Predicción de etapas con calor acumulado

Requisitos térmicos por etapa

La lección sobre grados-día describe cómo se calcula el calor útil de cada jornada a partir de una temperatura base y, cuando corresponde, de un umbral superior. Aplicado a la fenología, el cálculo se utiliza para asociar cada etapa con un requisito térmico: la cantidad de grados-día que debe acumular el cultivo desde un punto de partida, como la siembra, la emergencia o la floración, hasta alcanzar la etapa siguiente. Dado que el aporte diario de calor depende del sitio, un mismo requisito se cumple en fechas distintas según el clima, como muestran los ejemplos numéricos de esa lección.

Los requisitos se expresan por tramos, y no para el ciclo completo, porque la sensibilidad a la temperatura y la propia temperatura base pueden variar de una fase a otra. Un modelo sencillo consiste, entonces, en una lista de etapas con su requisito acumulado, que constituye la meta de cada una, y en un registro diario de la temperatura que se suma hasta que se alcanza cada meta.

Calibración con registros de campo

Los requisitos térmicos publicados en la literatura se obtuvieron para variedades y condiciones determinadas, de modo que se recomienda ajustarlos a la variedad y la región de interés. El procedimiento habitual parte de la fecha en que se alcanzó cada etapa, observada en campo según el protocolo descrito en la lección sobre registro fenológico en campo, preferiblemente repetida en varias fechas de siembra, años o sitios. Con la temperatura diaria del mismo período se calculan los grados-día acumulados hasta cada fecha observada.

Si el modelo representa bien el proceso, los valores acumulados deben ser parecidos entre repeticiones. La temperatura base se suele elegir como aquella que minimiza la dispersión del requisito, o de las fechas estimadas, entre las repeticiones, y el requisito de cada etapa se toma como el promedio de los valores observados, acompañado de su desviación. Una vez calibrado, el modelo se comprueba con observaciones que no se hayan usado en el ajuste. La diferencia entre las fechas estimadas y las observadas se resume con el error medio, que revela un sesgo, y con la raíz del error cuadrático medio (RMSE), expresados en días.

Fuentes de desviación

Un modelo térmico calibrado no reproduce todas las fechas con exactitud. Los cultivares difieren en la duración de su ciclo, de modo que el requisito de una variedad no se transfiere sin ajuste a otra de ciclo más corto o más largo. Un déficit de agua o de nutrientes puede retrasar o adelantar etapas, según la especie y la fase en que ocurra, con un efecto que la temperatura sola no recoge. En las especies sensibles a la duración del día, como muchas variedades de arroz o de soja, la inducción floral depende del fotoperiodo, y el calor acumulado no basta para anticipar la floración.

El cálculo de grados-día supone, además, una respuesta simplificada entre la temperatura base y el umbral superior; con temperaturas extremas la respuesta real se aparta de esa aproximación, y el resultado depende del método con que se recorten los valores. Por otra parte, se emplea la temperatura del aire registrada en una estación, que puede diferir de la que experimenta el órgano que controla el desarrollo, como el meristemo apical, y también de la del lote si la estación se encuentra lejos o a otra altitud. En el maíz, por ejemplo, el punto de crecimiento permanece bajo el nivel del suelo durante las primeras etapas vegetativas, de modo que en esa fase la temperatura del suelo describe mejor el desarrollo que la del aire.

La calibración permite absorber parte de estas diferencias en los parámetros del modelo, pero no las elimina. Cuando una desviación se repite en el mismo sentido en una variedad o en un tipo de lote, suele señalar un factor que el modelo no incluye.

Gráfico de grados-día acumulados a lo largo de la temporada, con cuatro metas de etapa como líneas horizontales. Una curva continua para un sitio cálido y otra punteada para un sitio fresco alcanzan cada meta en fechas distintas, y la diferencia entre las fechas aumenta con cada etapa. En el último paso se proyecta, desde la fecha actual y con dos escenarios de temperatura, una ventana de fechas para la próxima meta. Los valores son ilustrativos.

Incertidumbre al usar pronósticos de temperatura

Para anticipar una etapa futura, el calor acumulado hasta la fecha se obtiene de observaciones, mientras que el que falta por acumular debe estimarse. Se emplean para ello pronósticos de temperatura en el corto plazo y, más allá del horizonte útil de estos, valores de la climatología. La fecha estimada de la etapa hereda la incertidumbre de ambas fuentes.

Una incertidumbre pequeña en la temperatura se traduce en una diferencia apreciable en la fecha. Como ejemplo ilustrativo, si faltan 200 °C·día y el aporte medio previsto es de 10 °C·día por jornada, la etapa se alcanzaría en 20 días. Si la temperatura media real resulta 1 °C mayor, el aporte sube a 11 °C·día y la etapa se alcanza en unos 18 días; si resulta 1 °C menor, en unos 22. Cuanto menor es el aporte diario, como ocurre en los climas frescos, más sensible es la fecha a una misma diferencia de temperatura.

Como el error de un pronóstico crece con el horizonte, la estimación de una etapa lejana es menos precisa que la de una próxima. Por ello resulta más informativo expresar la anticipación como un intervalo de fechas, obtenido por ejemplo al recorrer el cálculo con varios escenarios de temperatura, que como una fecha única. La estimación se actualiza a medida que se dispone de nuevas observaciones, lo que reduce de manera progresiva la parte del calor que depende del pronóstico.