[go: up one dir, main page]

Skip to main content
Log in

Climatic and socioeconomic regionalization of the meteorological drought in Mexico using a predictive algorithm

  • Original Paper
  • Published:
Natural Hazards Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Drought is one of the foremost extreme and dangerous hydrological phenomena that exist because of devastating social, economic, and environmental consequences. These consequences are highly dependent on the climate and water management characteristics of the place where it occurs. Monitoring and analyzing drought is challenging because of both its slow onset and that it is an unavoidable natural hazard whose occurrence is aggravated by climate change. This study aimed to regionalize meteorological drought considering climatic and socioeconomic variables for a better characterization of the Mexican municipalities affected by droughts to assist specific local planning and management. Regression and classification trees were used, to be an evidence-sustained tool that allows the generation of well-differentiated management plans according to the characteristics of each municipality in Mexico. As result, nine regions were found. Regionalization made it possible to identify the municipalities in Mexico that had the worst drought from 2003 to March 2020 as well as the climatic and socioeconomic characteristics that make them more vulnerable to this disaster.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Subscribe and save

Springer+ Basic
$34.99 /Month
  • Get 10 units per month
  • Download Article/Chapter or eBook
  • 1 Unit = 1 Article or 1 Chapter
  • Cancel anytime
Subscribe now

Buy Now

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4

Similar content being viewed by others

Data availability

All data that have contributed to the reported results are available from the corresponding author at request.

References

  • Álvarez Rodríguez J (2005) Regionalización y caracterización de sequías en Europa. Ingen Civ 131:143–158

    Google Scholar 

  • Anjum S, Saleem M, Cheema M et al (2012) An assessment to vulnerability, extent, characteristics and severity of drought hazard in Pakistan. Pak J Sci 64:2–138

    Google Scholar 

  • Arceo-Gómez EO, Hernández-Cortés D, López-Feldman A (2020) Droughts and rural households’ wellbeing: evidence from Mexico. Clim Change 162:1197–1212

    Article  Google Scholar 

  • Arreguín-Cortés FI, López-Pérez M, Ortega-Gaucin D, Ibañez-Hernández Ó (2016) La política pública contra la sequía en México: avances, necesidades y perspectivas. Tecnol Cienc Agua 7:63–76

    Google Scholar 

  • Berlanga V, Rubio Hurtado MJ, Vilà Baños R (2013) Cómo aplicar árboles de decisión en SPSS. REIRE Rev D’innov Rec Educ 6:65–79

    Google Scholar 

  • Bryan K, Ward S, Roberts L, White MP, Landeg O et al (2020) The health and well-being effects of drought: assessing multi-stakeholder perspectives through narratives from the UK. Clim Change 163:2073–2095

    Article  Google Scholar 

  • Caldera SVN, Escobar EMR, Ortega VE (2015) Cambio climático como factor determinante de desnutrición en niños de 0–5 años de edad. Cult Cient Tecnol 48:34–40

    Google Scholar 

  • Calvo-Solano OD, Quesada-Hernández L, Hidalgo H, Gotlieb Y (2018) Impactos de las sequías en el sector agropecuario del Corredor Seco Centroamericano. Agron Mesoam 29:695–709

    Article  Google Scholar 

  • Camilloni I, Barros V, Moreiras S, Poveda G, Tomasella J (2020) Inundaciones y sequías. Adaptación frente a los riesgos del cambio climático en los países iberoamericanos—informe RIOCCADAPT. McGraw Hill, España, Madrid, pp 391–417

    Google Scholar 

  • Castillo-Castillo M, Ibáñez-Castillo LA, Valdés JB, Arteaga Ramírez R, Vázquez Peña MA (2017) Análisis de sequías meteorológicas en la cuenca del río Fuerte, México. Tecnol Cienc Agua 8:35–52

    Article  Google Scholar 

  • Castillo-Castillo M, Ibáñez-Castillo LA, Valdés JB, Arteaga Ramírez R, Vázquez Peña MA (2018) Pronóstico de sequías meteorológicas con filtro de Kalman discreto en la cuenca del río Fuerte, México. Agrociencia 52:911–932

