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El fenómeno ENSO1, sus efectos y expectativas para su
seguimiento con fines de estimados en la producción.
Zona cañera de Guatemala.
Otto René Castro Loarca*; Adlai Meneses**; Héctor Noé Monterroso Silvestre***
RESUMEN
El presente trabajo de investigación se realizó con el fin de cuantificar los efectos
producidos por el ENSO en la radiación global, lluvia, y de éstas sobre el TCH.
Así también, establecer estrategias para su seguimiento y desarrollar lineamientos
para los estimados de cosecha en mayo de cada año. Para tal fin se analizó
información climática, oceanográfica y registros históricos de rendimiento de caña.
Para interpretar los efectos se utilizó el análisis gráfico, la metodología de Mc
Quigg para evaluar efectos meteorológicos y uso de índices ENSO emitido por
NOAA. Los resultados indican que en agosto un ENSO-Episodio frío (La Niña)
reduce la radiación global en el período de lluvia entre 53 a 60 por ciento (2,010);
en un episodio ENSO-Episodio cálido (El Niño), en agosto la reducción fluctúa
entre 28 a 36 por ciento (2,009). EL ENSO en episodios cálidos ha producido
efectos meteorológicos positivos (El Niño) hasta de 13 TCH más, (1,997) y en
episodios fríos (La Niña) produce efectos negativos de hasta -7 TCH menos,
(2,010). El seguimiento y desarrollo de expectativas sobre su incidencia es factible
lo que beneficiará la realización de los estimados de rendimiento en caña de
azúcar a partir de mayo de cada año.
Palabras clave: Efectos del ENSO en caña de azúcar, expectativas de
seguimiento del ENSO.
*Especialista en Riegos; **Coordinador de Transferencia de Tecnología y Capacitación; ***Técnico de Riegos, CENGICAÑA. Estación
Experimental. Finca Camantulul Km 92.5 carretera a Santa Lucia Cotzumalguapa. Escuintla, Guatemala. ocastro@cengicana.org
1
. ENSO (El Niño-Southern Oscillation) es el nombre científico del fenómeno climático El Niño o La Niña, que consiste en
un cambio en los patrones de movimiento de las corrientes marinas en la zona intertropical provocando, en consecuencia,
una superposición de aguas cálidas procedentes de la zona del hemisferio norte inmediatamente al norte del Ecuador sobre
las aguas de emersión muy frías que caracterizan la corriente de Humboldt.
INTRODUCCIÓN
Un aspecto importante del
clima es su variabilidad. Cuando se analiza los
registros históricos de las variables que definen el clima en la latitud 14° y longitud
90°,
se
observa
que
existe
mucha
variabilidad,
principalmente,
en
el
comportamiento de la lluvia y radiación solar que llega a la superficie terrestre.
CENGICAÑA desde 1997 ha venido estudiando y asociando que esta variabilidad
del clima en el tiempo y espacio se debe en gran medida a la incidencia de
fenómenos meteorológicos como el ENSO (El Niño-oscilación del sur) que afectan
también de forma global al planeta tierra. De esta manera se ha determinado que
El ENSO es la causa principal de la variabilidad en el rendimiento productivo de la
caña de azúcar en TCH (Castro, 2010). Se ha asociado que cuando el ENSO
incide en su fase fría (La Niña), los rendimientos de TCH disminuyen (se considera
una año malo) a pesar del buen manejo tecnológico y cuando el ENSO incide en
su fase cálida (El Niño), los rendimientos de TCH aumentan (se considera una año
bueno). El comportamiento de este fenómeno es también variable en el tiempo, en
estudio realizado (Castro, 2010) utilizando información de la
temperatura
superficial del mar a partir de 1,950 (IRI, 2010), se ha determinado que por cada
década este fenómeno incide en 6 años, del cual 3 años se presenta en su fase
fría y 3 años en su fase cálida. Los efectos más notables del ENSO se presentan
en el período de lluvia (abril- noviembre) de caña año. En los años ENSO fase fría
la lluvia es mayor a lo normal y en su fase cálida es menor que lo normal,
principalmente, en
julio y agosto (Castro, 2010), esto a su vez incide, en el
comportamiento del balance energético base para la producción de biomasa a
través de la fotosíntesis.
