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FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS 
 COLEGIO DE GEOGRAFÍA 
 
 
 ANÁLISIS DE LA RELACIÓN 
 ENTRE LA DINÁMICA DE LA VEGETACIÓN Y LA PRECIPITACIÓN 
 A TRAVÉS DE SERIES DE TIEMPO EN EL NOROESTE DE MEXICO 
 
 
 T E S I S 
 PARA OBTENER EL GRADO DE 
 LICENCIADO EN GEOGRAFÍA 
 
 PRESENTA: 
 GEOVANA PELÁEZ MÉNDEZ 
 
 
 ASESOR: LIC. ROBERTO BONIFAZ ALFONZO 
 MÉXICO D.F. 2011 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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~ B ~ 
DEDICATORIA 
 
A mi Dios. 
Aunque jamás tendré algo tan valioso como Cristo para darte, esta es una forma de 
agradecerte y decir que mi esfuerzo es inspirado en ti y que mi único ideal eres tú, a quien 
debo todo. 
 
 
A mi mamá. Con agradecimiento eterno por el gran amor y la confianza que has tenido por 
mí, por brindarme tu mano, tu aliento y tus fuerzas en diversos momentos de mi vida, 
enseñándome a “seguir siempre adelante” haciendo por ello, esta victoria más tuya que mía. 
 
 
A mi papá. Por ser parte del plan de Dios para que yo viniese a este mundo y también por 
proveer los recursos necesarios para mi educación y sobre todo por enseñarme el valor del 
trabajo. Gracias Pa. 
 
 
A mis hermanos Elvira, Daniel, Karina, Peque y especialmente a Nacho. Con ustedes 
he entendido el significado de la escritura “he cosechado donde no sembré. ¡Gracias! 
 
 
A las alegrías de mi vida Misael, Alanna, Yael e Itzel 
 
 
 
~ C ~ 
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco al Instituto de Geofísica, específicamente al área de Radiación Solar, por 
el apoyo recibido para la elaboración de esta investigación. Especialmente quiero reconocer 
el invaluable apoyo del Dr. Roberto Bonifaz por brindarme su tiempo y atención en la 
elaboración del presente trabajo, sin duda usted ha sido una inspiración para mí, y 
agradezco a Dios por ponerlo en mi camino. 
De igual manera agradezco los comentarios del Dr. Mauro Valdés, la Mtra. Olivia 
Salmerón, la Dr. Irma Trejo y el Mtro. Sergio Chimal Monroy, quienes enriquecieron esta 
investigación con cada uno de ellos. 
 
Agradezco a la UNAM, mi alma máter, específicamente al Colegio de Geografía de la 
Facultad de Filosofía y Letras, por abrirme las puertas al conocimiento. A mis profesores 
que me guiaron durante mi formación, especialmente al Lic. Zaldivar. A mis compañeros 
Irma, Juan Carlos Rubio, Said, Osnaya, Tonantzin y José Luis quienes fueron más que 
colegas. 
 
Agradezco a mis hermanos en Cristo, con quienes comparto la misma Fe, el mismo 
propósito y el sueño de la eternidad. A mi hermana Maye, mi gran amiga, instrumento de 
Dios para moldearme, cuidarme y guiarme, tengo la certeza absoluta de que siempre 
estarás ahí; a Marlene, una amiga que en tiempos de prueba ha estado para consolarme, ha 
sido una revelación maravillosa saber que puedo contar contigo; a Alex Mejia, Hortencia, 
Manuel, Cristina, Javier Ramos, Vale, Ofe, Memo, Erika Tatina, Ivonne, Karla, Elizabeth, 
Maribel, Alex Rodríguez, Martha, Ady, Elda, Celia, Fabián, Guille, Alayde y Jaqui. 
 
A mis amigas: Flora, mi compañera de oración, quien me ha inspirado a buscar sobre 
lo urgente lo importante; Nayes (y a Emi), mi querida hermanita; Ara, la geógrafa, en poco 
tiempo te has convertido en una gran amiga. 
 
Y a todas las personas que al paso de mi vida han dejado su huella en mí, también: 
¡Gracias! 
 
 
~ D ~ 
 
CONTENIDO 
INTRODUCCION ......................................................................................................................................................................................................... 1 
CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES .................................................................................................................................................................... 5 
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL .......................................................................................................................... 10 
2.1 PERCEPCIÓN REMOTA.................................................................................................................................................................................. 10 
2.1.1 PRINCIPIOS BÁSICOS ......................................................................................................................................................................... 10 
2.1.2 RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA ................................................................................................................................................... 12 
2.1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ..................................................................................................................................................... 14 
2.1.4 INTERACCIÓN CON LOS MATERIALES DE LA SUPERFICIE. .............................................................................................................. 16 
2.2 ÍNDICE DE VEGETACIÓN ............................................................................................................................................................................... 18 
2.2.1 LA VEGETACIÓN ................................................................................................................................................................................ 18 
2.2.2 INDICES .............................................................................................................................................................................................. 21 
2.2.3 INDICE DE VEGETACIÓN DE MODIS (IV MODIS). ........................................................................................................................... 22 
2.2.4 UTILIZACIÓN DE ÍNDICES EN ZONAS ÁRIDAS Y SEMIÁRIDAS ......................................................................................................... 25 
2.2.5 APLICACIONES ................................................................................................................................................................................... 27 
2.3 NOROESTE DE MÉXICO ................................................................................................................................................................................ 27 
2.3.1 UBICACIÓN ........................................................................................................................................................................................ 27 
2.3.2 RELIEVE .............................................................................................................................................................................................. 29 
2.3.3 CLIMA ................................................................................................................................................................................................. 32 
2.3.4 VEGETACIÓN .....................................................................................................................................................................................35 
CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODO ............................................................................................................................................... 37 
3.1 MATERIALES .................................................................................................................................................................................................. 37 
3.1.1 SISTEMA DE OBSERVACIÓN (EOS) ................................................................................................................................................... 37 
3.1.2 OBTENCIÓN DE DATOS ..................................................................................................................................................................... 42 
3.1.3 DATOS METEOROLOGICOS............................................................................................................................................................... 44 
3.2 MÉTODO ....................................................................................................................................................................................................... 47 
3.2.1 SERIES IV ........................................................................................................................................................................................... 47 
3.2.2 PRECIPITACIÓN.................................................................................................................................................................................. 54 
CAPÍTULO 4. RESULTADOS .......................................................................................................................................................................... 55 
4.1. MEDIA GLOBAL DE EVI Y PRECIPITACIÓN ................................................................................................................................................... 55 
4.2. PATRONES ESPACIOTEMPORALES DE LA SERIE DE TIEMPO (2001-2006) ................................................................................................ 58 
4.3. LAS ANOMALIAS DE LA SERIE DE TIEMPO (2001-2006) ............................................................................................................................. 72 
CONCLUSIONES ....................................................................................................................................................................................................... 78 
ANEXOS.......................................................................................................................................................................................................................... 86 
 
~ E ~ 
INDICE DE FIGURAS 
 
Figura 2. 1. Sistema de Percepción Remota ............................................................................................................................................................. 11 
Figura 2. 2. Comportamiento de la radiación electromagnética ............................................................................................................................ 12 
Figura 2. 3. Ondas electromagnéticas......................................................................................................................................................................... 13 
Figura 2. 4. Espectro electromagnético....................................................................................................................................................................... 15 
Figura 2. 5. Firmas espectrales ..................................................................................................................................................................................... 18 
Figura 2. 6. Estructura de la hoja.................................................................................................................................................................................. 19 
Figura 2. 7. Respuesta espectral de la vegetación .................................................................................................................................................. 20 
Figura 2. 8. Respuesta espectral de la vegetación (Vegetación sana - Vegetación estresada, enferma o senil)..................................... 21 
Figura 2. 9. Composición temporal MODIS................................................................................................................................................................ 24 
Figura 2. 10. Localización de la Región del Noroeste de México ......................................................................................................................... 28 
Figura 2. 11. Hipsometría del Noroeste de México .................................................................................................................................................. 31 
Figura 2. 12. Climas del Noroeste de México (Clasificación de Koppen, modficado por García). ................................................................ 34 
Figura 2. 13. Vegetación del Noroeste de México .................................................................................................................................................... 36 
Figura 3. 1. Mosaico MODIS.......................................................................................................................................................................................... 43 
Figura 3. 2. Localización de estaciones meteorológicas ......................................................................................................................................... 46 
Figura 3. 3. Tiles utilizados (h07v05, h07v06, h08v05, h08v06). .......................................................................................................................... 48 
Figura 3. 4. Creación de mosaico a partir de cuatro tiles. ...................................................................................................................................... 49 
Figura 3. 5. Máscara del noroeste ................................................................................................................................................................................ 50 
Figura 3. 6. Media y desviación estándar ................................................................................................................................................................... 51 
Figura 3. 7. Estadísticas a partir de un stack ............................................................................................................................................................. 52 
Figura 4. 1. Media global de vegetación (2001–2006) (a); Promedio precipitación (2001-2006) (b). .......................................................... 57 
Figura 4. 2. Media anual de EVI 2001(a), 2002(b), 2003(c), 2004(d), 2005(e), 2006(f). ................................................................................ 62 
Figura 4. 3. Media anual de precipitación (a) 2001, (b) 2002, (c) 2003, (d) 2004, (e) 2005, (f) 2006 .......................................................... 65 
Figura 4. 4. Histogramas anuales de EVI ................................................................................................................................................................... 66 
Figura 4. 5. Media anual EVI ......................................................................................................................................................................................... 67 
Figura 4. 6. Media anual precipitación (mm) .............................................................................................................................................................. 68 
Figura 4. 7. Media en periodo de 16 días de precipitación .....................................................................................................................................69 
Figura 4. 8. Media en periodo de 16 días de vegetación ........................................................................................................................................ 70 
Figura 4. 9. Diagrama de dispersión de EVI y precipitación del NW de México ............................................................................................... 71 
Figura 4. 10. Media de EVI y media de Precipitación en la serie 2001-2006..................................................................................................... 72 
Figura 4. 11. Anomalía de EVI (2001) ......................................................................................................................................................................... 74 
Figura 4. 12. Anomalía de EVI (2002) ......................................................................................................................................................................... 74 
Figura 4. 13. Anomalía de EVI (2003) ......................................................................................................................................................................... 75 
Figura 4. 14. Anomalía de EVI (2004) ......................................................................................................................................................................... 75 
Figura 4. 15. Anomalía de EVI (2005) ......................................................................................................................................................................... 76 
Figura 4. 16. Anomalía de EVI (2006) ......................................................................................................................................................................... 76 
Figura 4. 17. Media anual de EVI (%).......................................................................................................................................................................... 77 
 