    Google Scholar 

  • CEPAL (2019) Planificación para el desarrollo territorial sostenible en América Latina y el Caribe. Comisión Económica para América Latina y el Caribe, Chile

    Google Scholar 

  • Chen LG, Gottschalck J, Hartman A, Miskus D, Tinker R et al (2019) Flash drought characteristics based on US drought monitor. Atmosphere 10:498

    Article  Google Scholar 

  • CONABIO (2020) Geoportal, 2020. http://www.conabio.gob.mx/informacion/gis/

  • CONAFOR (2020) Sistema Nacional de Información Forestal. 2020. https://snif.cnf.gob.mx/incendios/

  • CONAGUA (2014a) Programa de medidas preventivas y de mitigación de la sequía. Comisión nacional del Agua, México

  • CONAGUA (2014b) Programa de medidas preventivas y de mitigación de la Sequía- Consejo de cuenca rio mocorito al quelite. Comisión nacional del Agua, México

  • CONAGUA (2018a) Política pública nacional para la sequía. Proyecto. Comisión nacional del Agua, México

  • CONAGUA (2018b) Estadísticas del agua en México. Comisión Nacional del Agua, México

  • CONAGUA, OMM (2014) Fortalecimiento del Manejo Integrado del Agua en México (PREMIA). Plan general maestro estratégico de investigación en materia de sequía. Comisión Nacional del Agua, México

  • CONAGUA, PRONACOSE (2014) Política Pública Nacional para la Sequía. Documento rector. Comisión Nacional del Agua, México

  • Cortés A, FI P, Austria M, López VT (2004) El Agua en México, una visión institucional. In: El agua en México, vista desde la academia. Jiménez and I Marín, Academia Mexicana de Ciencias, México pp 251–270

  • Cuervo-Robayo AP, Téllez-Valdés O, Gómez-Albores MA, Venegas Barrera CS, Manjarrez J et al (2013) An update of high-resolution monthly climate surfaces for Mexico. Int J Climatol 34:2427–2437

    Article  Google Scholar 

  • Cupak A (2020) Regionalization methods for low flow estimation in ungauged catchments-a review. Acta Sci Polon Form Circum 19:21–35

    Article  Google Scholar 

  • De la Barreda B, Metcalfe SE, Boyd DS (2020) Precipitation regionalization, anomalies and drought occurrence in the Yucatan Peninsula, Mexico. Int J Climatol 40:4541–4555

    Article  Google Scholar 

  • Douriet JC (2013) Determinación de escenarios por sequía mediante análisis multivariado temporal usando redes neuronales en México. Universidad Nacional de Córdoba

  • Escalante-Sandoval C, Nunez-Garcia P (2017) Meteorological drought features in northern and northwestern parts of Mexico under different climate change scenarios. J Arid Land 9:65–75

    Article  Google Scholar 

  • Esparza M (2014) La sequía y la escasez de agua en México: situación actual y perspectivas futuras. Secuencia 89:193–219

  • Estrada-Medina H, Cobos-Gasca V, Acosta-Rodríguez JL, Peña Fierro S, Castilla Martínez M et al (2016) La sequía de la península de Yucatán. Tecnol Cienc Agua 7:151–165

    Google Scholar 

  • Farsani NT, Neto de Carvalho C, Eslamian S (2016) Education program for drought. Handbook of drought and water scarcity: environmental impacts and analysis of drought and water scarcity. CRC Press, Florida, pp. 551–565

  • Ferreira RG, da Silva DD, Elesbon AAA, Fernandes Filho EI, Vieira Veloso G et al (2021) Machine learning models for streamflow regionalization in a tropical watershed. J Environ Manage 280:111713

    Article  Google Scholar 

  • Goyal MK, Sharma A (2016) A fuzzy c-means approach regionalization for analysis of meteorological drought homogeneous regions in western India. Nat Hazards 84:1831–1847

    Article  Google Scholar 

  • GWP (2016) Análisis socioeconómico del impacto sectorial de la sequía de 2014 en Centroamérica. Asociación mundial para el Agua, Estocolmo

  • Hair J, Anderson R, Tatham R, Black W (2000) Análisis multivariante. Prentice Hall, Madrid

