Dos tipos de información son necesarias en el desarrollo de un proyecto en SIG, la información cartográfica y la información relacional, en este caso climatológica.

Información cartográfica: se obtuvo del estudio de Teran, 1990, constituido por 48 planchas escala 1:2500, contemplando aspectos de relieve, hidrografía, centros urbanos importantes y divisoria de aguas para las respectivas subcuencas, según división hecha por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca ( CAR). Además de la información cartográfica básica, fue necesario obtener el mapa general de suelos para la Sabana de Bogotá con fines agrícolas, escala 1:100.000.

Información climatológica: La información climatológica se obtuvo de los registros anuales que expide la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, en el Boletín Estadístico de Hidrología y Meteorología. Esta información fue digitada, usando información diaria en una hoja de calculo para facilitar su manejo en el momento de verificar su calidad y estimar datos faltantes. La metodología empleada para la elaboración de las bases de datos cartográfica y climatológica es mostrada en la figura 1. Después de obtenida la información, fue sometida a los correspondientes procesos de control de calidad, tanto la información climatológica como la cartográfica.

Figura 1 . Metodología general para la elaboración de las bases de datos

METODOLOGÍA SIG: Consistió en la implementación en el Sistema de Información geográfica ARC/INFO™ ( Esri, 1994 ) para estación de trabajo, de las bases de datos creadas. Las bases de datos se introdujeron mediante archivos dxf ( Data eXchange Format ) en el caso de las bases de datos cartográficas, en tanto que las bases de datos alfa numéricas en formato .xls debidamente depuradas.

Los datos climáticos introducidos en el modulo INFO de ARC/INFO fueron: Precipitación decadal a 75% de probabilidad de ocurrencia, Temperatura media diaria (�Centigrados), Humedad relativa media (%), Brillo Solar (horas/día), Velocidad del viento media decadal (m/s).

Los mapas introducidos se encontraban en formato vector por lo tanto fue necesario su rasterización⁵. Para rasterizar los mapas se utilizó el modulo GRID de ARC/INFO ( Esri, 1994) utilizando celdas de 200m por 200m , teniendo en cuenta la extensión de la región y la escala de los mapas originales.

Incorporación e Implementación de la información en el S.I.G. La implementación en el SIG consistió en la introducción de las correspondientes coordenadas geográficas ( latitud-longitud) de las estaciones meteorológicas utilizadas (27 para precipitación y 11 para las demás variables) y su transformación a coordenadas cartesianas.

Generando mapas de puntos; seguido a esto, se creó la topología correspondiente. De esta manera se contaba con el elemento cartográfico al cual era asociado su correspondiente tabla de atributos, facilitada esta operación mediante el modulo INFO de ARC/INFO™. En la tabla asociada se consignaban los valores decadales de precipitación, temperatura, humedad relativa, brillo solar y velocidad del viento.

Siguiendo la metodología propuesta por Jiménez, 1998 para la Zonificación Agroclimática de la Región de la Mojana, se procedió a utilizar funciones estadístico-matemáticos incorporadas en el SIG ARC/INFO™. La metodología seguida para la incorporación en el SIG, es mostrada en la figura 2.

Modelamiento con Sistemas de Información Geográfica. Consistió en determinar la Evapotranspiración Potencial por el método de Penman-Monteith ( Allen et al. 1990) , para posteriormente calcular el Balance Hídrico simplificado. ( Martello, 1995). Mediante el modulo GRID de ARC/INFO, fueron superpuestos los mapas de las diferentes variables climatológicas, necesarias para la obtención de los mapas de Evapotranspiración Potencial ( Ver Figura 3). Para obtener estos mapas ( 36 mapas decadales) se utilizó un programa en lenguaje AML ARC Macro Lenguage (Esri, 1994), que permite optimizar las funciones del S.I.G, relacionadas con la capacidad de respuesta, análisis, álgebra y superposición de mapas.

Además de los datos climáticos, se utilizó el Modelo Digital de Elevación y la latitud interpolada de las estaciones utilizadas.

Conjuntamente al calculo de Evapotranspiración, fue necesario determinar el mapa de Capacidad de Retención de Humedad. Con base en la información existente de suelo, obtenida del estudio "Determinación de los índices de Erodabilidad de la Sabana de Bogotá" (Santos, 1999), teniendo en cuenta los porcentajes de arena, limo y arcilla, reportados en dicho estudio ( 96 puntos de muestra), se determinó el Mapa de Capacidad de Retención de Humedad de la zona. Seguido a esto, se procedió a determinar el balance hídrico como se muestra en la figura 4.

