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