Con base a este antecedente, se pretende cuantificar los efectos producidos por el
ENSO en las variables: Energía solar que llega a la superficie terrestre, lluvia, y de
éstas sobre el TCH. Así también, establecer estrategias técnicas para su
seguimiento y desarrollar expectativas para los estimados de cosecha que se
realiza en mayo de cada año.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para cumplir con los objetivos se recopiló información referente al: a). Clima (ICC,
2011), para el cual se utilizó los
registros históricos
de 16 estaciones
meteorológicas ubicadas en la zona cañera de Guatemala. b). Océano (CPC,
2011), del cual se utilizó la serie histórica de la temperatura superficial del mar en
la región 3.4 del Pacífico ecuatorial que define el comportamiento del ENSO. c).
Rendimiento de caña (Meneses, 2011), referente a la historia comercial de las
toneladas de caña por hectárea (TCH). Para analizar e interpretar los efectos del
ENSO en la producción de la caña se utilizó como herramientas: El análisis
gráfico, la metodología de Mc Quigg 1,975 (citado por Ortiz C.A, 1987), para
evaluar efectos meteorológicos en la producción de las TCH y uso de índices
ENSO emitido por NOAA. Para el seguimiento y desarrollo de expectativas sobre
el comportamiento del ENSO se utilizó la información que emite IRI (International
Research Institute for Climate and Society) en sus boletines periódicos, analiza
modelos dinámicos (alrededor de 14) y estadísticos de la temperatura superficial
del mar (SST) en la región Niño 3.4 (alrededor de 8) de todo el mundo (IRI, 2011).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efectos del ENSO en la cantidad de radiación global en la superficie terrestre
a) Períodos de mayor reducción de radiación global
En caña de azúcar, los efectos negativos o positivos del ENSO se producen en la
estación lluviosa, principalmente, del 18 de abril al 20 de agosto (período en que
se recibe la mayor cantidad de energía en la latitud 14°). Por ejemplo, en un año
de baja producción como la zafra 2,010/2,011 (ENSO-Episodio frío) la energía
solar en el período de lluvia (mayo-septiembre) se redujo con un máximo de 53
por ciento en relación a la radiación que llega de un día despejado, mientras que
en un año con alta producción como la zafra 2,009/2,010 (ENSO-Episodio cálido),
la reducción máxima fue de 36 por ciento. Se observa que en la zafra 2,009/2,010
la reducción de la cantidad de radiación global en agosto, mes determinante en la
fisiología de la caña, es más baja que los otros años indicados (Figura 1).
Periodo de > reducción
de energía solar
50
45
41
40
porcentajes de reducción
47
44
35
Año de < incidencia de
nubes (ENSO-Fase cálida)
39
40
Año de > incidencia de
nubes (ENSO-Fase fría)
36
30
31
31
Rg-2007
33
Rg-2008
28
25
Rg-2009
Rg-2010
20
Época seca
Época lluviosa
Época seca
15
10
ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic
Fuente: promedio de Radiación global (Rg) de 13 estaciones meteorológicas automatizadas,
ICC. ANALISIS: O. Castro, CENGICAÑA.
Figura 1. Porcentajes de reducción de la Radiación solar que llega a la superficie terrestre
en los últimos cuatro años en la latitud 14°.
1. Efectos del ENSO en el balance hídrico
a) El Inicio de las lluvias (punto de vista agrometeorológico)
El efecto más significativo del ENSO en la
latitud 14° y longitud 90° es la
alteración en cuanto al comportamiento de la lluvia. En el estrato alto (>300
metros sobre el nivel del mar), los efectos en el inicio de las lluvias está bien
diferenciado (Figura 2), cuando se separa los efectos del ENSO según sus
episodios.
