.

Por último y a manera de resumen de lo recogido en este capítulo, en la figura 14 se muestra una línea de tiempo con los acontecimientos más relevantes en el ámbito de la verificación a criterio de los autores.