Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al.
ANEXO A: Lista de Los Índices Climáticos básicos de ETCCDMI
ID Nombre del Indicador Definición UNIDAD
FD0 Frost days (Días de heladas)
Número de días en un año cuando TN(mínimo diario)<0ºC Días SU25 Summer days (Días
de verano)
Número de días en un año cuando TX(máximo diario)>25ºC Días ID0 Ice days
(Días de hielo)
Número de días en un año cuando TX(máximo diario)<0ºC Días TR20 Tropical nights (Noches
tropicales)
Número de días en un año cuando TN(mínimo diario)>20ºC Días
GSL
Growing season Length (Duración de la estación de cultivo)
Anual (1st Ene a 31st Dic en HN, 1st Julio a
30th Junio en HS) cuenta entre el primer
periodo de por lo menos 6 días con TG>5ºC y primer periodo después de Julio 1 (Enero 1 en HS) de 6 días con TG<5ºC
Días
TXx Max Tmax Valor mensual máximo de temperatura
máxima diaria ºC
TNx Max Tmin Valor mensual máximo de temperatura
mínima diaria ºC
TXn Min Tmax Valor mensual mínimo de temperatura
máxima diaria ºC
TNn Min Tmin Valor mensual mínimo de temperatura
mínima diaria ºC
TN10p Cool nights (Noches frías)
Porcentaje de días cuando TN<10th
percentil %
TX10p Cool days (Días fríos)
Porcentaje de días cuando TX<10th
percentil %
TN90p Warm nights (Noches calientes)
Porcentaje de días cuando TN>90th
percentil %
TX90p Warm days (Días calientes)
Porcentaje de días cuando TX>90th
percentil %
WSDI
Warm spell duration indicador
(Indicador de la duración de periodos calientes)
Contaje anual de días con por lo menos 6 días consecutivos en que TX>90th percentil
Días
CSDI
Cold spell duration indicator (indicador de la duración de periodos fríos)
Contaje anual de días con por lo menos 6 días consecutivos en que TN<10th percentil
Días
DTR
Diurnal temperature range (rango diurno de
temperatura)
Diferencia media mensual entre TX y TN ºC
RX1day
Max 1-day precipitation amount
(Cantidad Máxima de precipitación en un día)
Máximo mensual de precipitación en 1 día Mm
Rx5day
Max 5-day precipitation amount
(Cantidad Máxima de precipitación en 5 días)
Máximo mensual de precipitación en 5 días
consecutivos Mm
SDII
Simple daily intensity index (Índice simple de intensidad diaria)
Precipitación anual total dividida para el número de días húmedos (definidos por PRCP>=1.0mm) en un año
Mm/día
R10
Number of heavy
precipitation days (Número de días con precipitación intensa)
Número de días en un año en que
PRCP>=10mm Días
R20
Number of very heavy precipitation days (Número de días con precipitación muy intensa)
Número de días en un año en que
PRCP>=20mm Días
Rnn
Number of days above nnmm
(Número de días sobre nn mm)
Número de días en un año en que PRCP>=nn mm, nn es un parámetro definido por el usuario
Días
CDD Consecutive dry days (Días secos consecutivos)
Número máximo de días consecutivos con
RR<1mm Días
CWD
Consecutive wet days (Días húmedos consecutivos)
Número máximo de días consecutivos con
RR>=1mm Días
R95p Very wet days (Días muy húmedos)
Precipitación anual total en que RR>95
percentil Mm
R99p
Extremely wet days (Días extremadamente húmedos)
Precipitación anual total en que RR>99
percentil mm
PRCPTO T
Annual total wet-day precipitation
(Precipitación total anual en los días húmedos)
Precipitación anual total en los días
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ANEXO B: Formato de entrada de datos
Todos los archivos de datos que son leídos o escritos están en formato de “list formatted”. La única excepción es el primer archivo de datos que es procesado en el paso de “Quality Control”. Este archivo de entrada de datos tiene varios requerimientos:
1. Archivo de texto ASCII
2. Columnas en las siguientes secuencias: Año, Mes, Día, PRCP, TMAX, TMIN. (NOTA: unidades de PRCP= milímetros y unidades de Temperatura= grados Celsius)
3. El formato descrito arriba debe ser delimitado por espacios (e.g. cada elemento separado por uno o más espacios).
4. Para los registros de datos, los datos faltantes deben se codificados como -99.9; los registros de datos deben estar en orden cronológico. Se permite fechas faltantes.