INDICE DE TABLAS 
Tabla 2. 1. Provincias fisiográficas del Noroeste de México .................................................................................................................................. 29 
Tabla 3. 1. Satélites Terra y Aqua ................................................................................................................................................................................ 39 
Tabla 3. 2. Productos derivados del sensor MODIS ................................................................................................................................................ 40 
Tabla 3. 3. Productos MODIS ........................................................................................................................................................................................ 41 
Tabla 3. 4. MOD13Q1 ..................................................................................................................................................................................................... 42 
Tabla 3. 5. Parámetros de Proyección CCL. ............................................................................................................................................................ 48 
Tabla 4. 1. Porcentaje de Pixeles en Índice de Vegetación ................................................................................................................................... 59 
Tabla 4. 2. Porcentaje de pecipitación en superficie por rango y año. ................................................................................................................ 59 
Tabla 4. 3. Estadísticas de imágenes medias de IV. ............................................................................................................................................... 66 
 
~ F ~ 
 
GLOSARIO DE ACRONIMOS 
 
 ADEOS-MIDORI. Satélite de Observación Avanzada de la Tierra 
 AIRS. Sonda Infrarroja Atmosférica 
 ARIES. Satélite Australiano de Información de Recursos Ambientales 
 ASTER. Vehículo espacial avanzado de emisión termal y reflexión radiométrica 
 AVHRR. Radiómetro Avanzado de muy alta Resolución 
 BRDF-C. Función de distribución de reflectancia bidireccional compuesto 
 CBERS. Satélite Chino-Brasileño de Recursos Terrestres 
 CERES. Sistema de energía radiante de nubes y tierra 
 CLICOM. Climatología Computarizada 
 CONAGUA. Comisión Nacional del Agua 
 CV-MVC. Ángulo de Visión limitado – Compuesto de máximo Valor 
 ENSO. El Niño-Oscilación del Sur 
 EOS. Sistema de Observación de la Tierra 
 EOSDIS. Sistema de Observación de la Tierra-Sistema de Datos de Información 
 ESE. Empresa de Ciencias de la Tierra 
 EVI. Índice de Vegetación Mejorado 
 ENVISAT. Satélite medioambiental 
 FTP. Protocolo de Transferencia de Archivo 
 GES-DAAC. Centro de Vuelos espaciales de Ciencias Terrestres Goddard–Centro Activo Distribuidor de 
Archivos 
 GOES. Satélites geoestacionarios de Operación Medioambiental 
 GSFC. Centro de Vuelo Espacial Goddard 
 HDF-MODIS. Formato de Datos jerárquico – Sistema de Observación Terrestre 
 HSB. Sonda de humedad para Brasil 
 IRC. Infrarrojo cercano 
 IRM. Infrarrojo Medio. 
 IRT. Infrarrojo Térmico 
 IV. Índice de Vegetación. 
 JASO. (Julio, Agosto, Septiembre, Octubre). 
 NDVI. Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada 
 MIRS. Espectro radiómetro de imágenes multiángulo 
 MODAPS-MODIS. Sistema de Procesamiento Adaptable de MODIS 
 MODIS. Espectro radiómetro de imágenes de Resolución Moderada 
 MOPITT. Mediciones de contaminación de la Tropósfera 
 MSAVI. Índice de Vegetación Modificado con ajuste por efecto del suelo 
 MVC. Compuesto de Máximo Valor 
 NASA. Administración Nacional Aeronáutica y del Espacio 
 ND. Nivel Digital 
 NOAA. Administración Nacional Atmosférica y Oceánica 
 OMM. Organización Meteorológica Mundial. 
 PEMEX. Petróleos Mexicanos 
 SMN. Servicio Meteorológico Nacional. 
 TDRSS. Sistema de Seguimiento y retransmisión de datos por satélite 
 UV. Ultravioleta 
 
 
 
INTRODUCCION 
 
El clima es uno de los factores que ha contribuido al constante cambio en la distribución 
y composición de los ecosistemas, este determina el desarrollo de la vegetación pues se sabe 
que el crecimiento de esta depende de la cantidad de energía solar y humedad presente en la 
atmósfera o en el suelo (Gomez-Díaz et al., 2007). Es importante evaluar e investigar el 
impacto que la variabilidad climática ejerce sobre las plantas y también conocer de qué manera 
estas son susceptibles a dichos cambios. 
La variabilidad de las lluvias en una zona árida o semiárida tiene un impacto especial en 
la dinámica de la vegetación pues está relacionada directamente con la disponibilidad de agua, 
que es vital tanto para la germinación de las plantas como para su posterior desarrollo y 
también influye en la productividad de alimentos. La discontinuidad de las lluvias puede derivar 
en sequías prolongadas, baja disponibilidad de agua o como llega a ocurrir, en aguaceros o 
lluvias intensas, y puede que entre uno y otro el ambiente pueda degradarse, de ahí que el 
interés de su estudio sea tanto ecológico como económico. 
El 54% de la superficie de nuestro país está considerado como zonas áridas (Salinas-
Zavala et al., 1998), el noroeste de México, zona en la que se realizó esta investigación, 
conformado por los estados de Baja California, Baja California Sur, Sonora y Sinaloa, 
comprende el 19.6% de esa superficie; parte de esta zona es conocida como el corazón 
agrícola de México. Aunque el régimen de lluvias de la región es en su mayor parte de verano, 
afectado por el monzón o ciclones tropicales, también es afectada por frentes fríos que 
producen lluvias de invierno principalmente al Norte de Baja California. 
Actualmente el monitoreo de la variabilidad en vegetación, puede realizarse a través de 
la Percepción remota, valorada como una herramienta adecuaday eficaz en el seguimiento de 
 INTRODUCCIÓN 
~ 2 ~ 
las características físicas y biológicas de la superficie terrestre. Las observaciones del sensor 
Espectro Radiómetro de Imágenes de Resolución Moderada (MODIS, por sus siglas en inglés), 
a bordo de los satélites Terra y Aqua, permiten generar productos de diversas temáticas 
(oceánicas, terrestres, atmosféricos, entre otros) como el utilizado en esta investigación 
denominado Índice de Vegetación Mejorado (EVI, por sus siglas en inglés), que tiene una alta 
sensibilidad y permite la disociación de señales entre la vegetación y el suelo (TERRA and 
AQUA, 2010). 
Este estudio pretende, detectar espacial y temporalmente la variabilidad en el 
crecimiento de la vegetación, definiendo como anomalías todas aquellas alteraciones en el 
comportamiento promedio de esta y además, considerando su relación con la variabilidad de 
precipitación en un lapso de seis años, periodo de tiempo comprendido entre 2001 y 2006. La 
detección de dichas alteraciones se hace utilizando la metodología que se ha empleado 
previamente en estudios en el Sahel por Anyamba A. en el 2002. 
En el primer capítulo del presente trabajo se hace una recopilación de notas sobre otros 
estudios previos en donde se relaciona la vegetación y la precipitación destacando aquellos 
que han empleado la misma metodología, aunque no estén ubicadas propiamente en nuestro 
país o zona de estudio, pero que comparten características por tratarse de zonas áridas, como 
es el caso del Sahel, Sudán y Santa Cruz en Argentina; así mismo se mencionan otras 
investigaciones que se han desarrollado sobre el Noroeste de México relacionadas con la 
vegetación o con condiciones climáticas. 
Posteriormente se exponen los principios teóricos elementales de los sensores remotos, 
a fin de mejorar la comprensión de los mismos, pues son fuente de los insumos empleados en 
esta investigación, haciendo una descripción de cómo responde la vegetación ante el estímulo 
de la radiación solar y como es registrada por el sensor para después calcular un índice. Se 
 INTRODUCCIÓN 
~ 3 ~ 
explican también, con referencia a la información meteorológica y específicamente la 
precipitación, las características y objetivos del Servicio Meteorológico Nacional (SMN) como 
organismo encargado del registro, estudio y distribución de los datos climatológicos. 
A continuación se hace referencia a los materiales utilizados, por una parte, 
describiendo las misiones espaciales que han permitido la obtención de imágenes de satélite, 
específicamente en los satélites Terra y Aqua, plataformas del sensor MODIS, cuyas 
observaciones han permitido el monitoreo de diversas variables biofísicas y por otra la 
compilación y procesamiento de datos diarios de precipitación. De la misma manera se explica, 
en la metodología, el proceso de importación, re-proyección, cálculo y transformación de 
imágenes y datos que permitiera el cumplimiento de los objetivos, tanto en la vegetación como 
en la precipitación. 
Finalmente se presentan los resultados divididos en dos partes, una que muestra los 
mapas que indican la distribución media global y anual de la vegetación y precipitación 
identificando los patrones espaciales que caracterizan la zona, así como los respectivos 
gráficos de distribución de la precipitación y vegetación que son de gran utilidad en la 
identificación de patrones temporales. Otro inciso contiene los mapas finales de anomalías en 
la vegetación, detectando la dinámica anual y espacial en el comportamiento de esta, 
observando áreas que estuvieron incluso 100% por arriba del crecimiento promedio, 
influenciadas por fenómenos meteorológicos como el Niño, Frentes Fríos, Monzón, entre otros. 
 
