Anlisis Estadstico de Datos Climticos Facultad de Ciencias
Facultad de Ingeniera 2008 M. Barreiro M. Bidegain A. Daz
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Objetivo del curso Desarrollar habilidades para identificar y
describir estructuras de datos climticos, tanto en sus valores
medios como en su variabilidad espacial y/o temporal. Realizar
aplicaciones al diagnstico de relaciones entre distintas variables
climticas, y al pronstico.
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Temario Introduccin Clima, Climatologa y variabilidad climtica
(espacial y temporal). Escalas Datos climticos. Revisin sobre el
concepto de probabilidad. Datos univariados Anlisis exploratorio
aplicado a datos climticos. Descripcin de poblaciones por medio de
distribuciones empricas. Histogramas. Datos apareados. Diagramas de
dispersin. Coeficientes de correlacin. Aplicaciones al diagnstico y
pronstico. Distribuciones paramtricas. Distribuciones discretas y
continuas. Distribuciones de probabilidad frecuentes en variables
climticas. Estimacin de parmetros. Pruebas de hiptesis.
Aplicaciones. Modelos paramtricos de relaciones entre variables
climticas. Regresin lineal simple y mltiple. Regresin no lineal.
Anlisis de estratificacin y composicin. Aplicaciones en diagnstico
y en pronstico. Series temporales o cronolgicas. Datos
multivariados Revisin de conceptos fundamentales sobre estadstica
multivariada. Algebra de matrices. Distribucin normal multivariada.
Anlisis de componentes principales. Ejemplos y aplicaciones.
Anlisis de correlacin cannica. Aplicaciones a diagnstico y
pronstico. Anlisis de agrupaciones (cluster analysis). Verificacin
y valor de los pronsticos
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Bibliografa Wilks, D., 2006: Statistical Methods in the
Atmospheric Sciences, Academic Press, 627 pp. Necco, G.V. 1984.
Estudio del clima sobre la base de las estadsticas. Mtodos de
anlisis de series en climatologa. Universidad de Buenos Aires. Thom
H.C.S. Some methods of climatological analysis. Technical Note N81
WMO N199 Von Storch and F.W.Zwiers. 1999. Statistical Analysis in
Climate Research. Cambridge University Press, 484 pp.
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Introduccin Clima Climatologa Por qu los mtodos estadsticos?
Variabilidad climtica Escalas
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Clima ( segn la RAE ) (Del lat. clima, y este del gr. ). 1.m.
Conjunto de condiciones atmosfricas que caracterizan una regin.
2.m. Temperatura particular y dems condiciones atmosfricas y
telricas de cada pas.
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Clima... Es el conjunto de estados de tiempo atmosfrico que se
producen en una determinada regin y que otorgan a sta una
particular idiosincrasia. El concepto de clima incluye no slo los
valores medios de las variables meteorolgicas, sino tambin sus
extremos
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Clima ( segn la AMS ) AMS Glossary: climateThe slowly varying
aspects of the atmospherehydrosphereland surface system. It is
typically characterized in terms of suitable averages of the
climate system over periods of a month or more, taking into
consideration the variability in time of these averaged quantities.
Climatic classifications include the spatial variation of these
time- averaged variables. Beginning with the view of local climate
as little more than the annual course of long-term averages of
surface temperature and precipitation, the concept of climate has
broadened and evolved in recent decades in response to the
increased understanding of the underlying processes that determine
climate and its variability. See also climate system, climatology,
climate change, climatic classification.climate
systemclimatologyclimate changeclimatic classification
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Clima Climate may be defined as the multivariate, multiple-time
probability distribution of status of the ocean-ice-atmosphere
system. (North et al. 1982)
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Climatologa Descripcin y estudio cientfico del clima (segn la
AMS) Segn la RAE: 1. f. Tratado del clima. 2. f. Conjunto de las
condiciones propias de un determinado clima.
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Climatologa Hay otro uso de la palabra, que refiere a valores
estadsticos descriptivos de alguna variable. P. ej. medias
mensuales de temperaturas en un cierto lugar
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Por qu los mtodos estadsticos para analizar datos climticos?