En un ENSO-Episodio frío (La Niña), se traduce a más lluvia,
representa una entrada del invierno más temprano, este período se caracteriza por
presentarse muchos días con nubosidad. La entrada del invierno puede
establecerse del día juliano 90 (31/marzo) al día juliano 130 (10/mayo). Mientras
que en un ENSO-Episodio cálido (El Niño), se traduce a más sequía,
principalmente cuando los índices ONI (Oceanic Niño Index) son mayores a 1.8,
en este caso, el invierno entra más tarde y existe menos nubosidad, como en
1997.
DIA/MES
DIA JULIANO
09/06
10/04
01
09
99
86
85
89
96
08 11 06
09/02
20/01
92
00
21/03
01/03
98
Inicio de las
lluvias
20/05
30/04
ESTRATO ALTO
>300 mnsm
AÑO
*Lluvias aisladas
intensas en el
período seco.
*Inicio de las lluvias
en algunos años más
temprano de lo
normal.
*Más nubosidad
80 07
88
05
AÑOS
1981
1982
1984
1990
1991
1993
1994
1997
2002
2004
95
83
87
03
10
*Lluvias aisladas
intensas en el
período seco
* Inicio de las
lluvias en
algunos años
más temprano
de lo normal.
*Sequia
*El inicio de
las lluvias más
tarde de lo
normal.
*Menos
nubosidad
01/01
Índice ONI
ENSO-Episodio frío
FUENTE: O. Castro, CENGICAÑA
NEUTRO
ENSO-Episodio cálido
Figura 2. Efectos del ENSO en el inicio de las lluvias en el estrato alto de la zona cañera de
Guatemala. Índice ONI, Región 3-4
Los efectos en el inicio de las lluvias para el estrato litoral (0 – 40 metros sobre
el nivel del mar), que es el otro extremo (Figura 3) también están bien
diferenciados en relación al estrato alto. En este estrato, los efectos del ENSOEpisodio frío y cálido son similares, hasta índices ONI entre más y menos 1.5. La
diferencia está que en un año con ENSO-Episodio cálido, cuando el índice ONI es
mayor a 1.5, el inicio de las lluvias es más tardío; en este caso, las lluvias pueden
iniciarse hasta en los primeros 10 días de junio, como sucedió en los años: 1,983,
1,992 y 1,998 como se observa en la Figura 3.
DIA/MES
DIA JULIANO
AÑO
Inicio de las
lluvias
09/06
ESTRATO LITORAL
0-40 msnm
98
85
01
11
08
09
06
89
00
99
96
20/05
30/04
07
80
88
95
10 92
87
03
10/04
*Lluvias aisladas
intensas en el
período seco
*El inicio de las
lluvias en algunos
años más temprano
de lo normal.
*Mas nubosidad
21/03
01/03
09/02
20/01
AÑOS
1981
1982
1984
1990
1991
1993
1994
1997
2002
2004
83
*Lluvias
aisladas
intensas en el
período seco.
* El inicio de las
lluvias en
algunos años
más temprano
de lo normal.
*Sequia
*El inicio de
las lluvias más
tarde de lo
normal.