 INTRODUCCIÓN 
~ 4 ~ 
 
OBJETIVO GENERAL 
Analizar el comportamiento temporal y espacial de la vegetación en relación al 
comportamiento de la climatología en el Noroeste de México. 
OBJETIVOS PARTICULARES 
o Elaborar series de tiempo de Índice de Vegetación en un periodo de 2001-2006. 
o Elaboración de mapas de promedios anuales de precipitación para el periodo de 
estudio. 
o Análisis de datos de precipitación para toda la serie con la finalidad de determinar 
alteraciones en la intensidad y frecuencia de las mismas. 
o Analizar el comportamiento espacial y temporal de la relación entre la precipitación 
media mensual y anual con el índice de vegetación generando mapas de medidas 
estadísticas como media y desviación estándar de cada variable. 
 
HIPOTESIS 
 
A través del análisis de la relación que existe entre series de cobertura vegetal y 
precipitación, es posible identificar anomalías en el crecimiento vegetal producidas por éste 
elemento climático en el Noroeste del país. 
 
 
CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES 
 
El estudio de la variabilidad espacial y temporal de la vegetación a través de series 
temporales utilizando imágenes de satélite es cada vez más frecuente, ya que dichas 
variaciones a escala global y regional son la antesala de cambios globales que afectan otro tipo 
de procesos como el balance hídrico, la absorción y remisión de radiación solar, flujos de calor 
latente y sensible, y el ciclo del carbono. A través de estos estudios se está logrando describir 
la interacción entre la superficie y la atmósfera (Lasaponara, 2006). 
Esta relación presenta características especiales en ambientes desérticos en donde las 
plantas están expuestas a condiciones extremas y en donde el agua determina el crecimiento 
vegetal por la discontinuidad de las lluvias y el corto tiempo en el que está disponible el agua 
para las plantas, lo que provoca una lenta dinámica y alta variabilidad espacio-temporal en la 
vegetación (Iglesias et al., 2010). 
Son diversos los estudios sobre la dinámica de la vegetación en zonas áridas (Habib 
Aziz et al., 2008) (Townshend and Justice, 1995) (Townshend and Justice, 1986); a través de la 
utilización de series multitemporales para detectar cambios en patrones del Índice de 
Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) o en el estudio de la 
desertificación en ambientes semiáridos. Añadiendo la variable climática se ha investigado de 
qué manera la vegetación es afectada por el cambio climático (Roerink et al., 2003) o 
simplemente por los elementos del clima como precipitación o temperatura; algunos autores 
han estudiado la correlación de estos dos elementos climáticos con el NDVI (Zhang and Chen 
Xiao-Ling, 2001) u otros índices. 
Con respecto a la correlación, es decir, el ritmo y la magnitud de relación entre dos 
variables, en este caso la vegetación y precipitación, se ha utilizado para determinar el tiempo 
 ANTECEDENTES 
~ 6 ~ 
de respuesta de la vegetación a la lluvia y se ha observado que la correlación aumenta cuando 
se acumula la lluvia (De La Casa and Ovando, 2006) y decrece cuando las precipitaciones son 
puntuales, por ello a veces se utilizan ecuaciones de balance hídrico del suelo o precipitaciones 
acumuladas en el tiempo, que considera las condiciones de humedad a escalas temporales 
amplias para determinar la respuesta de la vegetación ante determinadas condiciones de 
humedad. La respuesta de la vegetación es diferente en función de las diferentes formaciones 
vegetales, de sus características fisiológicas, su localización geográfica y también hay que 
considerar las necesidades hídricas y térmicas de las plantas.(Vicente-Serrano.S.M. et al., 
2005) (Nicholson et al., 1990). 
Iglesias (2010), utilizó la correlación cruzada para explicar el retraso de las plantas, el 
reparto de recursos y las estrategias de los tipos funcionales de plantas para explicar e 
interpretar la respuesta de las plantas. 
Por otra parte se ha estudiado la anomalía en el crecimiento de la vegetación. En 2002, 
Anyamba, A. estudió la respuesta de la vegetación en el Este y sureste de África, utilizando 
series de tiempo de NDVI, ante eventos de El niño-Oscilacióndel Sur (ENSO), que perturbaron 
las condiciones climáticas de la zona, uno caliente en 1997/98 y frio en 1999/2000, con la 
finalidad de descubrir anomalías en los patrones del crecimiento vegetal. 
Algunos estudios similares al presente trabajo son los de Assaf Anyamba que ha 
realizado diversas investigaciones en África, analizando la relación entre la precipitación y la 
dinámica de la vegetación, uno de ellos se centra en la región del Sahel1. 
 
1 Esta área (5000 km) limita al Norte con el desierto del Sahara y al Sur con las sabanas y selvas del Golfo de Guinea y de 
Africa central, y que representa una zona de transición entre esas dos regiones (desierto al Norte y sabana tropical al 
Sur). Es una región semiárida con vegetación conformada principalmente por arbustos espinosos y pastos; registra, 
principalmente precipitaciones en un rango de 200mm a 600mm pero con variaciones muy marcadas en la presencia de 
lluvias que han tenido impacto en la dinámica de la vegetación y la disponibilidad de comida para los habitantes de la 
región. Se ha observado que el desarrollo y prosperidad de la región tiene gran dependencia a las fluctuaciones de lluvia 
y han sido notorias principalmente en la década de los 60’s y 70’s. 
 ANTECEDENTES 
~ 7 ~ 
En dicho estudio se analiza un periodo de 23 años (1981 a 2003), en el que se detecta 
la variabilidad en los patrones del NDVI analizando las anomalías de estos a través del cálculo 
de la media estacional (en el periodo denominado JASO, que comprende los meses de julio a 
octubre) y la media de todo el periodo y la posterior comparación entre ambas. La misma 
metodología la ha empleado en trabajos en el Sur y Este de África (Anyamba et al., 2002) 
asociando la dinámica de la vegetación al fenómeno del Niño y la Niña2. 
También en el desierto de Sudán para un periodo que va de 1982 a 1993, enfocado en 
la estación del crecimiento, fueron calculadas como anomalías las variaciones en los patrones 
de NDVI, denominadas positivas cuando estaba por encima del promedio y negativa en el caso 
contrario; permitiendo además, conocer la correlación entre este indicador y la precipitación 
encontrando una correspondencia altamente positiva entre ambos (r = 0.78). (Habib Aziz et al., 
2008). 
En México Gómez M. (2007) midió la anomalía mensual de siete tipos de vegetación en 
la Sierra Norte de Oaxaca, para identificar los límites de tolerancia de la vegetación de esta 
región a las variaciones de precipitación y temperatura, particularmente en los años en los que 
se presenta el fenómeno del Niño. 
En la zona del Noroeste de México se han realizado algunos estudios sobre la 
precipitación, una caracterización de la precipitación pluvial en la península de Baja California 
 
