Pronóstico de largo plazo de eventos “el niño” usando la detección de cooperatividad en humedad relativa y agua precipitable

Abstract

El Niño/Oscilación del Sur (ENSO) es uno de los fenómenos climáticos a gran escala que tiene influencia en distintas partes del mundo. Este presente trabajo se dedica a pronosticar eventos ENSO “El Niño” a largo plazo como mínimo un año de antelación, para ello se usó las variables meteorológicas: agua precipitable y humedad relativa que fueron obtenidas del del modelo atmosférico Reanálisis NCEP/NCAR I con una resolución espacial de 7.5° x 7.5° abarcando entre las latitudes 30°S – 30°N y las longitudes 120°E-60°W y una resolución temporal de forma diaria desde el año 1950 al 2019. Se analizó el comportamiento cooperativo de las variables meteorológicas en la cuenca del Océano Pacífico Tropical descrito por la evolución temporal de las teleconexiones, que a su vez son calculadas mediante la correlación cruzada por cada décimo día de las anomalías diarias de las variables meteorológicas. Por cada correlación atribuye la asociación entre dos series de tiempo con 365 datos anteriores para cada décimo día, el primero ubicado en la región de la cuenca de El Niño (14 nodos) entre las latitudes 5°S-5°N y las longitudes 160°E-90°W y el otro nodo, fuera de la cuenca El Niño (193 nodos). Luego del cálculo de las correlaciones cruzadas, se halló la fuerza enlace que es el resultado del máximo menos el promedio de las correlaciones cruzadas, esto dividido entre la desviación estándar del valor absoluto de las correlaciones cruzadas de cada tiempo en consideración. A la vez se calculó el promedio de cada fuerza enlace individual durante el periodo de estudio. Para el pronóstico de un evento El Niño, se determinó el umbral de aceptación de la fuerza enlace deseada, esta debe ser mayor que el índice Niño 3.4 (+ 0.5°C por al menos 5 meses) antes del inicio del año. La validación del pronóstico se hizo mediante la evaluación de medidas estadísticas tales como la tasa de acierto y falsa alarma, lo cual se obtuvieron como tasas en el periodo de estudio de 0.727 y 0.478 respectivamente tanto en humedad relativa como agua precipitable.

El Niño/Southern Oscillation (ENSO) is one of the large-scale weather phenomena that influences different parts of the world. This present work is dedicated to forecasting ENSO events “El Niño“ in the long term at least one year in advance, for which the meteorological variables were used: precipitable water and relative humidity that were obtained from the atmospheric model Reanalysis NCEP / NCAR I with a Spatial resolution of 7.5° x 7.5° covering between latitudes 30°S - 30°N and longitudes 120°E-60°W and a temporal resolution on a daily basis from the year 1950 to 2019. The cooperative behavior of the meteorological variables in the Tropical Pacific Ocean basin described by the temporal evolution of the teleconnections, which in turn are calculated by cross-correlation for every tenth day of the daily anomalies of the meteorological variables, was analyzed. For each correlation attributes the association between two time series with 365 previous data for each tenth day, the first located in the El Niño basin region (14 nodes) between latitudes 5°S-5°N and longitudes 160 °E-90°W and the other node, outside the El Niño basin (193 nodes). After calculating the cross-correlations, the link strength was found, which is the result of the maximum minus the average of the cross-correlations, divided by the standard deviation of the absolute value of the cross-correlations for each time under consideration. At the same time, the average of each individual link strength was calculated during the study period. For the forecast of an El Niño event, the acceptance threshold of the desired link strength was determined, this must be greater than the Niño 3.4 index (+ 0.5°C for at least 5 months) before the beginning of the year. The validation of the forecast was made by evaluating statistical measures such as the hit rate and false alarm, which were obtained as rates in the study period of 0.727 and 0.478 respectively, both in relative humidity and precipitable water.