Reporte I: Componente climatológica para el desarrollo de técnicas y metodología del Índice Océano Atmosférico. Metodología e Implementación Dr. Jose Castillo jcastillo@mail.sdsu.edu
Outline • Fenomeno El Niño en Ecuador – Antecedentes – Indices a trabajar seleccionados – Herramientas y Materiales – Sistemas de trabajo – Datos Globales Descargados • Regiones Niño 4, Niño 3.4, Niño 3 y Niño 1+2
– Cronograma de Actividades
Antecedentes • Caracteristicas de las lluvias en Ecuador
Se ha identificado que las oscilaciones climáticas debidas al Fenómeno El Niño son responsables de gran variabilidad interanual en precipitaciones.
Objetivo • Determinar indicadores océano-atmosféricos locales, basados en el comportamiento del Océano Pacífico Tropical (áreas Niño 4, Niño 3, y Niño 3.4), ajustadas para la región del océano Pacífico Ecuatorial Oriental (Niño 1+2). • Difusión del conocimiento, transferencia de metodología y posible aplicación en políticas locales.
Región de Estudio • Determinar indicadores océano-atmosféricos locales, basados en el comportamiento del Océano Pacífico Tropical (áreas Niño 4, Niño 3, y Niño 3.4), ajustadas para la región del océano Pacífico Ecuatorial Oriental (Niño 1+2).
Materiales de Trabajo Sistema a Trabajar:
GVSIG version 1.12: sistema de información geografica para trabajos geoestadisticos. Este programa es software libre y llama a R para hacer los analisis necesarios. MATLAB R2012B a principio y se tratará de emigrar a R una vez los codigos esten listos si el tiempo lo permite. The Climate Predictability Tool (CPT): Es un paquete que proporciona Ventanas para: – seasonal climate forecasting – model validation – actual forecasts given updated data
Estaciones Locales CTD (Anual) + Metereol贸gicas (diaria)
Indices a Trabajar Ventana de tiempo 1981-2010 (Puede Variar) Índices Macroclimáticos • Índice SOI (Southern Oscilation Index) • Índice SST • Índice ENSO bivariado • Índice ENSO Multivariado
Índice SOI (Southern Oscillation Index) http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices/soi
Gráfica Suavisada 1981-2011 Valores negativos sostenidos de esta variable están asociados a episodios de El Niño
Índice SOI (Southern Oscillation Index) Variaciones Lo único que distingue a las formulaciones de los índices de la Oscilación del Sur es la manera de la estandarización, y se resume a continuacin: • El IOS NOAA, contiene doble estandarización. El índice es la estandarización de la diferencia de anomalía mensual estandarizada, de la presión atmosférica reducida al nivel del mar, en Tahitíy Darwin. • El índice IOS de Troup es la diferencia de anomalía mensual de la presión atmosférica reducida al nivel del mar, en Taití y Darwin, estandarizada con la desviación estándar de esa diferencia. •
El índice IOS de Trenberth, la diferencia de anomalía mensual estandarizada de la presión atmosférica reducida al nivel del mar, en Taití y Darwin, empleando la desviación estándar, no de las series mensuales, sino de las series anuales de estas localidades.
Índice Sea Surface Temperature SST anomalies http://www.cpc.noaa.gov/data/indices/sstoi.indices ,
Gráfica Suavisada 1994-2013 Fuente NOAA Valores altos de estas anomalías están asociadas a eventos El Niño
Índice SST SST anomalies http://www.cpc.noaa.gov/data/indices/sstoi.indices ,
Serie de tiempo extendida 1982-2011 Valores altos de estas anomalías están asociadas a eventos El Niño
Índice ENSO bivariado
Serie de tiempo 1981-2011 Serie de tiempo que combina un componente atmosférico del fenómeno ENSO (SOI) y un componente oceánico (SSTP Niño 3.4)
El Indice Multivariado del ENSO (MEI).
El Indice Multivariado del ENSO (MEI).
http://www.esrl.noaa.gov/psd/enso/mei/
En construcci贸n
Otros Indices por definir Si las condiciones Atlánticas afectan el Ecuador incluir: – Índice NAO (Northern Índice NAO (Northern Atlantic Oscillation) Índice SSTA (Sea Surface Temperature Atlantic)
Fuente: http://www.nc-climate.ncsu.edu/climate/patterns/ENSO.html
METODOLOGÍA FASE I: Impacto de los índices globales en las variables metereológicas. FASE II: Regionalización de impacto sobre la precipitación a lo largo de la costa de Ecuador. FASE III: Entrenamiento Curso???
