Descargar datos del sistema NASA-POWER para estimar Evapotranspiración de Referencia


Introducción 

En una entrada anterior habíamos hablado de como descargar datos de reanálisis desde Google Earth Engine (GEE) con el fin de calcular la evapotranspiración de referencia (ET0) de cualquier sitio, en este sentido, cabe destacar que no todos los datos de reanálisis están disponibles en GEE, uno de ello es el sistema NASA-POWER (NP).

De las distintas bases de datos climáticas disponibles, el sistema NASA─POWER (NP) es una de las más usadas para estimar la ET0 debido a que es actualizada frecuentemente (retraso de un día) y a su disponibilidad de datos en “tiempo casi real” además de que se pueden acceder a los datos en forma automática a través de una aplicación computacional (API) del sistema que facilita su consulta, usando aplicaciones móviles o a través de un aplicación web. Por ejemplo, EVAPO (Maldonado, Valeriano & de Souza Rolim, 2019) es una aplicación móvil que permite calcular la ETusando los datos del sistema NP. 
El sistema NP se ha evaluado para estimar la ET0 en diferentes áreas del mundo (e.g. Ndiaye et al., 2020; Negm, Jabro, & Provenzano, 2017; Jiménez-Jiménez et al., 2021; Srivastava et al., 2020) y se ha demostrado que con estos datos se puede estimar la ET0 en diferentes zonas con alta precisión. Inclusive se han propuesto metodologías con el fin de mejorar la precisión de estos datos meteorológicos; como por ejemplo, Negm, Minacapilli & Provenzano (2018) mejoran la precisión de la variable temperatura de NP usando una funcion sinusoidal y tomando en cuenta el día juliano y la elevación sobre el nivel de mar del sitio donde se pretenda emplearlo, esto es importante para utilizar estos datos de temperatura no solo para estimar con mayor precisión la ET0, sino también para otras aplicaciones agrícolas como la estimación del tiempo térmico. otro ejemplo es presentado en Rodrigues & Braga (2021) donde los autores desarrollan una metodologia con el fin de reducir el sesgo de los datos de NP con datos medidos.

Aunque los datos del sistema NP con se pueda consultar/descarga en GEE, este cuenta con una plataforma web donde se puede descargar fácilmente los datos climáticos de reanálisis generado por la NASA, y es lo que vamos a explicar en esta entrada.

Características del sistema NP

La pagina oficial del portal del sistema NP es https://power.larc.nasa.gov; y se pueden extraer diferentes variables agroclimáticas en el visor del portal (https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/); estos datos son de cobertura mundial disponibles desde 1981 a la fecha. Las principales características del sistema NP se puede observar en el siguiente Cuadro.

Cuadro 1. Características del sistema NP

Periodo de datos

1981 a la fecha

Cobertura geográfica

Global

Formato de descarga

ASCII, CSV, GeoJSON y NetCDF

Resolución temporal

Diaria

Resolución espacial

0.5° × 0.5° (celda de 55.56 × 55.56 km) para variables de temperatura, HR y velocidad de viento.

1.0° × 1.0° para datos de radiación solar y radiación solar extraterrestre

retraso en la disponibilidad de los datos

aproximadamente 2 días para las variables de temperatura, HR y u2, mientras que para los datos de radiación es de 5 días


Descarga de datos del sistema NP

Nos vamos a enfocar solamente en descargar datos que se usan para calcular la ETo con FAO56- Penman Monteith (Allen et al., 1998), estas variables se muestra el siguiente cuadro.  

Cuadro 2. Variables agrometeorológicas del sistema NASA─POWER, utilizados para estimar la evapotranspiración de referencia

Símbolo

Nombre en el portal

Descripción

Unidad

Tmax

Temperature at 2 m maximum

Temperatura máxima del aire a 2 m sobre la superficie de la tierra.

°C

Tmin

Temperature at 2 m minimun

Temperatura mínima del aire a 2 m sobre la superficie de la tierra.