Finalmente se determinó con base en los resultados obtenidos, tomar el componente de excesos. Así mismo con base en los resultados decadales de los excesos se escogieron los períodos donde se presentaron los mayores valores de la variable analizada ( decadas 1 a 18 ),con esta información se realizó un proceso de análisis estadístico-matemático ( análisis de componentes principales y análisis de cluster), resultando el mapa final de Zonificación climática de la Cuenca Alta del río Bogotá.

Análisis de componentes principales : El objetivo de utilizar el ACP es disminuir el riesgo de utilizar información redundante en el momento de la agrupación en Zonas homogéneas (Jiménez, 1998).

A partir de la capacidad de procesamiento del ARC/INFO™, se generó una matriz geográfica, donde las columnas representan los mapas de excesos decadales y las filas los valores de cada celda de dichos excesos. El tamaño de la matriz fue de 18 por 105.463 celdas (este valor corresponde a las celdas de 200 x 200m, en un área de 421.852ha, que corresponde al área de la cuenca) y 18 representa los primeras 18 decadas de excesos.

Aplicando del método de los componentes principales a la matriz geográfica formada, se obtienen 2 variables ortogonales utilizadas, generándose una nueva matriz de 2 x 105.463. Estas dos variables explican el 80% de la variación espacio temporal de los excesos decadales. El 20% restante se reparte entre las demás decadas.

Método de Isocluster ( Richards, 1986) : Este método permite determinar el número específico de grupos, en los cuales los datos van a ser agrupados. La cantidad de grupos esta determinado por las necesidades del investigador ( Jiménez, 1998).

Como primer criterio para elegir el número de grupos, se determinó que a mayor número de grupos, su área respectiva sería menor. De manera contraria un menor número de grupos, representaría una mayor área, siendo más sencilla la interpretación visual en un mapa.

Un segundo criterio para la definición de número de grupos fue la distancia euclidiana entre ellos, representados gráficamente en un dendrograma o árbol de decisión, mediante el cual eran asociados los diferentes grupos formados en un principio de acuerdo a la desviación estándar y media. La finalidad era no asociar subáreas en zonas mayores aun cuando sean menores al área prevista, es decir se asegura que las zonas con características climáticas diferentes prevalezcan, aún cuando sus áreas sean pequeñas.

Interpretación de resultados: Como resultado de la aplicación del método de isocluster se obtiene un mapa final que representa la zonificación obtenida. Sin embargo para la interpretación climática de cada zona, fue necesario determinar los mapas anuales de las variables climáticas precipitación, temperatura, evapotranspiración potencial, excesos anuales, con el objeto de superponerlos con el mapa de zonificación y así obtener los valores de la variable climática de la zona.

Figura 2. Metodología general seguida para la implementación en el S.I.G

La zonificación final de la cuenca Alta y Media del Río Bogotá, se realizó teniendo en cuenta los resultados obtenidos del análisis espacio-temporal con el S.I.G y con la combinación de las herramientas estadístico-matemáticas de los análisis de componentes principales y análisis de cluster, siguiendo la metodología utilizada por Jiménez, 1998 para la �"Zonificaición Agroclimática de la Región de la Mojana".

Se escoge utilizar como parámetro de zonificación los excesos decadales producto del Balance Hídrico, debido a que se encontró que este era el resultado con el comportamiento más variable en el tiempo. De acuerdo a los resultados obtenidos, se observan cuatro zonas distribuidas a lo largo de la cuenca ( ver figura 5), con diferentes valores y características como se describe a continuación.

Figura 5. Zonificación climática de la Cuenca Alta y Media del Río Bogotá

Zona Climática 1: Ocupa el 28% del área total de la cuenca ( 120.876 ha), distribuida en la parte norte y suroccidente. Presenta una precipitación entre los 861 y 1148 mm/año, la mayor área de la zona registra una precipitación de 932 mm/año.

La temperatura media anual se encuentra entre los 11y 13 �C, la mayor área de la zona presenta una temperatura media anual de 12 �C.

La evapotranspiración potencial oscila entre 740 y 841 mm/año, presentando la mayor área de la zona una evapotranspiración potencial máxima de 770 mm/año.

Los excesos se encuentran entre 47.5 y 303 mm/año. De acuerdo con la clasificación de Thornthwaite, el clima corresponde a Ligeramente Húmedo.

Zona Climática 2: Comprende un área de 104.284 ha, que representan el 24% del total de la cuenca. Se distribuye en el extremo norte y suroccidental.

Presenta una precipitación que oscila entre los 745 y 1941 mm/año. La mayor área de la cuenca registra una precipitación máxima anual de 1242 mm/año.

La temperatura varia entre los 9 y 14�C. La temperatura predominante en la mayor parte del área se encuentra en 12�C.