2 Las aguas del Pacífico desde Chile hasta el Sur de Ecuador, son frías y ricas en nutrientes, lo cual ocasiona 
que haya abundante presencia de vida marina, favoreciendo así la pesca en la zona. La temperatura baja del agua 
se debe a la corriente de Humboldt o del Perú que viene de Antártida. El cambio de temperatura en la zona 
originada por un decremento en la intensidad de los vientos alisios que genera a su vez que las aguas cálidas de 
Indonesia y Australia se desplazan hasta la costa sudamericana es conocido como Fenómeno del Niño, que además 
puede ocasionar incrementos en el nivel del mar hasta de 40cm en las costas de Perú y Chile. El nombre científico 
del fenómeno es Oscilación del Sur El Niño (El Niño-Southern Oscillation, ENSO). 
La presencia de condiciones contrarias a las mencionadas ocasionadas por incremento en la intensidad de 
los vientos alisios, que produce mayor afloramiento de aguas frías, se ha llamado fenómeno de la Niña ó Anti-Niño. 
El desarrollo del Niño perturba la vida marina en el océano Pacífico e influye en los patrones de tiempo de 
casi todo el mundo. Provoca intensas y recurrentes precipitaciones en México y Estados Unidos, devastación de 
peces a lo largo de la costa peruana, inundaciones en Ecuador, Chile, Argentina, Sur de Brasil ó sequías en 
Australia, Indonesia, India, Sur de África, Centroamérica y el Caribe (García and Dávalos, 2007). 
 ANTECEDENTES 
~ 8 ~ 
Sur, determinando épocas y zonas de acuerdo al régimen de lluvias (Salinas et al., 1990); 
estudio de los ciclones tropicales presentes principalmente en verano para conocer la 
variabilidad con la que se presentan y su relación con otros fenómenos oceánico-atmosféricos 
así como sus efectos económicos y humanos, (Diaz et al., 2008); el efecto del fenómeno del 
Niño en los campos de cultivo del estado de Sonora, en donde a pesar de utilizar tecnología en 
la producción, se observan los efectos de las variaciones climáticas (Salinas and Lluch C.B., 
2003), o los efectos del monzón en el Noroeste de México (García and Trejo, 1994) (Gochis et 
al., 2006).Ó identificando áreas de aridez extrema, caracterizando la variabilidad de áreas con 
condiciones desérticas persistentes, por ejemplo el Desierto de Altar y también otras en las que 
las condiciones de aridez no lo son (Salinas-Zavala et al., 1998). 
Estudios de vegetación zonificados como el realizado en Sonora (Balling, 1988), 
utilizando el Índice de Vegetación Modificado con ajuste por efecto de suelo (MSAVI, por sus 
siglas en inglés),como alternativa en el monitoreo de zonas semiáridas sustituyendo al NDVI 
(Sainz et al., 1996), en el estudio de vegetación característica de grandes planicies con 
lomeríos suaves (50 – 250 msnm); y, por otra parte las especies habitantes de áreas mayores, 
de mayor follaje y talla, ubicadas en altitud mayor y en áreas montañosas y pendientes 
variables. O también regionalizaciones y caracterizaciones de vegetación en la Península de 
Baja California (Peinado et al., 1994), en el límite desierto de Sonora y la selva baja y el 
desierto micrófilo. (Sánchez-Mejia et al., 2007). 
Se estudia la correlación del agua en el suelo ya que esta tiene un papel intermedio 
entre las tormentas de temporada y la absorción de agua por la planta. Así también la dinámica 
de la vegetación en relación con la precipitación y la humedad en el suelo en Sonora, 
específicamente relacionada con las lluvias derivadas del monzón. Utilizando EVI en el análisis, 
se concluye que la humedad en el suelo y la precipitación tienen una correlación más 
significativa para la precipitación acumulada, lo que sugiere que la humedad del suelo juega un 
 ANTECEDENTES 
~ 9 ~ 
importante rol en la respuesta de la vegetación en la región influenciada por el monzón 
(Mendez-Barroso et al., 2009) 
Por otra parte se ha estudiado la anomalía en la distribución de la precipitación en la 
zona del Noroeste de México, estudiando las variaciones de las lluvias del monzón3 que son 
influenciadas por la posición del anticiclón monzónico y los dos sistemas de alta presión 
semipermanente subtropical.(Brito-Castillo et al., 2010). 
Salinas Zavala et al. (2002) estudiaron la variabilidad del NDVI en dos periodos, verano 
e invierno, destacando la relación entre la variabilidad climática-vigor de la vegetación 
concluyendo que los fenómenos meteorológicos como el monzón o la actividad de frentes frios 
actúan como modeladores del crecimiento de la vegetación. Y finalmente concluye sobre qué 
tipo de implicaciones ecológicas se originan en la zona al verse modulada la precipitación por 
el fenómeno del Niño, utilizando a la vegetación como indicador. 
Por lo anteriormente expuesto y debido a que no existe en la zona alguna investigación 
que destaque la anomalía de la vegetación en su relación con la precipitación, se considera 
que es de suma importancia investigar más esta relación en el Noroeste de México. 
 
 
3El monzón de Arizona, el monzón del Suroeste de Estados Unidos, el monzón del Suroestede Estados 
Unidos ó el monzón mexicano, son algunos de los nombres que recibe este fenómeno, las diferentes 
denominaciones se deben al área sobre la cual se presenta( Península de Baja California, Sonora y Arizona). Esta 
zona en verano (julio, agosto y septiembre), se caracteriza por un gran calentamiento, una alta temperatura y una 
baja presión atmosférica superficial que favorece la convergencia de masas de aire húmedo y caliente que 
provienen del océano Atlántico y del Golfo de México con las masas de aire que provienen del Pacífico tropical 
oriental y el Golfo de California (Reyes, S. 1994). 
Este fenómeno, se relaciona con la presencia de lluvias en verano, con el flujo de humedad del Sur sobre 
el Golfo de California y la formación de un centro de baja presión centrado en Sonora y Arizona. 
Los máximos de precipitación durante el verano en el Noroeste de México y el Suroeste de Estados 
Unidos, asociados a la circulación monzónica, pueden representar el 70% del total precipitado. El monzón 
proporciona humedad en las zonas montañosas y alimenta corrientes del desierto; abundantes lluvias pueden 
conducir a un exceso en el crecimiento vegetal y la carencia del monzón pone en riesgo las cosechas del verano, 
pudiendo provocar sequías. 
 
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
 
2.1 PERCEPCIÓN REMOTA 
 
2.1.1 PRINCIPIOS BÁSICOS 
 
El interés del ser humano por conocer su entorno ha derivado en la generación de 
recursos que faciliten el cumplimiento de este propósito; uno de ellos son los sensores remotos, 
definidos como “la obtención de información acerca de una superficie o escena, utilizando luz 
visible e invisible, por medio del análisis automatizado de datos obtenidos a distancia por un 
sensor remoto”(Lira, 1995). 
El principio en el que se basa es en la medición de energía luminosa proveniente del sol 
y que es registrada por instrumentos a bordo de aviones o de satélites y que miden la radiación 
electromagnética que es reflejada o emitida por las diferentes cubiertas que se encuentran 
sobre la superficie terrestre, ya sea suelo, hielo, agua, vegetación u otros. 
En el desarrollo de esta tarea es necesario la intervención de diversos elementos 
(Figura 2. 1), entre ellos se encuentran: la fuente de energía, que es la que alimenta el proceso 
(el sol es la principal fuente de energía de la tierra); la cubierta terrestre, que corresponde a 
todo aquello que recibe la energía proveniente de la fuente de iluminación (ya sean masas de 
vegetación, agua, suelo, construcción, etc.); el sensor, que es el que va a captar la energía 
proveniente de la cubierta; el sistema de recepción que es el lugar en donde se recibe y corrige 
la información transmitida por el sensor; el interprete que es el que convierte los datos en 
información temática que facilita el estudio de alguna problemática, y el usuario final es aquel 
que analiza el documento y le da una utilidad practica (Chuvieco, 2002). 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 11 ~ 
 
Figura 2. 1. Sistema de Percepción Remota 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
Con esta técnica se ha facilitado el estudio de diversas temáticas de la superficie 
terrestre ya que el análisis y la interpretación de las observaciones realizadas proporciona una 
visión global y periódica de los patrones de diversos procesos como las variaciones de la 
cobertura de la vegetación y suelo, que son de utilidad en la planificación e implementación de 
políticas de prevención. 
Entre las ventajas que ofrece la observación a través de satélites están la accesibilidad 
a los datos, la cobertura espacial y el nivel de detalle. Existen plataformas como IKONOS, 
QuickBird, EROS A1, que tienen una resolución hasta de 61cm, y son de utilidad en la 
elaboración de mapas de áreas urbanas y rurales, cartografía catastral, detección de cambios, 
en minería y construcción o en cualquier otra industria. Además, con los sensores remotos se 
amplía el rango de variables a estudiar debido a que puede captar amplias longitudes de onda 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 12 ~ 
y, finalmente, el formato digital de las imágenes facilta el tratamiento de la información, 
interpretación, análisis y distribución (Chuvieco, 2002). 
 
2.1.2 RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA 
 
Este tipo de energía es muy común en nuestro entorno, pero no se utiliza este término 
como tal, se está más familiarizado con las formas en las que se presenta y/o se utiliza, por 
ejemplo en forma de calor, en la señal del celular, en el microondas, al escuchar la radio o en 
algún procedimiento médico (rayos X). 
Del total de la radiación solar que penetra en la atmósfera, denominada energía 
incidente, una parte de ella es absorbida por los gases de la atmósfera o dispersada por las 
particulas suspendidas en el aire y la restante es reflejada nuevamente hacia la atmosfera por 
las nubes, la tierra y el agua (Figura 2. 2). Es precisamente esta energía reflejada la que 
captan los satelites, es decir, registra las ondas electromagnéticas y a partir de ellas, se genera 
una imagen. 
 