°C

Tmean

Temperature at 2 m

Temperatura media del aire a 2 m sobre la superficie de la tierra

°C

HR

Relative Humidity at 2 m

Humedad relativa a 2 m

%

u2

Wind Speed at 2 m

Velocidad del viento media a 2 m sobre la superficie de la tierra.

ms-1

TOA_SW_DWN (Ra)

Top-Of-Atmosphere Shortwave Downward Irradiance

Radiación extraterrestre

MJm-2d-1

ALLSKY_SFC_SW_DWN (Rs)

All Sky Surface Shortwave Downward Irradiance

Radiación solar

MJm-2d-1



y para descargar estos datos tenemos que seguir los siguientes pasos:
  • En la opción “1. Choose a User Community” seleccionar la opción “Agroclimatology
  • En la opción “2. Choose a Temporal Average” seleccionar “Daily”, aunque puede seleccionar otras opciones 
  • En la opción “3. Enter Lat/Lon or Add a Point to Map”, si tiene las coordenadas del punto que desea obtener los datos debe escribirlo, en caso contrario ubique el punto en el mapa.
  • En la opción “4. Select Time Extent”, en el calendario seleccione las fechas iniciales y finales que desea extraer.
  • En la opción “5. Select Output File Format” debe indicar la extensión en que desea exportar los datos, si lo quiere ver en Excel puede exportarlo en CSV
  • En la opción “6. Select Parameters” busque las variables mostradas en el cuadro 2 (columna: “Nombre en el portal”)
  • Al finalizar dar clic en SUBMIT y aparecerá la siguiente información:
  • damos clic en el botón azul CSV y se descargara el archivo en la dirección que le indiquemos. Al abrir este archivo en Excel nos aparece como se muestra en la siguiente imagen: 


Hasta aquí podemos analizar y utilizar los valores para calcular la ET0, solo una sugerencia final: Debemos asegurarnos que los datos de NP tienen buena precisión para la zona donde se piensa emplear, ¿y como lo podemos saber?, en este caso seria buscando documentos de evaluación del sistema NP cerca de la zona. 



Referencias

Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop requirements. Irrigation and Drainage Paper No. 56, FAO. https://doi.org/10.1016/j.eja.2010.12.001

Jiménez-Jiménez, S. I., Ojeda-Bustamante, W., Inzunza-Ibarra, M. A. & Marcial-Pablo, M. J. (2021). Analysis of the NASA-POWER system for estimating reference  evapotranspiration  in  the  Comarca  Lagunera,  Mexico.  Ingeniería  Agrícola  y  Biosistemas, 13(2), 201-226. http://dx.doi.org/10.5154/r.inagbi.2021.03.050

Maldonado, W., Borges, T., & de Souza, G. (2019). EVAPO: A smartphone application to estimate potential evapotranspiration using cloud gridded meteorological data from NASA-POWER system. Computers and Electronics in Agriculture, 156, 187–192. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.10.032

Ndiaye, P., Bodian, A., Diop, L., & Djaman, K. (2017). Sensitivity Analysis of the Penman-Monteith Reference Evapotranspiration to Climatic Variables: Case of Burkina Faso. Journal of Water Resource and Protection, 09(12), 1364–1376. https://doi.org/10.4236/JWARP.2017.912087

Negm, A., Jabro, J., & Provenzano, G. (2017). Assessing the suitability of American National Aeronautics and Space Administration (NASA) agro-climatology archive to predict daily meteorological variables and reference evapotranspiration in Sicily, Italy. Agricultural and Forest Meteorology, 244245(2017), 111–121. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2017.05.022

Negm, A., Minacapilli, M., & Provenzano, G. (2018). Downscaling of American National Aeronautics and Space Administration (NASA) daily air temperature in Sicily, Italy, and effects on crop reference evapotranspiration. Agricultural Water Management. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2018.07.016

Rodrigues, G. C., & Braga, R. P. (2021). Evaluation of NASA POWER Reanalysis Products to Estimate Daily Weather Variables in a Hot Summer Mediterranean Climate. Agronomy 2021, Vol. 11, Page 1207, 11(6), 1–17. https://doi.org/10.3390/AGRONOMY11061207

Srivastava, P. K., Singh, P., Mall, R. K., Pradhan, R. K., Bray, M., & Gupta, A. (2020). Performance assessment of evapotranspiration estimated from different data sources over agricultural landscape in Northern India. Theoretical and Applied Climatology, 140, 145–156. https://doi.org/10.1007/s00704-019-03076-4




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