Variabilidad espacial de la temperatura en Galicia a escala mensual

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http://hdl.handle.net/2183/18490
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- Teses de doutoramento [2227]
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Variabilidad espacial de la temperatura en Galicia a escala mensualAutor(es)
Director(es)
Vidal Vázquez, EvaValcárcel Armesto, Montserrat
Data
2017Resumo
[Resumen]
Variabilidad espacial de la temperatura en Galicia a escala mensual
La temperatura del aire, junto con otros elementos del clima, es fundamental
para la clasificación climática de una región, permitiendo determinar zonas con mayor o
menor aptitud para un uso determinado, y evaluar la amplitud de las variaciones
térmicas en los sucesivos meses y estaciones del año. Por otra parte, el limitado número
de estaciones meteorológicas no favorece, en muchos casos, la predicción, interpolación
y elaboración de mapas de temperatura del aire suficientemente precisos. Por esta razón,
se comprende la importancia de mejorar los métodos de interpolación, teniendo en
cuenta otros atributos que determinan el clima, y en particular el relieve, lo que debería
de permitir estimar con mayor precisión la variabilidad espacial de la temperatura del
aire. La relación inversa entre altitud y temperatura ya ha sido ampliamente establecida,
pero la aplicación de métodos de interpolación que integren dicha relación no ha sido
suficientemente evaluada. Por tanto, el objetivo de esta tesis doctoral consiste en
comparar distintos métodos de caracterización de la variabilidad espacial de la
temperatura del aire en Galicia a escala mensual. Los datos de temperatura del aire
utilizados en este estudio fueron obtenidos de la red de estaciones climatológicas de la
AEMET (Agencia Estatal de Meteorología) y de Meteogalicia durante los años 2010,
2011 y 2012. Se pudo disponer de conjuntos de datos medidos en 134 estaciones en
2010, 151 estaciones en 2011 y 185 estaciones en 2012. Asimismo, se emplearon datos
de altitud de cada una de las estaciones. Se llevó a cabo un análisis preliminar de los
datos disponibles mediante procedimientos estadísticos clásicos. Para la interpolación y
cartografía de los datos de temperatura media mensual se utilizó un método tradicional,
como es el de las distancias inversas, y diferentes técnicas geoestadísticas (krigeado
ordinario, co-krigeado y krigeado con deriva externa). El año 2010 presentó una mayor
amplitud térmica (22,7ºC), consecuencia tanto de la temperatura media mensual más
baja (-2,1 ºC en febrero) como de la más elevada (24,8ºC en julio). Los coeficientes de
variación de las temperaturas medias mensuales fueron bajos o medios. A pesar de ello
en todos los meses estudiados se apreció que la temperatura media presentaba una clara
dependencia espacial, de modo que los semivariogramas experimentales presentaron
una meseta bien definida, sin grandes variaciones en los pares de valores de
semivarianza versus distancia. La dependencia espacial pudo ser modelizada
matemáticamente mediante diferentes tipos de semivariograma. El modelo esférico de
dependencia espacial fue el que se ajustó con mayor frecuencia. Por término medio, el
alcance de la dependencia espacial fue menor en 2011 con un valor de 36,1 km,
mientras que en 2010 fue de 46,3 km y en 2012 presentó el valor máximo, cifrado en
53,1 km. La temperatura media mensual en los años estudiados presentó una correlación
muy significativa con la altitud, lo que permitió su uso como variable secundaria
mediante krigeado con deriva externa. Los mapas construidos empleando el método de
las distancias inversas presentaron un gran número de valores anómalos, por lo que ésta
no se debe de considerar como una metodología efectiva para interpolar los datos de
temperatura media mensual. Los mapas de variabilidad espacial obtenidos por krigeado
con deriva externa, que tiene en cuenta el relieve, fueron los que mejor representaron la
variabilidad espacial de los datos mensuales de temperatura, dado que permitieron
obtener menores valores de los errores de estimación. Las técnicas de krigeado
ordinario y cokrigeado no fueron tan eficientes como el krigeado con deriva externa
para representar la variabilidad espacial de las series de datos de temperatura estudiadas. [Resumo]
Variabilidade espacial da temperatura en Galicia a escala mensual
A temperatura do aire, xunto con outros elementos do clima, é esencial para a
clasificación do clima dunha rexión, permitindo determinar áreas con diferentes graos
de adecuación a un uso particular, e avaliar a amplitude das variacións térmicas nos
meses sucesivos e as estacións ano. Ademais, o número limitado de estacións
meteorolóxicas non favorece, en moitos casos, a predición, interpolación e elaboración
de mapas da temperatura do aire suficientemente precisos. Por esta razón, resulta
importante mellorar os métodos de interpolación, tendo en conta outros atributos que
determinan o clima, especialmente o relevo, o que debería de permitir estimar con máis
precisión a variabilidade espacial da temperatura do aire. A relación inversa entre
altitude e temperatura xa foi amplamente establecida, pero a aplicación de métodos de
interpolación que integran esa relación non foi suficientemente avaliada. Polo tanto, o
obxectivo desta tese de doutoramento é comparar os diferentes métodos de
caracterización da variabilidade espacial da temperatura do aire en Galicia a escala
mensual. Os datos de temperatura do aire utilizados neste estudo foron obtidos a partir
da rede de estacións meteorolóxicas da AEMET (Axencia Estatal de Meteoroloxía) e de