Ejemplo de formato de datos para el archivo de datos inicial (e.g. usados en el paso de ‘Quality Control’): 1901 1 1 -99.9 -3.1 -6.8 1901 1 2 -99.9 -1.3 -3.6 1901 1 3 -99.9 -0.5 -7.9 1901 1 4 -99.9 -1 -9.1 1901 1 7 -99.9 -1.8 -8.4
ANEXO C: Definición de los Índices
A continuación se incluyen definiciones para los indicadores enumerados en el Apéndice A. Por razones prácticas, en esta versión del software, no todos los índices son calculados en una base mensual. Índices mensuales son calculados si en un mes hay no más de 3 días faltantes, mientras que los valores anuales son calculados si en un año no hay más de 15 días faltantes. No se calculará un valor anual si cualquier mes de datos está faltando. Para índices con umbral, el umbral se calcula si por lo menos el 70% de los datos están presentes. Para indicadores de duración de temporada (marcados con un *), una temporada puede continuar en el año siguiente y se la cuenta en el año en que la temporada termina e.g. una temporada fría (CSDI) en el Hemisferio Norte comenzando el 31st Diciembre 2000 y terminando el 6th Enero 2001 se cuenta dentro del número total de temporadas frías en el 2001.
• FD0
Sea Tnij la temperatura mínima diaria en el día ien el periodo j. Cuente el número de
días cuando:
0 ij
Tn < °C
• SU25
Sea Txij la temperatura máxima diaria en el día i periodo j. Cuente el número de días
cuando:
25 ij
Tx > °C
• ID0
Sea Txij la temperatura máxima diaria en el día ien el periodo j. Cuente el número de
días cuando:
0 ij
Tx < °C
• TR20
Sea Tnij la temperatura mínima diaria en el día ien el periodo j. Cuente el número de
días cuando:
20 ij
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• GSL
Sea Tijla temperatura media en el día ien el periodo j. Cuente el número de días entre
la primera ocurrencia de por lo menos 6 días consecutivos con:
5o
ij
T > C
Y la primera ocurrencia después de 1st Julio (1st Enero en HS) de por lo menos 6 días consecutivos con:
5o
ij
T < C
• TXx
Sea Txkj la temperatura máxima diaria en el mesk, periodo j. La máxima temperatura
máxima diaria cada mes es entonces:- max( )
kj kj
TXx = Tx
• TNx
Sea Tnkj la temperatura mínima diaria en el mesk, periodo j. La máxima temperatura
mínima diaria cada mes es entonces:-
max( )
kj kj
TNx = Tn
• TXn
Sea Txkj la temperatura máxima diaria en el mes k, periodo j. La mínima temperatura
máxima diaria cada mes es entonces:-
min( )
kj kj
TXn = Tx
• TNn
Sea Tnkj la temperatura mínima diaria en el mes k, periodo j. La mínima temperatura
mínima diaria en cada mes es entonces:-
min( )
kj kj
TNn = Tn
• Tn10p
Sea Tnij la temperatura mínima diaria en el día ien el periodo j y sea Tnin10el día
calendario del percentil 10th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). El porcentaje del tiempo es determinado, donde:
10
ij in
Tn <Tn
• Tx10p
Sea Txij la temperatura máxima diaria en el día ien el periodo j y sea Txin10 el día
calendario del percentil 10th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). El porcentaje del tiempo es determinado, donde:
10
ij in
Tx <Tx
• Tn90p
Sea Tnij la temperatura mínima diaria en el día ien el periodo j y sea Tnin90 el día
calendario del percentil 90th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). El porcentaje del tiempo es determinado, donde:
90
ij in
Tn >Tn
• Tx90p
Sea Txij la temperatura máxima diaria en el día ien el periodo j y sea Txin90 el día
calendario del percentil 90th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). El porcentaje del tiempo es determinado, donde:
90
ij in
Tx >Tx
• WSDI*
Sea Txij la temperatura máxima diaria en el día ien el periodo j y sea Txin90 el día
calendario del percentil 90th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). Entonces el número de días por periodo es sumado donde, en intervalos de por lo menos 6 días consecutivos:-
90
ij in
Tx >Tx
• CSDI*
Sea Tnij la temperatura mínima diaria en el día ien el periodo j y sea Txin10 el día
calendario del percentil 10th centrado en una ventana de 5-días (calculado usando el método del Anexo D). Entonces el número de días por periodo es sumado donde, en intervalos de por lo menos 6 días consecutivos:-
10
ij in
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• DTR
Sean Txij y Tnij las temperaturas diarias máximas y mínimas respectivamente en el día
ien el periodo j. Si I representa el número de días en j, entonces:
(
)
1 I ij ij i j Tx Tn DTR I = − =∑
• RX1daySea RRijel total diario de precipitación en el día ien el periodo j. Entonces los valores
máximos de 1-día para el periodo j son:
1 j max( ij)
Rx day = RR
• Rx5day
Sea RRkjla cantidad de precipitación para el intervalo de cinco días terminando en k,
periodo j. Entonces los valores máximos de 5-días para el periodo j son:
5 j max( kj)
Rx day = RR
• SDII