    Google Scholar 

  • Heim RR Jr, Brewer MJ (2012) The global drought monitor portal: the foundation for a global drought information system. Earth Interact 16:1–28

    Article  Google Scholar 

  • IMT, SCT (2020) Sistema de información meteorológica y climática para el diseño y operación de las carreteras en México. Instituto Mexicano del transporte y secretaria de comunicaciones y transporte, México

  • INEE (2020) Evaluación de la educación, 2020. https://www.inee.edu.mx/evaluaciones/bases-de-datos/

  • INEGI (2015) Censo nacional de gobiernos municipales y delegacionales 2015, Módulo 5: Agua Potable y Saneamiento. México

  • INEGI (2020) Geografía y Medio Ambiente, 2020. https://www.inegi.org.mx/temas/

  • Jamro S, Channa FN, Dars GH, Ansari K, Krakauer NY (2020) Exploring the evolution of drought characteristics in Balochistan. Pakistan Appl Sci 10:913

    Article  Google Scholar 

  • Jehanzaib M, Shah SA, Yoo J, Kim TW (2020) Investigating the impacts of climate change and human activities on hydrological drought using non-stationary approaches. J Hydrol 588:125052

    Article  Google Scholar 

  • Lobato-Sánchez R (2016) El monitor de la sequía en México. Tecnol Cienc Agua 7:197–211

    Google Scholar 

  • Lupián LEO, Campos FJA (2015) Migración y cambio climático en México. Cimexus 10:35–51

    Google Scholar 

  • Magaña V (2016) Considerations for a research program on drought in Mexico. Tecnol Cienc el Agua 7:115–112

    Google Scholar 

  • Magaña RVO, Neri C (2012) Cambio climático y sequías en México. Ciencia 26:26–35

    Google Scholar 

  • Mahato A (2014) Climate change and its impact on agriculture. Int J Sci Res Publ 4:1–6

    Google Scholar 

  • Méndez González J, de Návar Cháidez J, J, González Ontiveros V, (2008) Análisis de tendencias de precipitación (1920–2004) en México. Invest Geogr 65:38–55

    Google Scholar 

  • Méndez González J, Ramírez Leyva A, Cornejo Oviedo E, Zárate Lupercio A, Cavazos Pérez T (2010) Teleconexiones de la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) a la precipitación y temperatura en México. Invest Geogr 73:57–70

    Google Scholar 

  • Mendez‐Jimenez M (2012) Estudio básico de adaptación al cambio climático. Technical report. Regional government of Andalusia

  • Meza L, Corso S, Soza S (2010) Gestión del riesgo de sequía y otros eventos climáticos extremos en Chile. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), Chile

    Google Scholar 

  • Monterroso A, Conde C (2015) Exposure to climate and climate change in Mexico. Geomat Nat Haz Risk 6:272–288

    Article  Google Scholar 

  • Najera-Mota N (2015) Impacto por enfermedades ocasionadas por eventos hidrológicos extremos: Análisis y modelación geomática. Dissertation, Universidad Autónoma del Estado, México

  • Nasution M, Sitompul O, Ramli M (2018) PCA based feature reduction to improve the accuracy of decision tree c4.5 classification. J Phys Conf Ser 978:1–6

    Article  Google Scholar 

  • Neto RMB, Santos CAG, da Silva RM, Costa Dos Santos CA, Zhong L et al (2021) Geospatial cluster analysis of the state, duration and severity of drought over Paraíba State, northeastern Brazil. Sci Total Environ 799:149492

    Article  Google Scholar 

  • Olagunju TE (2015) Drought, desertification and the Nigerian environment: a review. J Ecol Nat Environ 7:196–209

    Article  Google Scholar 

  • Olmos Martínez E, González Ávila ME, Contreras Loera MR (2013) Percepción de la población frente al cambio climático en áreas naturales protegidas de Baja California Sur, México. Polis revista Latinoamericana

  • OMM (2006) Vigilancia y alerta temprana de la sequía: conceptos, progresos y desafíos futuros. Organización meteorológica Mundial, Ginebra.

  • OMM, GWP (2014) Directrices de Política Nacional para la gestión de sequías: Modelo para la adopción de medidas. Organización meteorológica mundial y asociación mundial para el Agua, Ginebra y Estocolmo.