Figura 2. 2. Comportamiento de la radiación electromagnética 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 13 ~ 
La interacción entre la superficie y el sensor se lleva acabo precisamente por radiación 
electromagnética, es importante por ello, comprender las propiedades de esta. Huygens & 
Maxwell la explican como un haz ondulatorio,mientras que Plank & Einstein hablan de ella 
como una sucesión de unidades discretas de energía denominadas fotones o cuantos (Gibson, 
2000). 
Los primeros enuncian que la energía electromagnética se transmite de un lugar a otro y 
que contienen dos campos de fuerza, uno eléctrico y otro magnético (Figura 2. 3). Las 
características de las ondas electromagnéticas pueden describirse por dos elementos: longitud 
de onda ( ) y frecuencia ( ). La primera es la distancia entre dos crestas adyacentes y la 
frecuencia es el número de veces que una cresta pasa por un punto dado en un segundo 
(Gibson, 2000). 
 
 
Figura 2. 3. Ondas electromagnéticas 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 14 ~ 
La relación entre ambos elementos se puede expresar de la siguiente manera: 
 = 
Donde indica la velocidad de la luz (3 x 108 m s-1), expresa la longitud de onda 
(habitualmente en micrométros, 1µm = 10-6m o nanometros, 1nm =10-9m ) y la frecuencia (en 
Hertzs, 1 Hz = 1 ciclo por segundo). 
La segunda teoría es la cuántica, con la que se puede calcular la cantidad de energía 
transportada por un fotón, siempre que se conozca su frecuencia: 
= ℎ 
Donde es la energía radiante de un fotón (en julios), la frecuencia y ℎ la constante 
de Plank (6,6 x 10-34 Js). 
 
2.1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO 
 
La regionalización de la totalidad de las ondas electromagnéticas es conocido como 
espectro electromagnético (Figura 2. 4), la cual se ha hecho con base en la longitud de onda y 
la frecuencia. 
Estas regiones son bandas en donde el comportamiento de la radiación 
electromagnética es similar y que incluye una diversidad de longitudes de onda (ondas de 
radio, microondas, ondas infrarrojas, el visible, ultravioleta y rayos gamma) (Elachu and Van, 
2006). 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 15 ~ 
 
Figura 2. 4. Espectro electromagnético 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
Aunque solo son algunas las regiones más comunmente utilizadas en Percepción 
Remota (Visible, Infrarrojo Cercano, (IRC), Infrarrojo Medio (IRM), Infrarrojo Térmico (IRT) y 
Microondas), a continuación se dará una explicación breve de las regiones del espectro. 
 Los rayos gamma, son las que transportan más energía y son emitidos por 
nucleos atómicos. Presentan la menor longitud de onda de todas las radiaciones 
electromagnéticas, y por lo tanto la mayor frecuencia y energía. 
 Los rayos X, son rayos que poseen gran cantidad de energía y que se generanpor procesos electrónicos energéticos; debido a sus características como longitud de onda 
corta y gran cantidad de energía, logran pasar a través de muchos materiales, y 
excepcionalmente a través de algunos metales como el plomo, por ello una de sus usos es en 
la toma de radiografias, ya que pasan a través de la piel y organos. 
 Las ondas ultravioleta (UV), se subdividen en UV cercano y UV extremo, son 
rayos muy energéticos capaces de producir cáncer en la piel. Una parte de la radiación 
ultravioleta que emite el sol, es filtrada por la capa de ozono al ser transformada principalmente 
en ozono. 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 16 ~ 
 El espectro visible, es la única radiación electromagnética que pueden percibir 
nuestros ojos. Dentro de esta región se pueden distinguir tres bandas elementales que se 
denominan azul (0.4-0.5 µm), verde (0.5-0.6 µm) y rojo (0.6-0.7 µm). 
 Infrarrojo (IRC) se distinguen tres regiones, el cercano (IRC)(0.7-1.3 µm), que 
también es llamado infrarrojo próximo, reflejado o fotográfico; el infrarrojo medio (1.3 - 8 µm) en 
el que se entremezclan los procesos de reflexión de la luz solar y de emisión de la superficie 
terrestre, comprendida esta por dos bandas, el Infrarrojo de onda corta SWIR (por sus siglas en 
inglés) que sirve en la detección de contenido de humedad en la vegetación o los suelos y, por 
otra parte el Infrarrojo medio, IRM, importante en la detección de focos de alta temperatura. 
Finalmente, la tercera región es el Infrarrojo lejano o térmico (IRT), (8-14 µm), que incluye la 
porción emisiva del espectro terrestre, en donde se detecta el calor proveniente de la mayor 
parte de las cubiertas terrestres. 
 Las micro-ondas, son un tipo de energía bastante transparente a la cubierta 
nubosa. Se utiliza en radares, telecomunicaciones y para calentar los alimentos. 
 Ondas de radio. Son las que tienen menor energía y se utilizan para las 
transmisiones de radio y televisión. 
 
 
2.1.4 INTERACCIÓN CON LOS MATERIALES DE LA SUPERFICIE. 
 
Es importante entender como es que la energía interactúa con la superficie ya que ésta 
una vez que entra en la atmósfera tiene diferentes comportamientos: 
 Es reflejada con ángulo similar al de incidencia. 
 Es reflejada uniformemente hacia todas las direcciones 
 Es absorbida por el objeto. 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 17 ~ 
 Es transmitida a otros objetos o a la superficie de la Tierra sin ser reflejada 
hacia el sensor. 
Es decir, la energía incidente (∅ ) sobre una superficie es, reflejada (∅ ), transmitida 
(∅ ), o absorbida (∅ ). Esto se expresa en la siguiente ecuación: 
∅ = ∅ + ∅ + ∅ 
La suma de estas variables (reflectividad, absortividad y transmisividad) será igual a 
uno. 
1 = + + 
 
El hecho de que ocurra alguno de ellos depende de la longitud de onda, el ángulo al que 
la radiación intersecta la superficie, la textura de ésta y el tipo de relieve (Gibson, 2000), 
además de la altura del sol en el cielo (ángulo de elevación solar), la dirección en la que el 
sensor está posicionado con respecto al nadir, el ángulo de observación, influencias 
atmósfericas, variaciones ambientales y el estado de salud de la vegetación, si ésta es el 
objetivo, por ejemplo. 
Por la cantidad de factores que intervienen resulta que cada objeto tiene una forma 
individual y característica de interactuar con la radiación incidente, el tipo de respuesta 
espectral del objetivo se denomina firmas espectrales (Figura 2. 5). De modo que es posible 
distinguir que elementos se encuentran en una imagen satelital a través de su comportamiento 
espectral. 
Para cumplir con el propósito de esta investigación se ahondará un poco más en la 
respuestra espectral de la vegetación, y no en la de otros materiales. 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 18 ~ 
 
Figura 2. 5. Firmas espectrales 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
 
2.2 ÍNDICE DE VEGETACIÓN. 
2.2.1 LA VEGETACIÓN. 
 
La radiación detectada por el sensor está influenciada por las características de la hoja 
(los pigmentos, la estructura celular y el contenido de humedad); las características 
geométricas de la planta (área foliar, la forma y distribución de las hojas, y la geometría del 
dosel), y ubicación de la planta (pendiente, orientación, asociación con otras especies, 
reflectividad del sustrato, geometría de la plantación, y condiciones atmosféricas) (Chuvieco, 
2002). 
En cuanto a las características de la hoja, es importante conocer de qué manera la 
constitución de la hoja reacciona a la radiación incidente (Figura 2. 6). La cutícula y la 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 19 ~ 
epidermis de la parte exterior de la hoja están compuestas por celdas especializadas 
translúcidas, que permiten el paso de la radiación. La epidermis inferior tiene poros llamados 
estomas los cuales permiten que el dioxido de carbono entre a la hoja para la fotosíntesis, pero 
al mismo tiempo también mantienen el balance térmico y la respiración de la hoja, la humedad 
y el intercambio de gases. Los cloroplastos están apilados debajo de la epidermis superior y 
con la clorofila, xantofila y caroteno que es un pigmento, absorbe el rojo y azul de la luz y 
reflejan el verde. Por lo tanto la vegetación sana aparece verde. La siguiente capa son celulas 
de mesofilo esponjoso con formas irregulares, que son las que reflejan cerca del 60% de la 
radiación infrarroja. (Gibson and Power, 2000). 
La curva de reflectancia en la vegetación sana se puede resumir en diferentes 
regiones,en la región del visible se presenta alta absortancia, baja reflectancia y transmitancia, 
debido a los pigmentos; en la región del infrarrojo cercano: baja absorbancia, reflectania media-
alta y transmitancia media, en este rango la reflectividad crece notablemente por la escasa 
absorción de las plantas por su estructura fisiológica; y la region del infrarrojo medio en la que 
se presenta absorbancia media-alta, reflectancia media, transmitancia baja, en esta región el 
contenido de agua es el responsable de la baja reflectividad, porque la misma presenta un 
máximo de absorción (Castro, 1999) (Figura 2. 7). 
 
