Diapositiva 1 - Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM

Climatología en México, estudios de validación de datos
José Luis Bravo
Centro de Ciencias de la Atmósfera
Historia
• Svante Arrhenius (1859-1927) fue un científico Sueco y primero en proclamar en 1896 que
los combustibles fósiles podrían dar lugar al calentamiento de la tierra. Él, junto con
Thomas Chamberlin calculo que las actividades humanas podrían provocar el aumento
de la temperatura mediante la adición de bióxido de carbono a la atmósfera.
• Después de los descubrimientos de Arrhenius y Chamberlin se olvido el tema durante un
tiempo. Se pensaba que la influencia de las actividades humanas eran insignificantes
comparadas con las fuerzas naturales
• En 1960, Charles Keeling usaba la tecnología mas avanzada para producir curvas de
concentración de CO2 atmosférico en la Antártica y Mauna Loa. Estas curvas han sido
uno de las señales y pruebas mas importantes sobre el calentamiento de la tierra.
• Investigación sobre los sedimentos oceánicos muestra que han existido no menos de 32
ciclos de calor-frío en los últimos 2.5 millones de años en lugar de solo cuatro como se
pensaba.
• En los años 1980, finalmente, la curva de temperatura media anual global comienza a
aumentar. La gente comienza a cuestionar la teoría de una próxima edad de hielo. En los
años 1980 la curva comienza a mostrar aumentos de la temperatura global tan intensos
que la teoría sobre calentamiento global comienza a ganar terreno.
Michael Mann
El autor de la gráfica de palo de
hockey derivada de mediciones proxy
Gráfica de palo de hockey y
pronóstico para el año 2100
• En 1988 se reconoce finalmente que el clima esta mas caliente que antes de 1880. Se
reconoció la teoría del efecto invernadero y se estableció el Panel Intergubernamental
sobre el Cambio Climático (IPCC) por el Programa Medioambiental de las Naciones
Unidad y la Organización Mundial Meteorológica.
• En los años noventa los científicos comienzan a cuestionarse nuevamente la teoría del
efecto invernadero, debido a datos no fiables en la información y los modelos que se
están publicando. Se empieza a cuestionar la base científica de la teoría, por ser datos
relativos a la temperatura global media. Se cree que las mediciones llevadas a cabo no
eran correctas y que se omitían los datos sobre el papel de los océanos. Esto dio origen al
llamado CliamateGate; Una filtración de información en los servidores de computo
hecha por hackers. http://es.wikipedia.org/wiki/Climagate; http://en.wikipedia.org/wiki/Hockey_stick_controversy
• Los registros sobre el clima de la IPCC son debatidos todavía por muchos científicos,
dando lugar a nuevos proyectos de investigación y respuestas de reacción de los
escépticos hacia el IPCC. Esta discusión sobre el cambio climático continúa hoy en día y
la información es constantemente revisada y renovada. Los modelos se debaten, adaptan
y actualizan con nuevas teorías de forma continua.
http://www.lenntech.es/efecto-invernadero/historia-calentamiento-global.htm#ixzz2hLW2yV6b
De aquí la importancia de
trabajar con datos de tal
calidad que no dejen lugar a
duda de las conclusiones que
se obtienen
Esto Requiere un cuidadoso trabajo de validación de datos
que dependerá de los objetivos que se hayan fijado
en el estudio que se desee realizar
Según se mencionó un caso de gran importancia es determinar los
cambios que han ocurrido en el clima en México durante lo últimos años
Por ejemplo : La primera estación con datos en la base es la 01003 Calvillo, Ags,
Temperatura medida a las 8:00 am
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1920
20
18
16
14
12
10
8
6
y = -0.0448x + 102.91
y 4= -0.053x + 118.96
2
1940
1960
1980
2000
0
1920
1940
1960
1980
2000
• Cuando faltan meses completos loa valores de los promedios anuales se sesgan
significativamente.
• Los puntos marcados corresponden a los años 1932, 1971 y 1974 a los que les faltan 7, 5
y 6 meses de observaciones, cuando se toman los datos sin una valoración la ecuación
de regresión es y = -0.044x + 102.9. Cuando se han eliminado los años incompletos la
ecuación es y = -0.053x + 118.9 difiriendo significativamente (95%) los parámetros.
En las gráficas de Calvillo, en ambos casos, la tendencia es significativa y a disminuir
alrededor de 2°c de 1932 a 1988 . Como no se detectan en esta estación discontinuidades
severas se puede afirmar que es una tendencia real de los datos sin embargo, es muy
grande y contraria al comportamiento esperado lo que nos puede llevar a pensar que se
trata de una tendencia puramente local causada por el cambio de condiciones
microclimáticas en el lugar de localización de la estación.
Si deseamos encontrar tendencias a largo plazo se deberán eliminar este tipo de casos
que claramente si son un caso de
Cambio Climático pero Puramente Local.