Meteogalicia durante os anos 2010, 2011 e 2012. Puídose dispoñer de conxuntos de
datos medidos en 134 estacións en 2010, 151 estacións en 2011 e 185 estacións en
2012. Ademais, foron utilizados datos de altitude de cada unha das estacións.
Realizouse unha análise preliminar dos datos dispoñibles mediante procedementos
estatísticos clásicos. Para a interpolación e a cartografía dos datos de temperatura media
mensual utilizouse un método tradicional, como é o das distancias inversas, e diferentes
técnicas xeoestatísticas (krigagem ordinaria, co-krigagem e krigagem con deriva
externa). O ano 2010 presentou unha maior amplitude térmica (22,7ºC), debido tanto á
menor temperatura media mensual (-2,1°C en febreiro) como á máis elevada (24,8ºC en
xullo). Os coeficientes de variación das temperaturas medias mensuais foron baixos ou
medios. Con todo, para o conxunto dos meses estudados, observouse que a temperatura
media mostrou unha clara dependencia espacial, de xeito que os semivariogramas
experimentais presentaron unha meseta ben definida, sen grandes variacións nos pares
de valores de semivarianza versus distancia. A dependencia espacial puido ser
modelizada matemáticamente mediante diferentes tipos de semivariograma. O modelo
esférico de dependencia espacial foi o axustado con maior frecuencia. En media, o
alcance da dependencia espacial foi menor en 2011, cun valor de 36,1 km, mentres que
en 2010 foi de 46,3 km e en 2012 presentou o valor máximo de 53,1 km. A temperatura
media mensual nos anos estudados mostrou unha correlación moi significativa coa
altitude, o que permitiu o seu uso como variable secundaria mediante krigagem con
deriva externa. Os mapas construídos utilizando o método das distancias inversas
presentaron un gran número de valores anómalos, de xeito que éste non debe ser
considerado como un método eficaz para interpolar datos de temperatura media
mensual. Os mapas de variabilidade espacial obtidos por krigagem con deriva externa,
que ten en conta o relevo, representaron mellor a variabilidade espacial dos datos
mensuais de temperatura, xa que permitiron a obtención de valores máis baixos nos
erros de estimación. As técnicas de krigagem ordinaria e cokrigagem non foron tan
eficaces como a krigagem con deriva externa para representar a variabilidade espacial
das series de datos de temperatura estudadas. [Abstract]
Spatial variability of temperature in Galicia at the monthly scale
Air temperature, together with other elements of the climate, is fundamental for the
climatic classification of a region, allowing to determine zones with strong or lower
aptitude for a determinate use, and to evaluate the amplitude of the thermal variations in
the successive months and stations of the year. On the other hand, the limited number of
meteorological stations does not favors, in a lot of cases, the prediction, interpolation
and preparation of maps of temperature of the sufficiently precise air. For this reason, it
comprises the importance to improve the methods of interpolation, taking into account
other attributes that determine the climate, and in particular the relief, what would owe
to allow estimate with greater precision the space variability of the temperature of the
air. The reverse relation between altitude and temperature already has been widely
established, but the application of methods of interpolation that integrate said relation
has not been sufficiently evaluated. Therefore, the aim of this thesis *doctoral consists
in comparing distinct methods of characterisation of the space variability of the
temperature of the air in Galicia to scale monthly. The data of temperature of the air
used in this study were obtained of the network of climatological stations of AEMET
(State Agency of Meteorology) and of "Meteogalicia" during the years 2010, 2011 and
2012. Te available meteorological stations were 134 in 2010, 151 in 2011 and 185 in
2012. Also, data of altitude of each of the stations have been employed. A preliminary
analysis of the available data by means of classical statistical procedures was carried
out. For the interpolation and cartography of the data of monthly temperature firs a
traditional method, the inverse distance method was used. Second, different
gesotatistical techniques (ordunary kriging, co-kriging and kriging with external derive
were also used). Year 2010 presented a higher thermal amplitude (22,7ºC), arising from
the differences betwenn minimum temperature (-2,1 ºC in February) and maximum
temperature (24,8ºC in July). The coefficients of variation of the monthly temperatures
were low or moderate. In spite of this in all the months studied it was appreciated that
temperature showed a clear spatial dependence, so that the experimental
semivariograms presented a very expressive plateau, and showed no big variations in
the pairs of values of semivariance versus distance. The spatial dependency could be
mathematically modelled by means of different types of semivariograms. The spherical
model of spatial dependence was the most frequently adjusted. The range of spatial
dependency was minor in 2011 with a value of 36.1 km, whereas in 2010 was of 46.3
km and in 2012 presented the maximum value, 53.1 km. The mean monthly
temperature in the years studied presented a very significant correlation with the
altitude, which allowed its use as a secondary variable by means of kriging with
external derive. The maps construeted employing the method of the inverse distances
presented a big number of anomalous values, so that this method does not have to to
consider like an effective methodology for interpolartion of the data of monthly mean
temperature. The maps of space variability obtained by kriging with derive externe, that
takes into account the relief, were those that better represented the spatial variability of
the monthly data of temperature, since they allowed to obtain lower values of the
estimation errors. The technique of ordinary kriging and cokriging were not as efficient
as kriging with external derive to represent the space variability of the series of data of
temperature studied.
Palabras chave
Clima-Cambios-Galicia
Temperatura atmosférica-Galicia
Termometría
Temperatura atmosférica-Galicia
Termometría
Dereitos
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