La evapotranspiración se encuentra en 719 y 841 mm/año. Presentando la mayor parte de la zona una evapotranspiración de 790 mm/año.

Los excesos anuales varían entre 177 y 621 mm/año. El clima de la zona puede clasificarse de acuerdo con Thornthwaite como Húmedo.

Zona Climática 3: Es la zona de mayor área en la Cuenca (135.960 ha ) y representa el 32.23% del área total de la Cuenca, bordea la ciudad de Santafé de Bogotá, correspondiente a la denominada Sabana.

Presenta una precipitación que varía entre los 919 y 1225 mm/año, registrando la mayor parte de la zona una precipitación de 1225 mm/año.

La temperatura oscila entre los 9 y 14�C, siendo 12�C la característica en la mayor área de la zona.

La evapotranspiración se encuentra en una rango de 740 a 841mm/año. Donde 800 mm/año caracterizan la mayor parte de la zona.

Los excesos se encuentran entre 164 y 430 mm/año. El clima puede clasificarse de acuerdo con Thornthwaite como Moderadamente Húmedo.

Zona Climática 4: Se encuentra distribuida entre Santafé de Bogotá, y el extremo sur y occidente de la Cuenca. Representa un 14.9% (60.732 ha ) del área total.

Presenta una precipitación que oscila entre los 1100 y 1514mm/año.

La temperatura oscila entre los 12 y 14�C. Siendo 13�C la temperatura predominante en la mayor parte de la zona.

La evapotranspiración varia entre los 679 y 851mm/año. Presentando la mayor parte de la zona una evapotranspiración anual de 800mm/año.

Los excesos fluctúan entre los 277.5 y 740 mm/año. El clima puede ser clasificado de acuerdo con Thornthwaite como Semihúmedo

El parámetro climático más importante para la determinación y diferenciación de las zonas climáticas, lo constituye la precipitación y su comportamiento en el área de estudio. Los valores se encuentran en un rango que varía entre los 745 y 1941 mm/año. Al comparar los resultados obtenidos en el presente estudio con los reportados por la literatura⁶, se encuentran valores próximos a los hallados mediante el análisis con el S.I.G. Con excepción de una zona con precipitación menor a los 600mm/año, que no corresponde con el resultado obtenido, puesto que los mínimos valores encontrados, producto del análisis con el S.I.G fueron de 745 mm/año.

El comportamiento bimodal del fenómeno precipitación es evidenciable, cuando se analiza la distribución espacio-temporal en la cuenca Alta y Media del Río Bogotá. Se presenta en la mayor parte del área dos períodos de precipitación correspondiente a los meses de abril a mayo y agosto a septiembre.

La temperatura media presenta un valor uniforme y constante, con valores entre los 9�C y 14�C anuales. La zona climática con el menor registro de temperatura corresponde a la zona 3 (sabana ) con temperaturas promedio menores a los 8�C en algunos períodos de tiempo y zonas características ( Subcuencas de los Ríos Subachoque y Bojacá, embalse del Neusa).

La humedad relativa promedia presenta valores entre el 76.5% y 82.5% destacándose el sector de la Sabana (zona 3 ), caracterizada por humedades entre el 80% y 81%, que rodean a la ciudad de Santafé de Bogotá. Se distinguen además por sus altas humedades relativas, los Embalses de Tominé y Sisga con valores superiores al 81%.

Los valores más altos de horas de brillo solar son característicos de la zona 3, en especial en la ciudad de Santafé de Bogotá, con valores superiores a las 4.4 horas/día. Los valores más bajos se encuentran en el sector de los embalses ( Tominé, Sisga, Muña y Chisacá ), con valores medios entre 3.5 y 4 horas/día.

La velocidad del viento en general tiene un comportamiento uniforme a los largo de la cuenca, sobresaliendo la zona 1 (nacimiento del Río Bogotá, en Villapinzón ) y la zona de los embalses (Tominé y Sisga ) con los valores más bajos, entre 1.05 y 1.45m/s.

Con los procedimientos y resultados obtenidos se establecen las bases, para posteriores estudios a nivel de planeación, administración de recursos, toma de decisiones, etc. Para tal fin se cuenta con una base de datos climática de 27 estaciones, divididas entre climatológicas principales y ordinarias, de un período de 15 años ( 1983-1997) y 11 años para las demás variables analizadas ( 1986-1997); así como una base de datos cartográfica en formatos digital, escala 1:25.000, de toda el área de la cuenca alta y media del Río Bogotá.

La escasez y desactualización de la información climática, agronómica y cartográfica es considerado en el presente estudio como un factor limitante. El período de obtención, captura y control de calidad de la información utilizada implicó el mayor esfuerzo e inversión de tiempo, prolongando la obtención del resultado final.