En el caso de la estación Charco Verde en Durango el comportamiento de la
precipitación es totalmente distinto cuando se hace una valoración de la cantidad
de estaciones con años completos de observaciones
Meses
12
11
10
9
8
7
6
# de Años
24
3
3
3
1
1
1
4
4
3
3
2
2
1
1
0
1950
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
1960
1970
1980
1990
2000
• En México se han realizado algunos trabajos, a diferente nivel, relacionados con la
validación de datos. La base de datos más comúnmente usada es la llamada CLICOM
(Clima Computarizado) que está a cargo del Servicio Meteorológico Nacional, como
ejemplo se mencionará
“Validación de la temperatura máxima y mínima de las estaciones de la base de datos
CLICOM. Clasificación y tendencias”
Los objetivos de este trabajo son:
• Examinar la base de datos CLICOM actualizada hasta 2007 para escoger las estaciones
con suficientes observaciones en la temperatura máxima y mínima.
• Escoger las estaciones que sean consistentes y sin discontinuidades, confiables para
determinar tendencias.
• Establecer las tendencias para dichas estaciones.
• La base de datos CLICOM actualizada a 2007 cuenta con alrededor de 6,000
estaciones climatológicas en el territorio nacional. Como ocurre en muchas partes
del mundo las observaciones están incompletas, tienen discontinuidades y son
inconsistentes.
• Se escogieron las estaciones climatológicas de la mencionada base de datos, con más
de 35 años de observaciones a partir de 1950. Se escogieron los años completos (12
meses con al menos 27 días cada mes) de temperatura máxima y mínima diaria. En la
base de datos hay 324 estaciones que tienen estas características. La mayor parte de las
estaciones tienen entre 40 y 50 años completos.
• Las 324 estaciones se ordenaron empleando la varianza de la serie de temperatura
máxima. Las estaciones con la menor varianza son las más regulares, sin
discontinuidades y homogéneas. Las de mayor varianza presentan discontinuidades y/o
inhomogeneidades
Introducción:
Después de un periodo de aparente decremento (1950-1977) la
temperatura superficial global en el hemisferio norte se
incrementa.
Este incremento es atribuible, en parte,
a la quema de combustibles fósiles,
carbón, a la deforestación, cambio de
uso de suelo, etc.
Sin
embargo
existen
variaciones
climáticas naturales en el planeta a las
que se les pueden atribuir parte de las
interacciones
que
resultan
en
incrementos en la temperatura. La más
importante de estas es la Variación
Decadal del Pacífico
http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/
Incremento de la temperatura global.
La variación Decadal del Pacífico se observa en temperatura superficial del océano
Pacífico, con una periodicidad de 20 a 30 años, tiene una fase fría (negativa) y una caliente
(positiva) que interactúa con la oscilación de “El Niño”, una oscilación de la temperatura
del océano Pacífico ecuatorial con un periodo de 3 a 7 años.
http://www.nwfsc.noaa.gov/research/divisions/fed/oeip/ca-pdo.cfm
Las 2 estaciones más irregulares para la temperatura máxima son:
A)PRESA DANXHO (15024 MEX), B) SAN LUIS DE LA PAZ (11068 GTO)
A
35
30
25
20
15
10
5
0
1940
B
30
25
20
15
10
5
1960
1980
2000
0
1920
2020
1940
1960
1980
2000
2020
Las 2 estaciones con la menor varianza para la temperatura máxima son
las siguientes: C) JOSÉ CARDEL (30193 VER), D) LOMA FINA(30093 VER)
C
D
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
1920
1940
1960
1980
2000
2020
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
De las 324 estaciones se escogieron las 101 estaciones con menor varianza, se
escogieron 100 + 1 estaciones con la finalidad de incluir la estación Gran Canal
(9028 DF) que es la única con poca varianza para el Distrito Federal.
10 estaciones con menor varianza.
Restantes 91 estaciones.
Algunas estaciones de entre las 101 mejores muestran un comportamiento en
forma de U, ya sea positiva o invertida
# de
estaciones
Forma
Invertida
70
(U)
Forma de U
31
Mediante una prueba χ2 se rechaza se la hipótesis de distribución uniforme (p<6.5E05), esto implica que predominan las distribuciones en forma de U
significativamente. Estas recuerdan el comportamiento del incremento de la
temperatura en el hemisferio norte.
Algunas estaciones de entre las 101 mejores muestran una tendencia a aumentar y
otras a disminuir.
Aumenta
# de
estaciones
70
Disminuye
31
Mediante una prueba χ2 se rechaza la hipótesis de distribución uniforme (p<6.5E05), esto implica que predominan significativamente las estaciones con tendencias a
aumentar .(casualmente las proporciones fueron iguales).