Figura 2. 6. Estructura de la hoja 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 20 ~ 
 
Figura 2. 7. Respuesta espectral de la vegetación 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
 
Como se ha mencionado anteriormente, al estar directamente relacionadas con la 
diferencia de absorción y reflección de luz que presenta la vegetación en sus diferentes 
bandas, es decir, a alta absorción-baja reflectividad en el visible y alta reflectividad-baja 
absorción en el IRC, se puede decir que cuanto mayor sea el contraste entre esas bandas, 
mayor será el vigor de la vegetación, y más clara su discriminación frente a otros tipos de 
cubierta (Elachu and Van, 2006). 
Cuando la vegetación es caduca o está estresada la reflectividad será menor en el IRC 
aumentando en el rojo, por lo que el contraste entre ambas bandas será menor (Figura 2. 8). 
Entre menor sea el contraste será indicativo de que la vegetación está enferma, es senescente 
o tiene poca densidad, hasta llegar a los suelos o el agua. 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 21 ~ 
 
Figura 2. 8. Respuesta espectral de la vegetación 
Fuente: Chuvieco 2002. Teledetección ambiental. Ariel. 
 
2.2.2 INDICES 
 
Evaluar la respuesta espectral de una hoja parece una tarea sencilla sin embargo 
estudiar coberturas de vegetación lo convierte en una tarea complicada, puesto que ésta es 
formada por muchas capas de hojas de diferentes alturas con respecto al suelo y también de 
diferentes tamaños y orientaciones y en el que, además intervienen elementos como el suelo y 
la sombra causada por el dosel de la vegetación y la topografía. 
Un índice es una medida de la proporción de cobertura vegetal en un área determinada, 
que realza la respuesta espectral de la vegetación con respecto a el resto de las superficiesy 
atenúan otros factores que intervienen como el suelo, la atmósfera, la iluminación y topografía. 
 
Tomando en cuenta la relación en la respuesta espectral de las bandas del Rojo y el 
Infrarrojo se elabora un índice combinando dichas bandas. La cuantificación de esta diferencia 
se realiza a través de algunas variantes como (van Leeuwen et al., 1999): 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 22 ~ 
 cociente simple ( / ) 
 diferencia simple ( − ) 
 diferencias ponderadas ( − ∗ ) 
 combinaciones de bandas lineales ( 1∗ + 2∗ ) 
Al mejorarse los conocimientos sobre los efectos de la atmósfera, del suelo, del sol o del 
ángulo de vista y de los modelos de transferencia de radiación del dosel de la vegetación 
(Huete et al., 1994), se han generado nuevos índices, que incluyan dichas variables. 
Uno de ellos es el EVI, que es un índice que mejora la señal de la vegetación ya que es 
más sensible en regiones de alta biomasa y mejora el monitoreo de la vegetación, a través de 
disociar la señal del fondo del dosel y la reducción de influencias atmosféricas. 
Se expresa así: 
 
 
( + + + )
 
Donde: , , , es la reflectancia en la banda infrarroja, roja y azul. Los 
coeficientes estándar utilizados en este índice son: es un ajuste a la radiación recibida del 
fondo del dosel de la vegetación con valor de 1; C1 y C2 son coeficientes que utilizan la banda 
azul para corregir la influencia de los aerosoles en la banda roja con valor de 6 y 7.5 
respectivamente, y es un factor de ganancia equivalente a 2.5. 
 
 
2.2.3 INDICE DE VEGETACIÓN DE MODIS (IV MODIS). 
 
A partir de las observaciones de MODIS, se generan dos producto de índice de 
vegetación, el NDVI, que es una continuidad del índice que se generaba de las observaciones 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 23 ~ 
del sensor Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) de National Oceanic and 
Atmospheric Administration (NOAA), y eI EVI, con la finalidad de monitorear, cuantificar e 
investigar los cambios a gran escala en la vegetación en respuesta a las acciones humanas y 
al clima en la tierra. 
A partir de múltiples observaciones diarias se genera una composición de un máximo de 
4 observaciones por día, de tal manera que en un período de 16 días se tengan un máximo de 
64 observaciones, ello debido a que por la presencia de nubes y la actual cobertura espacial 
del sensor este número va a variar en un rango de 0 a 64. 
El algoritmo de MODIS IV, se le aplica a este conjunto de imágenes, con el que los 
pixeles contaminados por nubes y de vista extrema al nadir del sensor son considerados de 
baja calidad y solamente los libres de nubes, son retenidos para la composición; de modo que 
el número de imágenes para una composición en el periodo de 16 días es de menos de 10 y 
por lo regular varía entre 1 y 5. El objetivo de este método es extraer un valor por pixel de todos 
los datos retenidos, como una media, que será representativo para todo el periodo de 16 días. 
(Figura 2. 9). 
El objetivo de la metodología es seleccionar la mejor observación, en función de cada 
pixel de los datos conservados del filtrado. El algoritmo MODIS IV está constituido por tres 
componentes: 
 BRDF - C (Función de distribución de reflectancia bidireccional - compuesto). 
 CV - MVC (ángulo de visión limitado – compuesto de máximo valor). 
 MVC (compuesto de máximo valor). 
La técnica empleada depende del número y calidad de las observaciones, el MVC, en el 
que los pixeles con más alto valor de NDVI son seleccionados para representar el periodo (16 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 24 ~ 
días). El CV – MVC, es la técnica MVC mejorada, en la que a lo más tres de las observaciones 
más cercanas al nadir son tomadas para representar el periodo. El BRDF, es un algoritmo que 
utiliza todas las observaciones de aceptable calidad para interpolar aquellos valores de 
reflectancia equivalente a los del nadir a partir de los que se genera el VI. 
Si cinco observaciones tienen buena calidad para los pixeles determinados, entonces 
se aplica el modulo BRDF; si hay menos de esa cantidad, entonces se utiliza el CV – MVC. Por 
último la técnica MVC es como una copia de seguridad, del pixel con el valor más alto de IV, 
que se toma como el representativo del periodo de 16 días. 
 
Figura 2. 9. Composición temporal MODIS 
El índice de vegetación de MODIS fue desarrollado por EOS con la finalidad de tener 
productos más precisos en el monitoreo de los cambios de algunos sistemas terrestres (van 
Leeuwen et al., 1999). 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 25 ~ 
El objetivo de la composición es: 
 Proporcionar información precisa y libre de nubes de índice de vegetación en 
conjunto de imágenes. 
 Maximizar la cobertura global y temporal de la tierra con la mejor resolución 
espacial y temporal posible. 
 Estandarizar la variable de ángulo de vista del sensor y solar. 
 Asegurar la calidad y consistencia de la composición de los datos. 
 Representar y reconstruir adecuadamente las variaciones fenológicas. 
 Discriminar exactamente las variaciones interanuales en la vegetación. 
A partir de las imágenes MODIS se generan dos tipos de índices, uno de ellos, el más 
conocido, el NDVI y el segundo, el EVI, que tiene una mejora en la sensibilidad sobre regiones 
de alta biomasa y en el monitoreo de la vegetación pues disocia la señal de fondo del dosel de 
la vegetación y también reduce las influencias atmosféricas. 
 
2.2.4 UTILIZACIÓN DE ÍNDICES EN ZONAS ÁRIDAS Y SEMIÁRIDAS 
 
La vegetación característica de las zonas áridas y semiáridas son matorrales xerófitos, 
pastizales, bosques espinosos, cactáceas y pastos, además son áreas con limitada 
precipitación, alta evaporación y fuertes oscilaciones térmicas diarias y anuales. En estas 
condiciones las plantas están expuestas a sequías, que puede ser por largos periodos de 
tiempo, y después de un evento de precipitación responden con germinación, crecimiento y 
reproducción, pero que están limitados a estaciones cortas de lluvia o a periodos cortos de la 
misma (Schmidt and Karnieli, 2000). 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 26 ~ 
En el monitoreo de estas zonas se ha utilizado la percepción remota, que ha 
demostrado su eficiencia debido sus características con las que se pueden realizar estudios 
multiespectrales y multitemporales lo que facilita la investigación de la vegetación. 
A través de los estudios de vegetación en ambientes áridos y semiáridos en los que se 
ha utilizado el NDVI se ha observado la estrecha correlación con la precipitación (Anyamba and 
Tucker, 2005) (Anyamba et al., 2002) (Damizadeh et al., 2001), en los que la vegetación es 
también un indicador de la variabilidad pluvial o actúa como un estimador en los lugares en 
donde no hay registros de esta. Se han utilizado en el análisis de macro regiones tomando a la 
vegetación como evidencia de cambio climáticos asociados a los procesos de desertificación, o 
en el estudio de zonas que han sufrido cambios en el uso de suelo en regiones áridas; en la 
detección de la variabilidad fenológica debido a la variabilidad de la precipitación (Jenerette et 
al., 2010), variabilidad estacional e interanual de diversas comunidades vegetales de zonas 
semiáridas como Nuevo México (Weiss et al., 2004), monitoreando la vegetación esparcida en 
ambientes semiáridos (Schmidt and Karnieli, 2000), o en la proyección de tendencias de la 
vegetación en estas zonas desérticas, basadas en estimaciones satelitales de precipitación y 
de humedad relativa con la finalidad de mejorar la alimentación en estas zonas, 
específicamente en cuestiones productivas pues los cultivos vegetales depende de la 
precipitación (Funk and Brown, 2005). 
 