*Menos
nubosidad
01/01
Índice ONI
ENSO-Episodio frío
FUENTE: O. Castro, CENGICAÑA
NEUTRO
ENSO-Episodio cálido
Figura 3. Efectos del ENSO en el inicio de las lluvias en el estrato litoral de la zona cañera de
Guatemala. Índice ONI, Región 3-4
b) En la demanda climática (ETo)
En ENSO-Episodio cálido se incrementa la ETo, principalmente en el período
de zafra, el cuál demanda mayor cantidad de agua para el riego, en la Figura 4
se observa el ejemplo de tres años contrastantes
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ETo
Estrato
LitoralVersión Estudiantil
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Estudiantil
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6.0
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5.5
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Versión Estudiantil4.5Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
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mm
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Versión Estudiantil Versión
Estudiantil
Versión Estudiantil
ETo
2007/08 Versión Estudiantil
ETo 2009/10Versión Estudiantil
ETo 2010/11
Versión Estudiantil3.5Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
Versión Estudiantil
Versión Estudiantil
ENSO-Episodio
Versión Estudiantil
ENSO-Episodio
ENSO-Episodio
Versión Estudiantil Versión Estudiantil
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frío Versión Estudiantil Versión
cálido Estudiantil Versión
fríoEstudiantil Versión Estudiantil
Versión Estudiantil Versión Estudiantil
Versión Estudiantil Versión 3.0
Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
1
5
9
13
17
22
26
30
34
38
42
46
Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
Versión Estudiantil
Pentada
14/
03/Estudiantil
23/
13/
02/
08/
Versión
Versión
Versión
Estudiantil
02/Estudiantil
22/
mar abr
abr
may jun
feb Versión
feb Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil
ETo= Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), estimado con el modelo FAO Penman-Monteith
Estudio FAO número 56
29/ Estudiantil
09/
19/
Versión Estudiantil
Versión
20/
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Versión Estudiantil
nov nov
Versión
Estudiantil
oct
dic Estudiantil
ene
Versión
Figura 4. Efectos del ENSO en la demanda climática (ETo), caso del estrato litoral de
la zona cañera de Guatemala
Efectos del ENSO en la producción de caña (TCH y TAH)
a) El ENSO y las toneladas de caña por hectárea (TCH)
Cuando se analiza la historia productiva de la zona cañera de Guatemala, (Figura
5) se observa que los años con ENSO-Episodios cálidos se han obtenido los
rendimientos de TCH más altos, hasta de 103 TCH, como sucedió en la zafra
2,009/2,010; mientras que en años ENSO-Episodios frío no se ha superado las 91
TCH máximo que se obtuvo en el año 2,008 (año ENSO-episodio frío calificado
como débil). En la Figura 5 también se analiza las tendencias en el rendimiento
de caña en TCH, éstas
son positivas en los tres escenarios ENSO que se
presentan; con coeficientes de regresión de 1.18, 0.82, y 0.9 para años calidos, ,
fríos y neutros respectivamente; lo que refleja que el desarrollo tecnológico en el
periodo 1986 a 2013 ha sido importante para maximizar y minimizar los efectos
positivos y negativos del ENSO. En los últimos años ha existido contrastes bien
marcados, el período de cultivo 2,009 (ENSO-Episodios cálidos, fuerte) con zafra
record de 103 TCH y el período de cultivo 2,010 (ENSO-Episodios frío, fuerte) con
una producción de 89 TCH, 14 por ciento menor que la obtenida en la zafra
2,009/2,010. Cuando se analiza los efectos de este fenómeno en relación a la
cantidad de radiación global que se recibe en agosto (mes determinante en el
comportamiento de la floración) se determinó que en los episodios cálidos, la
radiación global en promedio es mayor de 20 MJ/m 2/día (mayor del 55 por ciento
de brillo solar), mientras que en episodios fríos es menor de 18
(menor de 50 por ciento de brillo solar).
MJ/m 2/día
En agosto de 2009 (episodio cálido) el
porcentaje de brillo solar fue de 62 por ciento y en el 2010 (episodio frío) fue de 40
por ciento.