Las dos mejores estaciones están en Veracruz. José Cardel (30193) y Loma
Fina(30093), separadas por 11.5 km, sus altitudes son 28 msnm y 50 msnm
respectivamente. Las gráficas de los promedios anuales de las temperaturas
máximas estandarizadas se muestran en la gráfica, el coeficiente de correlación
entre ellas es solo 0.063, es decir , a nivel anual, no muestran correlación. Esto
sugiere la influencia de efectos locales significativos.
3
2
1
Jose Cardel
0
Loma Fina
Lineal (Jose Cardel)
Lineal (Loma Fina)
-1
-2
-3
1940
1950
1960
1970
1980
1990
Temperaturas máximas (°C) vs. tiempo (años)
2000
2010
Matriz de correlaciones y Matriz de distancias en kilómetros
Correlaciones (SignificMAX). Las correlaciones marcadas son significativas (p < .05)
José Cardel
VER
Loma Fina
VER
Sn Pedro
NAY
Ribera BCS
Frontera
Echeve-rría
Planes BCS
Hidalgo CHIS PUE
Ingenio
Tamazu-la
JAL
La Escalera
CHIS
Sn Francisco
Chis
José Cardel
VER
-
0.06
12
-0.16
957
-0.14
1445
0.55
678
0.04
205
-0.05
1491
0.18
722
-0.33
477
-0.24
531
Loma Fina
VER
0.06
12
-
0.24
958
-0.18
1447
-0.04
671
0.52
201
-0.08
1494
-0.16
721
0.23
471
-0.29
525
Sn Pedro NAY
-0.16
957
0.24
958
-
-0.19
491
-0.25
1583
0.27
789
0.39
539
0.24
320
0.34
1411
-0.07
1449
Rivera BCS
-0.14
1445
-0.18
1447
-0.19
491
-
-0.17
2072
-0.18
1280
-0.08
54
0.18
785
-0.14
1901
0.28
1939
Frontera
Hidalgo CHIS
0.55
678
-0.04
671
-0.25
1583
-0.17
2072
-
-0.10
798
0.10
2122
0.20
1297
-0.49
213
-0.10
147
Echeverría
PUE
0.04
205
-0.05
1491
0.52
201
-0.08
1494
0.27
789
0.39
539
-0.18
1280
-0.08
54
-0.10
798
0.10
2122
-
0.02
1328
0.02
1328
-
0.07
529
0.24
837
0.26
621
0.30
1949
0.03
661
0.03
1988
Ingenio
Tamazula JAL
0.18
722
-0.16
721
0.24
320
0.18
785
0.20
1297
0.07
529
0.24
837
-
0.07
1140
-0.26
1170
La Escalera
CHIS
-0.33
477
0.23
471
0.34
1411
-0.14
1901
-0.49
213
0.26
621
0.30
1949
0.07
1140
-
0.24
73
Sn Francisco
Chis
-0.24
531
-0.29
525
-0.07
1449
0.28
1939
-0.10
147
0.03
661
0.03
1988
-0.26
1170
0.24
73
Planes BCS
3 estaciones cercanas (distancia media 13 km)en el estado de
Aguascalientes, la estación más consistente es Presa Plutarco Elías
Calles. Potrerillo y Pabellón Experimental presentan
discontinuidades e inconsistencias.
28
POTRERILLO
PRESA PEC
PABELLÓN EXPERIM.
26
24
22
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Temperaturas máximas (° C) para 3 estaciones en el estado
de Aguascalientes vs. tiempo (años)
Las 2 estaciones más cercanas de la muestra de 101 estaciones; se
encuentran en el estado de Guanajuato a 4.6 km de distancia y su
diferencia en altura es de 50 m. Su diferencia en temperatura es de 2.1 °C
32
31
30
29
28
27
25HACIENDA DE ARRIBA
40LOS CASTILLOS
26
Lineal (25HACIENDA DE
ARRIBA)
25
24
1940
Lineal (40LOS CASTILLOS)
1950
1960
y = -0.021x + 70.48
R² = 0.100
y = -0.023x + 76.49
R² = 0.291
1970
1980
1990
2000
2010
Conclusiones:
Hay estaciones con datos que presentan irregularidades y
discontinuidades muy marcadas en la temperatura, por tanto para
cualquier uso que se de a los datos se debe hacer una cuidadosa depuración
de estaciones. Se elaboró un listado con las 101 “mejores” estaciones.
Ni aún las 2 estaciones continuas más regulares están libres de efectos
locales
En las 101 “mejores” estaciones se detecta una significativa (p<6.5E-05)
tendencia al aumento de la “temperatura máxima promedio anual” desde
1950 y una también significativa tendencia al comportamiento en forma de
“U”. Esto sugiere un comportamiento similar al incremento de la
temperatura del hemisferio norte y al comportamiento de la Oscilación
Decadal del Pacífico (estudio a realizar).
Hasta no eliminar los efectos locales los análisis de Cambio Climático en
México, no pueden ser concluyentes.
Gracias por su atención