 
 
 
 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 27 ~ 
2.2.5 APLICACIONES 
 
En estudios relacionados con vegetación la utilización de técnicas de percepción remota 
son cada vez más frecuentes,los índices están ampliamente difundidos debido a su facilidad 
de cálculo e interpretación, estos, entre otras cosas: 
 Permiten monitorear, cuantificar e investigar a gran escala los cambios en la 
respuesta de la vegetación ante las acciones humanas y climáticas. 
 Permiten medir diversas características de la vegetación como la distribución 
espacial, el crecimiento, el área foliar, predicción de cosechas, condiciones de 
sequía, así como el efecto de fenómenos como el calentamiento global, el 
fenómeno del niño, ciclones o tormentas tropicales (Huete et al., 1994). 
 Facilitan la elaboración de series multitemporales de índices de vegetación para 
analizar la desertización o deforestación tropical, en la prevención de incendios 
forestales o elaboración de cartografía de áreas quemadas (Chuvieco, 2002). 
 
 
 
2.3 ASPECTOS GENERALES DE LA REGIÓN NOROESTE DE MÉXICO. 
2.3.1 UBICACIÓN 
 
La región Noroeste del país, comprendida por los estados de Baja California, Baja 
California Sur, Sonora y Sinaloa, colinda al Norte con Estados Unidos, al Oeste con el océano 
Pacífico, al Este con los estados de Chihuahua, Durango y al Sur con Nayarit (Figura 2. 10). 
Por su ubicación geográfica, está bajo la influencia del Trópico de Cáncer, el cinturón de 
zonas áridas, o de altas presiones del Hemisferio Norte (Salinas-Zavala et al., 1998). 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 28 ~ 
Esta región representa en 19.6% de la superficie total del país (Baja California (3.7%), 
Baja California Sur (3.8%), Sinaloa (2.9%) y Sonora (9.2%)) equivalente a 260,837 km2 de 
1,964,375 km2 del territorio nacional. 
 
 
Figura 2. 10. Localización de la Región del Noroeste de México 
120'Ü'O"W 116'Ü'O"W 112'Ü'O"W 100'Ü'O"W 
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ELABORO: GEOVANA PElAEZ MENDEZ 
120'Ü'O"W 116'Ü'O"W 112'Ü'O"W 100 'Ü'O"W 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 29 ~ 
2.3.2 RELIEVE 
 
La superficie de Baja California y Baja California Sur forma parte de las provincias de la 
península de Baja California y la llanura sonorense (Tabla 2. 1). El principal sistema orográfico 
(Figura 2. 11), inicia en el norte con el nombre de Sierra de Juárez (1980 m), llamándose 
después Sierra de San Pedro Mártir (3100 m) a partir de la cual se divide en sierras de menor 
altitud como La Asamblea (1660 m), Las Animas (1190 m), Agua de Soda (1150 m), La libertad 
(1670 m)). En la parte Norte existen otros sistemas orográficos como las Sierras de San Felipe 
(1270 m), Santa Isabel (1910 m) y San Miguel (2100) al Este y Oeste de la Sierra de San Pedro 
Mártir. 
PROVINCIA SUBPROVINCIA 
Península de Baja 
California 
Sierras de Baja California Norte 
Desierto de San Sebastián Vizcaíno 
Sierra de la Giganta 
Llanos de La Magdalena 
Del Cabo 
Pie de la Sierra 
Llanura Sonorense Desierto de Altar 
Sierra del Pinacate 
Sierras y Llanuras Sonorenses 
Sierra y Llanuras del 
Norte 
Llanura y Médanos del Norte 
Sierra Madre Occidental Sierras y Valles del Norte 
Sierras y Cañadas del Norte 
Pie de la Sierra 
Gran Meseta y Cañones Chihuahuenses 
Gran Meseta y Cañones Chihuahuenses 
Gran Meseta y Cañones Duranguenses 
Mesetas y Cañadas del Sur 
Llanura Costera del 
Pacífico 
Llanura Costeras y Deltas de Sonora y Sinaloa 
Llanura Costeras de Mazatlán 
Delta del Río Grande de Santiago 
Tabla 2. 1. Provincias fisiográficas del Noroeste de México 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 30 ~ 
El Sur de la Península se caracteriza por un conjunto de sierras con dirección noroeste-
sureste, la Sierra el Potrero, el volcán El Azufre (1660 m ) y la Sierra de La Giganta (1680) se 
extienden hasta la Bahía de la Paz (1740m), en el Sur continúan las elevaciones como la Sierra 
La Laguna (2080m). En la parte occidental existen algunas barras o cordones litorales (barras 
de arena y gravas junto a la costa). 
La superficie estatal de Sonora y Sinaloa, forma parte de la llanura sonorense, la llanura 
costera del Pacífico, las sierras y llanuras del Norte y la provincia de la Sierra Madre 
Occidental. La parte occidental del Estado de Sonora es una llanura con algunas elevaciones 
como Sierra Libre (1180m) o el volcán el Pinacate (1200 m); hacia el Noreste se ubica la 
Provincia de las Llanuras del Norte, algunas elevaciones como la Sierra de San José (2540m), 
Sierra Los ajos (2620m) y la Sierra Madre Occidental en los límites con el estado de chihuahua, 
y que recibe diversos nombres como Sierra la charola (2520 m) y que se prolonga y recorre el 
estado de Sinaloa. Finalmente la llanura costera del Pacífico que inicia en al Sur del estado de 
Sonora y recorre todo lo largo Sinaloa, con algunas elevaciones como el cerro san Bartolo 
(2520 m), cerro Pelón (2500 m), mesa San Bartolo (2520 m). 
 
 
 
 
 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 31 ~ 
 
 
Figura 2. 11. Hipsometría del Noroeste de México 
Fuente: INEGI. 2010 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 32 ~ 
 
2.3.3 CLIMA 
 
La Sierra Madre Occidental en el oriente de Sonora y Sinaloa constituye una barrera 
orográfica para los vientos alisios provenientes del Golfo de México que van perdiendo 
humedad en su trayecto y llegan al resto de los estados secos. Hacia el oeste el mar presenta 
temperaturas bajas y por lo tanto no existe evaporación que proporcione humedad al ambiente, 
por la combinación de estos dos factores da por resultado que el clima en la península de Baja 
California, las llanuras de Sonora y Norte de Sinaloa sea árido. 
Hacia el Sur, en la parte alta de la Sierra el clima es templado subhúmedo y cálido 
subhúmedo con lluvias en verano principalmente en los límites con Chihuahua y Durango, y 
conforme desciende la altura se incrementa la temperatura y por tanto cambian las condiciones 
climáticas hasta encontrar el semiseco muy cálido en la planicie (Figura 2. 12). 
La región es afectada en verano y parte del otoño por fenómenos característicos de las 
latitudes medias y bajas, está bajo la influencia de la Zona Intertropical de Convergencia así 
como por el paso de ciclones tropicales del océano Pacífico que en su trayectoria avanza 
desde las costas de Oaxaca y Guerrero hacia el Noroeste del país.(Hernández et al., 1999) 
Durante el verano la Altiplanicie mexicana se caracteriza por un aumento de la 
temperatura y una baja presión atmosférica superficial, de manera que se presenta un fuerte 
gradiente de presión entre el aire que está sobre la planicie y el que está sobre los océanos 
Atlántico y el Pacífico Tropical. De este modo el viento al seguir la pendiente barométrica, sopla 
de los océanos al continente, fenómeno que se conoce como monzón y que es muy importante 
para la climatología del lugar y que se relaciona con el inicio de las lluvias de verano, con el 
flujo de humedad del Sur sobre el Golfo de California y con la formación de un centro de baja 
presión centrado en Sonora y Arizona (Reyes et al., 1994). 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 33 ~ 
También es una zona afectada por frentes fríos, que son masas de aire frio que en su 
recorrido hacia el Sur van perdiendo humedad a través de precipitaciones, lo cual constituye 
una importante fuente de precipitaciones invernales. 
La porción occidental de la península de Baja California, recibe casi la totalidad de la 
precipitación por los vientos del Oeste en el invierno, la porción central de Baja California, el 
norte de Sonora y la Sierra Madre Occidental se presenta un régimen de lluvias de verano con 
un alto porcentaje de precipitación invernal en tanto que la región Sur tiene un régimen 
completamente veraniego. 
En resumen, la temporada lluviosa en la mayor parte del área es el verano, con un 
porcentaje de precipitación invernal, que va aumentando a medida que se avanza hacia el 
Norte y Noroeste y que en el estado de Baja Californiacambia a régimen de invierno 
(Hernandez et al., 1999), y que presenta temperaturas templadas la mayor parte del año 
ubicados en las zonas más elevadas de las Sierras Juárez y San Pedro Mártir, en donde las 
precipitaciones más abundantes ocurren de diciembre a febrero y los meses más secos son de 
junio a septiembre. 
 