Y=1.1774x+72.757
R2=0.8248
Y=0.7923x+72.869
R2=0.7804
Rg: 18 MJ/m2/día
Rg: 20 MJ/m2/día
Episodio Neutro o normal
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
110
104
100
TCH
90
80
70
60
50
40
88
92 92
89
91
100
80
83
78
Y=0.8968X+78.321
R2=0.8099
Rg: 18-20 MJ/m2/día
Figura 5. Análisis de los años de producción de la zona cañera de Guatemala en diferentes
escenarios ENSO
Otra forma de analizar los efectos meteorológicos ocasionados por el ENSO es a
través de la metodología de Mc Quigg (1,975), en el cual se puede analizar la
variabilidad de los efectos meteorológicos, en la Figura 6, se observa valores
positivos altos que sobresalen los efectos ENSO Episodio cálido, como los años
1,997, 2,006 y 2,009, episodios clasificados como fuertes; por otro lado, los
valores negativos en el que sobresalen los efectos ENSO Episodio frío clasificados
como fuertes, como los años 1,988, 2,007 y 2,010. Los efectos positivos son los
más relevantes porque han contribuido al incremento de las TCH, como ejemplo
de esto, el mayor efecto estimado fue lo que sucedió en el año 1997. Es
importante señalar que los efectos positivos en las TCH han sucedido en
porcentajes de brillo solar alto en el mes de agosto, como lo muestran los valores
en porcentajes entre paréntesis de la Figura 6.
15.00
11.59 (72)
10.00
(62)
7.97
NIÑO
NIÑO
5.00
TCH
0.00
NIÑA
-5.00
-5.75
NIÑA
-10.00
NIÑA
-9.43 (34)
-7.15 (40)
(45)
-15.00
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
AÑOS DE PRODUCCIÓN
Nota: Los números entre paréntesis ( ) corresponden a los porcentajes de brillo solar de agosto
Figura 6. Efectos meteorológicos ocasionados por el ENSO a través de la metodología de
Mc Quigg
b) El ENSO y la acumulación de azúcar
En el período de zafra (de noviembre a mayo), el comportamiento de la amplitud
térmica (diferencia entre la temperatura máxima y mínima)
es muy variable.
Cuando se presentan días despejados las temperaturas mínimas son menores a
19°C y las temperaturas máximas alcanzan valores de 35°C. En días despejados
la amplitud térmica supera los 15°C favoreciendo la acumulación de azúcar e
intensidad de la fotosíntesis al incrementarse la ETo (demanda climática). En
días nublados, se reduce la temperatura máxima y sube la temperatura mínima, la
amplitud térmica puede llegar a valores cercanos a 15°C, condición que afecta la
acumulación de azúcar y disminuye la ETo. Cuando se analiza el comportamiento
general del rendimiento de azúcar durante la zafra y la amplitud térmica en el
periodo 1999-2011 durante la epoca de zafra, se observa que los meses de mayor
amplitud térmica (de diciembre a marzo) los rendimientos han sido mayores de
112 kg de azúcar/tonelada de caña, se destaca la zafra 1,999/2,000 (ENSOEpisodio frío) con 115.5 kg azúcar/TC y una amplitud térmica de 17.7. Noviembre,
abril y mayo, históricamente han sido los meses de menor rendimiento y está
asociado a amplitudes térmicas menores de 15°C (Castro, 2012).
Desarrollo de expectativas para estimados de cosecha
Como se ha observado el comportamiento del ENSO proporciona elementos
técnicos claros sobre los efectos en la producción de caña; un año con presencia
de un ENSO-Episodio cálido principalmente en agosto, deberá crearse
expectativas positivas sobre la producción. Caso contrario en un ENSO-Episodio
frío en agosto deberá desarrollarse expectativas negativas sobre la producción. En
ambos casos, la aplicación adecuada de tecnología permitirá maximizar y
minimizar los efectos, como ejemplos, el uso del balance hídrico en la tecnología
del riego (años Niño), el uso de la tecnología de drenaje en los períodos de
excesos de agua (años Niña). Mientras que un ENSO-Episodio neutro, no se
esperan condiciones extremas en cuanto a comportamiento de brillo solar y por
consiguiente en la producción.