Los procesos climticos presentan irregularidades que son fuente de
incertidumbre. La estadstica permite: describir los datos
cuantificar la incertidumbre realizar inferencias.
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Aplicacin de mtodos estadsticos La aplicacin de mtodos
estadsticos adecuados debe ayudar a la comprensin de los fenmenos
fsicos subyacentes Valoracin de hiptesis El anlisis estadstico de
los datos puede sugerir la existencia (o no) de relaciones entre
variables Perono confundir relaciones estadsticas con relaciones
causa-efecto!! La descripcin de los datos observados puede ayudar a
la prediccin
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Pero, y los modelos numricos determinsticos? En primer lugar,
no son perfectos. Y en segundo lugar
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1963: La atmsfera como sistema catico (Ed. Lorenz) Sistema de
Lorenz Sensibilidad a las condiciones iniciales Modelo simplificado
de conveccin Deterministic Non-Periodic Flow
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El Efecto Mariposa Luego de tener xito en escribir ecuaciones
determinsticas para el flujo atmosfrico y logrado integrarlas
numricamente, surgi un obstculo no previsto: La predictibilidad del
sistema es de solamente 2 a 3 semanas
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El mundo despus de Lorenz Consecuencias del caos determinstico:
El pronstico del tiempo (determinstico y limitado en su horizonte
temporal) se separa conceptualmente del pronstico climtico
(necesariamente probabilsticos). Se abandona el objetivo de
controlar del tiempo. La predictibilidad del clima debe tener otros
orgenes que el atmosfrico (otros subsistemas climticos con mayor
memoria).
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Se puede mejorar la performance de los modelos numricos,
postprocesando sus salidas (ensembles) simulacin con la mejor
condicin inicial evolucin real
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Ensemble de Pronsticos del Clima
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Las series de datos no son suficientemente largas. El clima
puede cambiar y las series largas pueden no representar
adecuadamente el clima presente. Pero tambin hay que tener en
cuenta que
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Variabilidad climtica (espacial) Los valores dependen del
perodo! Aqu es 1961-1990 TemperaturaPrecipitacin
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Climatologa temperatura agosto Fuente: IRI
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Regionalizacin 343 divisiones climticas 14 Regiones o
clusters
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Variabilidad climtica ( variabilidad temporal ) Pluvimetro
Rivera (1914-1997) Precipitacin anualCiclo anual de precipitaciones
La variabilidad interanual es relevante
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Regionalizacin de la precipitacin en Uruguay segn su ciclo
anual Terra y Pisciottano 1994
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Variabilidad interanual Temperatura media en Paysand:
1951-2002
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Temperaturas de Superficie del Mar (TSM) Presin atmosfrica en
superficie El Nio Oscilacin Sur (ENOS) Modo de variabilidad
cuasi-peridica del sistema acoplado atmsfera-ocano en el Pacfico
ecuatorial
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ndices de ENOS
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Tendencias en precipitaciones 1901-2005 1979-2005 IPCC
2008
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Tendencias en las TSM Atlntico Sud-Occidental (Noviembre)
1960-1997
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Genta et al, 1998 Medias Mviles Centradas de 30 aos Paran
Paraguay Uruguay Negro TSM Pacfico Caudal Medio Normalizados
Val./Desv.Tip. Tendencias en caudales de ros
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Escalas (espaciales y temporales) Son magnitudes (o rangos de
magnitudes) que sirven para describir algunos fenmenos La escala
espacial es una longitud caracterstica del fenmeno; (ej. tormenta
extratropical) La escala temporal est asociada a la duracin y da
idea de la memoria o persistencia del proceso (ejs. presin a nivel
del mar) Importancia de la escala para la estimacin de valores
medios Ambas suelen crecer o decrecer juntas.
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Escalas espaciales y temporales de fenmenos meteorolgicos (WMO
No. 993, 2006) PRONSTICO A LARGO PLAZO PRONSTICO A CORTO PLAZO
PRONSTICO A MEDIANO PLAZO (Tormenta severa)