  • Ortega Arroyo EJ, Jiménez Pérez J, Villanueva Díaz J, Yerena Yamallel JI, Alanís Rodríguez E (2018) Reconstrucción de algunas sequías a través de anillos de crecimiento para el norte de México. Rev Mexic Cienc For 9:439–462

    Google Scholar 

  • Ortega Gaucin D (2013) Sequía: causas y efectos de un fenómeno global. Instituto mexicano de tecnología y ciencias del Agua, México

  • Ortega-Gaucin D (2018) Medidas para afrontar la sequía en México: una visión retrospectiva. Rev Coleg San Luis 8:77–105

    Article  Google Scholar 

  • Ortega-Gaucin D, Pérez ML, Cortés FA (2016) Drought risk management in Mexico: progress and challenges. Int J Saf Secur Eng 6:161–170

    Google Scholar 

  • Pineda-Pablos N, Salazar-Adams A (2016) Ciudades y sequía en México. La gestión del agua como estrategia crítica de mitigación. Tecnol Cienc Agua 7:95–113

    Google Scholar 

  • Poquet D, Belda F, García-Haro FJ (2020) Regionalización de la sequía en la Península Ibérica desde 1950 hasta 2007 a partir del SPI y una modelización digital terreno. Acta Las Jornadas Cient Asoc Meteorol Española 30:5

    Google Scholar 

  • Ragettli S, Zhou J, Wang H, Liu C, Guo L (2017) Modeling flash floods in ungauged mountain catchments of China: a decision tree learning approach for parameter regionalization. J Hydrol 555:330–346

    Article  Google Scholar 

  • Rajsekhar D, Mishra AK, Singh VP (2013) Regionalization of drought characteristics using an entropy approach. J Hydrol Eng 18:870–887

    Article  Google Scholar 

  • Real Rangel RA (2016) Monitoreo de sequias en Mexico a traves de indices multivariados. Dissertation, Universidad nacional autónoma, Mexico,

  • Reyes GA, Santelices CS (2020) Personas vinculadas al sector agrícola en zonas rurales: migrantes climáticos inminentes. Revista in Derecho ambiental 229–256

  • Sánchez Tovar Y, García Fernández F, Mendoza Flores E (2014) Determinantes de la capacidad de innovación regional en México: Una tipología de las regiones. Reg Soc 26:118–158

    Google Scholar 

  • Sánchez A (2017) Decentralized Sanitation and Sustainable Reuse of Municipal Wastewater in Mexico. Sociedad y ambiente 14:119–143

    Google Scholar 

  • Sanusi W, Abdul AJ, Wan Z (2014) Fuzzy clustering for regionalization of drought proneness in Peninsular Malaysia. Sains Malaysiana 43:1791–1800

    Google Scholar 

  • SEMARNAT (2010) Atmósfera. Secretaría de medio ambiente y recursos naturales, México

  • SEMARNAT (2012) Análisis espacial de las regiones más vulnerables ante las sequías en México. Secretaría de medio ambiente y recursos naturales, México

  • Sena A, Barcellos C, Freitas C, Corvalan C (2014) Managing the health impacts of drought in Brazil. Int J Environ Res Public Health 11:10737–10751

    Article  Google Scholar 

  • Sepulcre-Canto G, Horion S, Singleton A et al (2012) Development of a combined drought indicator to detect agricultural drought in Europe. Nat Hazard 12:3519–3531

    Article  Google Scholar 

  • Servín CC, García AT, Mendoza MGG (2018) Cambio climático y escenarios futuros de la expansión del dengue en México. In: Geomedicina y la tecnología espacial aplicada al caso de los vectores en salud humana. Universidad Autónoma, San Luis Potosi, pp 161–180

  • SIAP (2020) Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera, 2020. https://www.gob.mx/siap

  • SINA, CONAGUA (2020) Sistema Nacional de Información del Agua, 2020. http://sina.conagua.gob.mx/sina/

  • SMN (2020) Monitor de Sequia de México, 2020. https://smn.conagua.gob.mx/es/climatologia/monitor-de-sequia/monitor-de-sequia-en-mexico