Con esta base, se puede considerar que el
seguimiento de pronósticos a partir de mayo sobre el desarrollo del ENSO,
permitirá
mejorar las expectativas para estimar producciones, actividad que
normalmente, se inicia en mayo. En la Figura 7 se muestra un análisis sobre el
comportamiento del ENSO y efectos meteorológicos y fisiológicos en caña de
azúcar en los últimos 5 años. También se observa los índices reales conocidos
como ONI (Oceanic Niño Index) emitidos por CPC de NCEP (NOAA) y el
desarrollo de expectativas a partir de resultados promedios de modelos dinámicos
y estadísticos analizados por IRI (http://iri.columbia.edu/).
Incidencia de fenómenos
ONI
AÑOS DE MENOR
INCIDENCIA DE NUBES,
CANICULAS
PROLONGADAS ENTRE
JULIO Y AGOSTO
2
INDICE
REAL*
1.5
> Radiación solar >
biomasa
NIÑO
1
< % FLORACIÓN
0.5
Expectativa a
Mayo 2012**
0
NEUTRO
-0.5
> % FLORACIÓN
-1
NIÑA
AÑOS MAYOR
INCIDENCIA DE NUBES
PRINCIPALMENTE
JULIO Y AGOSTO
< Radiación solar <
biomasa
-1.5
MAYOR
INCIDENCIA DE
HURACANES
-2
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
NDJ
OND
SON
ASO
JAS
JJA
MJJ
AMJ
MAM
FMA
JFM
DJF
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
•*ONI, Oceanic Niño Index, emitida por cpc.ncep.noaa, EE UU
•**pronósticos “The International Research Institute for Climate and Society (IRI)”
Figura 7. Desarrollo de expectativas climáticas a partir del análisis de IRI sobre el
comportamiento del ENSO.
CONCLUSIONES
1. Los efectos del ENSO se producen en dos escenarios: Uno, un episodio cálido
(la temperatura de la superficie del mar en el Pacífico ecuatorial es mas cálido
de lo normal) y dos, en un Episodio frío (la temperatura de la superficie del mar
en el Pacífico ecuatorial es más frío de lo normal). Ambos alteran el clima en
latitud14° y longitud 90°, sus efectos positivos o negativos son más evidentes
en la estación lluviosa, principalmente, agosto.
2. En los ENSO-episodios fríos como el 2,010 la radiación global medida con el
piranómetro se redujo en el período de lluvia entre 40 a 47 por ciento. En los
ENSO-episodios cálidos la reducción de la energía es menor, como el caso de
2,009 se redujo entre 28 a 36 por ciento.
3. En un ENSO-episodio frío, se traduce a más lluvia en el período seco, de esta
forma, se presentan lluvias aisladas la mayoría de veces intensas, representa
una entrada del invierno más temprano, este período se caracteriza por
presentarse muchos días con nubosidad. En un ENSO-Episodio cálido, se
traduce a más sequía, principalmente cuando los índices ONI (Oceanic Niño
Index) son altos. Las lluvias inician más tarde de lo normal.
4. En un ENSO-Episodio cálido se han obtenido los rendimientos más altos,
principalmente, a partir de la década del 2,000 donde se ha alcanzado
toneladas de caña por hectárea hasta de 103, como sucedió en la zafra
2,009/2,010; mientras que en años ENSO-Episodios frío no se ha superado
las 91 TCH máximo que se obtuvo en el año 2,008 (año ENSO-episodio frío
calificado como muy débil).
5. El índice conocido como ONI emitidos por CPC de NCEP (NOAA) y el
desarrollo de expectativas a partir de resultados promedios de modelos
dinámicos y estadísticos analizados por IRI son una alternativa técnica útil para
orientar los estimados de rendimiento en mayo.
Agradecimiento: Al Ing. Agr. M. Sc. Ovidio Pérez por la revisión y sugerencias en
la realización de este trabajo de investigación.
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