Fase 1: Índices Standard Globales • Objetivo: Impacto de los Índices Globales en las variables metereológicas y oceanográficas Análisis Univariado (Serie de tiempo): Variables de Entrada: Índices OceánicosAtmosfericos. Variable de Salida: TSM, TA, Presión atmosférica, precipitación, profundidad de la termoclina. Determinar el retardo del impacto
Fase I: Índices Standard Globales Paso 1: Aplicar un modelo de PCA o funciones ortógonales a las series de precipitación. ESTACIONES METEOROLOGICAS LUGAR
PROVINCIA
LATITUD
LONGITUD
MANTA
MANABI
00⁰56´06" S
80⁰43´222W
ESMERALDAS
ESMERALDAS
00⁰59´00" N
79⁰39´00W
LA LIBERTAD
GUAYAS
02⁰12´58"S
80⁰43´22"W
PUERTO BOLIVAR
EL ORO
03⁰16´0"S
80⁰00´00"W
BALTRA
GALAPAGOS
00⁰26´06"S
90⁰17´06"W
Nota: Las series tienen que ser estacionarias, quitando la tendencia y estacionalidad de la serie.
Fase I: Índices Standard Globales Paso 2: Aplicar un modelo de regresión usando como variable predictora los indices globales basado en presiones atmosféricas y como variable predicha la precipitación ajustadas para la región del océano Pacífico Ecuatorial Oriental (Niño 1+2)
Productos: •
Identificacin de desfases en tiempo del índice. *Análisis de Croscorrelación espectral.
• Determinar el tipo de correlación entre los indices. Nota: También se incluyen las áreas Niño4, Niño 3, y Niño 3.4.
FASE II • Objetivo: Estudiar la relación estadistica entre la precipitación en Ecuador y la Temperatura de la Superficie marina u otras variables atmosféricas. TAO/TRITON DATA DELIVERED
CTD Cruceros + Estaciones metereológicas Datos históricos
http://www.pmel.noaa.gov/tao/
FASE II Objetivo: Definir la regi贸n que tiene mayor impacto sobre la precipitaci贸n a lo largo de de la costa de Ecuador. TAO/TRITON DATA DELIVERED
http://www.pmel.noaa.gov/tao/
FASE II Objetivo: Cual es la regi贸n que tiene mayor impacto sobre la precipitaci贸n a lo largo de de la costa de Ecuador. NCEP Global Ocean Data Assimilation System (GODAS)
CTD Cruceros + Estaciones metereol贸gicas Datos hist贸ricos
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/GODAS/
TAO
GODAS-TAO
Pentad Mean Equatorial Pacific Temperature Anomaly - Positive temperature anomalies in the c. and w. Pacific presented and propagated slowly eastward. - Negative temperature anomalies in the e. Pacific did not have clear propagation. - However, the differences between TAO and GODAS were still large in the c. and e. Pacific (165W, 100W). What causes the differences?
http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/GODAS/
FASE II: Metodología Herramientas: Climate Prediction Tool Métodos: – Principal Components Regression (PCR) – Canonical Correlation Analysis (CCA) – Multi Linear Regression (MLR) – Global Model Output (GMO)
FASE II: Metodología Se utilizarán datos de las estaciones costeras, las cuales tienen diferentes longitude de las series de tiempo. Se hará la Correlación Canónica con las datos del SST provenientes de TAO o GODAS, juntamente con los datos de las estaciones costeras y oceanográficas de cruceros. Se investigará las co-relaciones entre la SST y las precipitaciones registradas, mediante el Análisis Canónico de Correlación (CCA)
CPT Framework
Todos los métodos de análisis requieren 2 set de datos: “X variables” o “Predictores”
“Y variables” or “Predecibles” .
CPT Framework
Ejemplo de productos a entregar Caso Venezuela, Edo. Vargas
Fuente: Oceanic influence on precipitation in Venezuela, under current and future climate. UniversitaĚˆt Hamburg
Cronograma Actividad 1
Actividad 2
Semana 1
Cálculo de los Indices ENSO Globales: Bivariado Multivariado
Descarga de Datos TAOS y GODAS Visualización y analisis con el CPT
Semana 2
Analisis Estadistico Datos Locales: Precipitación SST Presión Atmosférica
FASE I: Aplicar un modelo de PCA o funciones ortógonales a las series de precipitación.
Semana 3
FASE I: Aplicar un modelo de regresión usando como variable predictora los indices Globales en diferentes regiones del niño.
FASE II: Anallizar la relacion entre la precipitación y el SST utilizado Canonical Correlation Analysis (CCA) en el CPT.
Semana 4
FASE I: creación de los indices Oceanicos para el Ecuador
Entrega de Informe Final
Nota: Cada viernes se entregará un avance de los objetivos alcanzados.
Datos Necesarios • Series de Tiempo Presión y Temperatura Atmosférica • Series de Tiempo Temperatura Superficie del Mar. • Series de Tiempo Precipitaciones • Datos de viento (para el calculo de IME) Frecuencia: Diaria, Mensual, Trimestral, Anual. Formato: Lat, Long, yyyy-mm-dd, hh-min-ss Variable Nota: Los datos deben estar en la misma frecuencia y para los mismos períodos de las precipitaciones.
Muchas Gracias! Preguntas?
Email: jcastillo@mail.sdsu.edu http://www.drroyspencer.com/wp-content/uploads/El-Nino-and-clouds-NASA.jpg