  • Spinoni J, Naumann G, Carrao H, Barbosa P, Vogt J (2014) World drought frequency, duration, and severity for 1951–2010. Int J Climatol 34:2792–2804

    Article  Google Scholar 

  • SSA (2020) Sistema de Información de la Secretaría de Salud, 2020. http://sinaiscap.salud.gob.mx:8080/DGIS/

  • Stanke C, Kerac M, Prudhomme C, Medlock J, Murray V (2013) Health effects of drought: a systematic review of the evidence. PLoS Currents 5:1–10

    Google Scholar 

  • Taghi Sattari M, Anli A, Apaydin H, Kodal S (2012) Decision trees to determine the possible drought periods in Ankara. Atmósfera 25:65–83

    Google Scholar 

  • Taibi S, Souag D (2011) Regionalization of drought in Northern Algeria using a standardized precipitation index (1936–2010). Proceedings of the IV international workshop on hydrological extremes From prediction to prevention of hydrological risk in Mediterranean countries, Italy. pp. 169–182

  • Tarobi FN, Neto de C, Eslamian S (2017) Education program for drought. In: Handbook of drought and water scarcity. CRC Press, Florida pp. 551–565

  • Urquijo RJ (2015) La gestión de la sequía: contribuciones para su evaluación. Dissertation, Universidad Politécnica, Madrid

  • Valiente ÓM (2001) Sequía: definiciones, tipologías y métodos de cuantificación. Investig Geogr 26:59–80

    Google Scholar 

  • Van Loon A, Laaha G (2015) Hydrological drought severity explained by climate and catchment characteristics. J Hydrol 526:3–14

    Article  Google Scholar 

  • Vezza P, Comoglio C, Rosso M, Viglione A (2010) Low flows regionalization in north-western Italy. Water Resour Manage 24:4049–4074

    Article  Google Scholar 

  • Wilhite DA (2016) Droughts: a global assessment. Routledge, London

    Book  Google Scholar 

  • Wilhite DA, Sivakumar MV, Pulwarty R (2014) Managing drought risk in a changing climate: the role of national drought policy. Weather Clim Extrem 3:4–13

    Article  Google Scholar 

  • Zhang Q, Xiao M, Singh VP, Li J (2012) Regionalization and spatial changing properties of droughts across the Pearl River basin, China. J Hydrol 472:355–366

    Article  Google Scholar 

  • Zilbert L, Downs M (2013) Recomendaciones técnicas para la elaboración de mapas de amenazas por sequía meteorológica. Ediciones Paraninfo, Nicaragua.

  • Zou H, Hastie T, Tibshirani R (2006) Sparse principal component analysis. J Comput Graph Stat 15:265–286

    Article  Google Scholar 

  • Zúñiga-Vásquez JM, Cisneros-González D, Pompa-García M (2019) Drought regulates the burned forest areas in Mexico: the case of 2011, a record year. Geocarto Int 34:560–573

    Article  Google Scholar 

Download references

Funding

This work was supported by the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) under the scholarship Grant 769761.

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Contributions

All authors contributed to the conception and design of the study. Material preparation, data collection, and data curation were performed by V.-M., G.-A., and M.-O.A. Formal analysis was performed by V.-M., F.-O., A.-M., and M.-L. The first draft of the manuscript was written by V.-M. and M.-L. All authors commented on previous versions of the manuscript. All authors read and approved the final manuscript.

Corresponding author

Correspondence to C. A. Mastachi-Loza.

Ethics declarations

Competing interests

The authors have no relevant financial or non-financial interests to disclose.

Additional information

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Rights and permissions

Springer Nature or its licensor (e.g. a society or other partner) holds exclusive rights to this article under a publishing agreement with the author(s) or other rightsholder(s); author self-archiving of the accepted manuscript version of this article is solely governed by the terms of such publishing agreement and applicable law.

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Valenzuela-Morales, G.Y., Hernández-Téllez, M., Fonseca-Ortiz, C.R. et al. Climatic and socioeconomic regionalization of the meteorological drought in Mexico using a predictive algorithm. Nat Hazards 117, 1381–1403 (2023). https://doi.org/10.1007/s11069-023-05908-z

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-023-05908-z

Keywords

Navigation