Predictibilidad y predicción en escala estacional sobre Sudamérica

• Autores: Osman, Marisol
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Vera, Carolina Susana
• Materia: PRONOSTICO ESTACIONAL; EL NIÑO OSCILACION DEL SUR; ENSAMBLE MULTI-MODELO; PRONOSTICOS CALIBRADOS Y COMBINADOS; SEASONAL; FORECASTING; EL NIÑO SOUTHERN OSCILLATION; MULTI-MODEL ENSEMBLE; ENLIBRATED AND COMBINED FORECAST
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Este trabajo de tesis tiene como objetivo general estudiar la predictibilidad de la circulacióndel Hemisferio Sur y el clima en Sudamérica en escalas estacionales en verano e invierno ydesarrollar herramientas de pronóstico de temperatura y precipitación en dichas escalas confoco en el sur del continente. Para alcanzar este objetivo se utilizó la base de pronósticoshistóricos de 13 modelos globales del proyecto Climate Historical Forecast Project entre 1982y 2006. Cada uno de ellos contaba a su vez con un promedio de 10 miembros. La predictibilidad de la circulación del Hemisferio Sur fue primero estudiada analizando elcociente señal-versus-varianza total de las anomalías de la altura geopotencial en el nivel de 200 hPa, 500 hPa y 850 hPa que representan los niveles altos, medios y bajos de la troposfera,respectivamente. Asimismo, se analizó la predictibilidad de sus medias zonales y lascorrespondientes asimetrías zonales y el comportamiento de la predictibilidad en años dondeocurrieron eventos de El Niño -Oscilación Sur (ENSO). Además, se analizó el desempeño de lospronósticos confrontándolo con las observaciones. En especial se realizó una exploración sobrelas formas más adecuadas para la construcción y tratamiento del ensamble multi-miembro ymulti-modelo en los estudios de predictibilidad. A continuación, se estudió la predictibilidad de los principales patrones de variabilidad dela circulación del Hemisferio Sur y su contribución a la predictibilidad total. Para esto, serealizó un análisis de Funciones Ortogonales Empíricas con los datos observados y se evaluó lacapacidad de los pronósticos para reproducirlas y el impacto que esta representación tiene enel desempeño de los pronósticos. Finalmente, se relacionaron estos patrones con las anomalíasde temperatura y precipitación observadas de manera de evaluar su influencia en variablesde impacto socio-económico. Luego, se analizó la predictibilidad del clima de Sudamérica estudiando el cociente señalversus-varianza total de la temperatura y precipitación regional y la circulación en nivelesbajos y altos, representada por los vientos. Se puso un énfasis especial en las regiones extratropicalesdel continente tanto de relevancia científica como de interés socio-económico. En especial, se estudió la influencia del ENSO en la predictibilidad observada. El estudioincluyó una evaluación del desempeño del conjunto de modelos en pronosticar las anomalíasclimáticas de la región. Por último, se desarrolló una herramienta de pronóstico estacional de temperatura y precipitaciónsobre Sudamérica a partir de la aplicación de la metodología Ensemble Regression quecalibra y combina el ensamble de pronósticos globales. La calidad de los pronósticos resultantesfue evaluada con observaciones y confrontada con la calidad de los pronósticos obtenidosdirectamente de los modelos globales.
This thesis aims to study the predictability of Southern Hemisphere circulation and South America climate on seasonal timescales in Summer and Winter and to develop forecastingtools for temperature and precipitation on those timescales with focus in southern South America. To achieve this goal, hindcast of 13 global models participating in the Climate Historical Forecast Project for the 1982-2006 period were used. Each model consists of around 10 ensemble members. Predictability of Southern Hemisphere circulation was first studied analyzing the signal-to-total variance ratio of 200 hPa, 500 hPa and 850 hPa geopotential heights representing high,middle and low levels, respectively. In addition, we analyzed the predictability of zonal meansand zonal anomalies and predictability changes associated to El Niño Southern Oscillationepisodes (ENSO). Also, we studied the forecast skill against observations. In particular, weexplored the different ways to construct and apply the multi-model-multi-member ensemblein the predictability study. Then, we studied the predictability of the main modes of variability of the hemisphericalcirculation and their contribution to the entire predictability. To do this, we applied an Empirical Orthogonal Functions analysis to observed data and we evaluated forecast abilityto reproduce them and the impacts of this representation in the forecast skill. Finally, welinked these patterns with observed temperature and precipitation anomalies to assess theirinfluence in relevant socio-economic variables. After that, we analyzed the predictability of South America climate studying the signalto-total-variance ratio for temperature, precipitation and regional low-level and high-levelcirculation, represented by winds. A special emphasis in the extratropical regions, relevantfrom a scientific as well as socio-economic perspective, was made. In particular, we studiedthe influence of ENSO in the observed predictability. The study also included an assessmentof the ensemble performance in forecasting regional climate anomalies. Finally, we developed a forecast tool for seasonal temperature and precipitation over South America based on Ensemble Regression methodology, which calibrates and combines the MME. The improvement of the forecast performance was analyzed confronting the calibratedforecast against observations and the raw model outputs.
Fil: Osman, Marisol. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.