 
 
 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 34 ~ 
 
Figura 2. 12. Climas del Noroeste de México (Clasificación de Koppen, modficado por García). 
Fuente: http://conabioweb.conabio.gob.mx 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 35 ~ 
2.3.4 VEGETACIÓN 
 
La climatología de la zona define condiciones de aridez para la península de Baja 
California y la mayor parte del estado de Sonora, lo cual también determina cierto tipo de 
vegetación predominante (Figura 2. 13). Entre ellas se encuentran los matorrales desértico 
microfilo, espinoso tamaulipeco, submontano y subtropical, rosetófilo, sarcocrasicaule; 
mezquital-huizachal; vegetación de suelos arenosos o halófita y gipsófita. En zonas 
montañosas como la Sierra de San Pedro Mártir, La Giganta, La Laguna se ubican bosque de 
pino, encino y selva baja caducifolia y subcaducifolia; en la sierra Madre Occidental se adiciona 
la selva baja perenifolia, subperenifolia y espinosa. 
La vegetación costera en estas zonas son dunas costeras (yucas y matorral desértico 
rosetófilo) o manglar en la costa sinaloense. 
La agricultura del área es principalmente de riego en las zonas áridas cultivando 
principalmente haba, sandía, melón, repollo, membrillo, limón, nogal y almendro (Baja 
California), dátil, trigo, algodón hueso, garbanzo, maíz, sorgo y frijol (Baja California Sur), trigo, 
algodón, cártamo, sandía, ajonjolí, garbanzo, sorgo, maíz y vid (Sonora) o de temporal en 
laderas de la Sierra Madre Occidental, algunos de los principales cultivos son: maíz, forrajes, 
frijol, sorgo, ajonjolí y algunos frutales (Sonora), la zona agrícola de Sinaloa se ubica en la 
llanura costera con la producción de caña de azúcar, maíz, frijol, papa, cártamo, soya, algodón 
o sorgo, maíz, garbanzo, pastos, cártamo y mango al pie de la Sierra. 
 
 
 
 
 MARCO TEÓRICO O CONCEPTUAL 
~ 36 ~ 
 
Figura 2. 13. Mapa de vegetación del Noroeste de México de INEGI agrupado por CONABIO. 
Fuente: http://conabioweb.conabio.gob.mx/metacarto 
 
 
CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODO 
3.1 MATERIALES 
3.1.1 SISTEMA DE OBSERVACIÓN 
 
La cooperación internacional ha permitido avanzar en el estudio de la dinámica terrestre 
y así responder a las necesidades en materia del clima, océanos y procesos terrestres. A las 
agencias espaciales con mayor experiencia se han unido otras que han aprovechado su 
desarrollo tecnológico y la reducción de costos en el diseño de sensores y vehículos de 
lanzamiento, es así como algunos países entre los que encontramos a Canadá, Brasil, 
Argentina, China, Corea del Sur o Israel, han podido poner en órbita sensores de Teledetección 
(Chuvieco, 2002). 
Aunque cada vez es más frecuente encontrar organizaciones internacionales que 
coordinan esfuerzos en la observación de la Tierra, es importante mencionar, tres programas 
destacados en el estudio del cambio global, el ADEOS-MIDORI (Advanced Earth Observing 
Satellite, denominado MIDORI en Japón), EOS (Earth Observing System) y ENVISAT de las 
agencias japonesa, estadounidense y europea respectivamente; aunque existen muchos otros 
como el programa IRIS de la India, METEOR de Rusia, CBERS de China y Brasil, ARIES de 
Australia y ODIN de Suecia (López and Denore, 1999). 
 
 
 
 MATERIALES Y MÉTODO 
~ 38 ~ 
En el sistema EOS de la NASA, a bordo del satélite Terra y Aqua está incluido el sensor 
MODIS, del que se derivan las imágenes utilizadas para esta investigación. 
 
3.1.1.1 SISTEMA DE OBSERVACION TERRESTRE (EOS) 
 
EOS está conformada por un conjunto de satélites de órbita polar y de baja inclinación 
para observaciones globales de la superficie terrestre, la biosfera, la atmósfera y océanos; con 
el propósito de contar con la información que permita analizar las causas y consecuencias de 
cambio global y elaborar predicciones a largo plazo. (EOS, 2010). 
En 1991 la NASA inició un programa de estudio de los sistemas medioambientales 
llamado Earth Science Enterprise (ESE), que utiliza a los satélites como una herramienta para 
el estudio de la Tierra con la intención de ampliar la comprensión de los procesos naturales en 
su relación con el ser humano. 
La fase uno de ESE se centró en satélites de vuelo libre, misión del transbordador espacial y 
varios aeroplanos. La segunda fase empezó con el lanzamiento del satélite Terra (1999) 
convirtiéndose en el primer sistema de observación terrestre que integra mediciones frecuentes 
de los procesos terrestres y posteriormente el lanzamiento del satélite Aqua (EOS, 2010). 
En la tabla 3.1, se enlistan algunas de las características de ambos satélites, así como 
del tipo de datos que monitorean. 
 
 
 
 MATERIALES Y MÉTODO 
~ 39 ~ 
SATÉLITE LANZAMIENTO COMPONENTES DATOS QUE OBTIENE 
TERRA 1999 CERES (Sistema de energía 
radiante de nubes y tierra). 
ASTER (Vehículo espacial 
avanzado de emisión termal y 
reflexión radiométrica). 
MOPITT (Mediciones de 
Contaminación de la Troposfera). 
MIRS (Espectro radiómetro de 
imágenes multiángulo). 
MODIS. 
 
 Propiedades de las nubes 
 flujo de energía radiativa 
 propiedades de aerosoles 
 Cobertura terrestre y 
cambios en el uso de suelo 
 Dinámica de la vegetación 
 Temperatura de superficie 
terrestre y oceánica 
 Incendios 
 Efectos de erupciones 
volcánicas 
 Color oceánico 
 Cobertura de nieve 
 Temperatura y humedad 
atmosférica y de masas de 
agua congeladas en el 
océano 
AQUA 2002 CERES (Sistema de energía 
radiante de las nubes y tierra 
AIRS Sonda Infrarroja 
Atmosférica) 
AM SU-A1 y AM SU-A2 (Sonda 
mejorada de microondas A1 y 
A2) 
HSB (Sonda de Humedad para 
Brasil). 
AM SR-E (Escáner Radiométrico 
mejorado de Microondas para 
EOS). 
MODIS. 
 Ciclo de agua de la Tierra 
 Evaporación de océanos 
 Vapor de agua en la 
atmósfera 
 Nubes, precipitación, agua 
congelada, tierra 
congelada, y cobertura de 
nieve sobre la tierra o hielo 
 Flujos de energía radiante 
 Aerosoles 
 Cobertura de vegetación 
 Fitoplancton y materia 
orgánica disuelta en los 
océanos, aire y tierra 
Tabla 3. 1. Satélites Terra y Aqua 
 
3.1.1.2 SENSOR MODIS 
 
Se encuentra a bordo del satélite Terra y Aqua. La órbita de Terra pasa del norte a sur 
cruzando el Ecuador en la mañana, mientras que el Aqua pasa de sur a norte cruzando el 
Ecuador en la tarde, ambos en órbita polar, el cubrimiento total de estos dos satélites se realiza 
en uno o dos días. 
Cuenta con 36 bandas espectrales entre 0.405 y 14.385 µm de longitud de onda, dos de 
ellas (1 y 2) a una resolución espacial de 250m en nadir, cinco bandas (3-7) a 500m y 29 
bandas (8-36) a 1 km. (van Leeuwen et al., 1999) (ANEXO 1). 
 MATERIALES Y MÉTODO 
~ 40 ~ 
En la página principal de MODIS, (http://www.gfcs.nasa.gov), se encuentra el acceso a 
diversos sitios relacionados con el sensor, presentando en ésta una imagen destacada 
adquirida recientemente, las últimas noticias y los accesos a las disciplinas (Tierra, Atmósfera, 
Océano y Calibración). 
Algunos de los productos derivados de las observaciones de los sensores, y que se 
pueden utilizar en diversas disciplinas incluyendo la oceanografía, biología y ciencias de la 
atmósfera, etc., se enlistan en la Tabla 3. 2. 
 D I S C I P L I N A P R O D U C T O 
 CALIBRACION MOD 01 – Nivel 1A Registros de Radiación 
 MOD 02 – Nivel 1B Calibración de Radiancias Geolocalizadas 
 MOD 03 –Conjunto de datos de Geolocalización 
 ATMOSFERA MOD 04 – Productos de Aerosol 
 MOD 05 – Agua Precipitable (Vapor de agua) 
 MOD 06 – Producto de Nubes 
 MOD 07 – Perfiles atmosféricos 
 MOD 08 – Productos Atmosféricos en Grillas 
 MOD 35 – Masas Nubosas 
 TIERRA MOD 09 –