Sea RRwjla cantidad diaria de precipitación en días húmedos,w RR( ≥1mm)en el periodo
j. Si Wrepresenta el número de días húmedos en j, entonces:
1 W w wj j RR SDII W = = ∑ • R10
Sea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Cuente el número
de días donde:
10 ij
RR ≥ mm
• R20
Sea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Cuente el número de días donde: 20 ij RR ≥ mm • Rnn
Sea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Si nnrepresenta
cualquier valor razonable de precipitación diaria entonces, cuente el número de días donde:
ij
RR ≥nnmm
• CDD*
Sea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Cuente el más
grande número de días consecutivos donde:
1 ij
RR < mm
• CWD*
Sea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Cuente el más
grande número de días consecutivos donde:
1 ij
RR ≥ mm
• R95pTOT
Sea RRwj la cantidad diaria de precipitación en un día húmedo w RR( ≥1.0mm)en el
periodo jy sea RRwn95el percentil 95th de precipitación en los días húmedos en el periodo
1961-1990. Si Wrepresenta el número de días húmedos en el periodo, entonces: W
w=1
95 j wj where wj wn95
R p =
∑
RR RR > RR • R99pSea RRwj la cantidad diaria de precipitación en un día húmedo w RR( ≥1.0mm)en el
periodo jy sea RRwn99el percentil 99th de precipitación en los días húmedos en el periodo
Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al. W w=1 99 j wj where wj wn99 R p =
∑
RR RR >RR • PRCPTOTSea RRijla cantidad diaria de precipitación en el día ien el periodo j. Si I representa el
número de días en j, entonces
1 I j ij i PRCPTOT RR = =
∑
ANEXO D: Estimación de umbrales y cálculo del periodo base para los índices de temperatura
Estimación empírica de cuantil:
El cuantil de una distribución se define como
} ) ( : inf{ ) ( ) (p F 1 p x F x p Q = − = ≥ , 1<p<1,
Donde F(x) es la función de distribución. Sea {X(a),...,X(n)}la estadística de orden de
} ,...,
{X1 Xn (i.e. valores ordenados de {X}), y sea Qˆ pi( )la definición del cuantil ith. Los cuantiles muestrales pueden ser generalmente escritos como
) 1 ( ) ( ) 1 ( ) ( ˆ + + − = j j i p X X Q
γ
γ
.Hyndman y Fan (1996) sugieren una fórmula para obtener estimados medios un-biased del cuantil haciendo j=int(p*n+(1+ p)/3)) y haciendo
γ
= p*n+(1+ p)/3− j, donde int(u) es el entero más grande que no sea mayor que u. El cuantil empírico es igual al valor en la muestra más grande o al más pequeño cuando j<1 o j> n respectivamente. Esto es, estimados de cuantiles correspondientes a p<1/(n+1) son fijados al valor más pequeño de la muestra, y aquellos correspondientes a p>n/(n+1) son igualados al valor más grande de la muestra.Procedimiento “Bootstrap” para la estimación de la tasa de excedencia para el periodo base:
No es posible hacer una estimación exacta de los umbrales debido a incertidumbres en el muestreo. Para proporcionar estimados temporalmente consistentes de la tasa de
excedencia a lo largo del periodo base y fuera del periodo base, adaptamos el siguiente procedimiento (Zhang et al. 2004) para estimar la tasa de excedencia para el periodo base.
(a) El periodo base de 30-años se divide en un año “fuera-de-base”, el año para el cual la excedencia se va a estimar, y un “periodo-base” que consiste en los restantes 29 años a partir de los cuales se estimarán los umbrales.
Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al.
(b) Se construye un bloque de datos de 30-años usando el set de datos del “periodo-base” de 29 años y añadiendo un año adicional de datos a partir del “periodo-base” (i.e., uno de los años en el “periodo-base” es repetido). Este bloque de 30-años construido es usado para estimar los umbrales.
(c) El año “fuera-de-base” es entonces comparado con los umbrales y se obtiene la tasa de excedencia para el año “fuera-de-base”.
(d) Pasos (b) y (c) se repiten 28 veces, repitiendo cada uno de los 28 años en-base para así construir el bloque de 30-años.
(e) El índice final para el año “fuera-de-base” es obtenido promediando los 29 estimados obtenidos en los pasos (b), (c) y (d).
ANEXO E: Figuras del Análisis Estadístico con FClimdex
Instrucciones:
1.- Buscar la o las celdas de interés en las figuras anexas.
2.- Buscar el grupo de figuras correspondientes a la(s) celda(s) en cuestión. 3.- Cada figura corresponde, para cada celda, a:
Figura No. (N) Índices/Variables Resolución
1 Precipitación (R) Diaria
2 Temperatura Máxima (TX) Diaria
3 Temperatura Mínima (TN) Diaria
4 CSDI, WSDI, CWD, CDD, GSL, SDII Anual
5 TN90p, TX90p, TN10p, TX10p Anual
6 R95p, R99p, R10, R20, R50, PRCPTOT Anual
7 DTR, TR20, SU25, FD0, ID0 Anual
8 TXx Mensual 9 TNx Mensual 10 TXn Mensual 11 TNn Mensual 12 RX1d Mensual 13 RX5d Mensual
Índices/Variables reportados en cada figura de este Reporte.
Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al.
Figura de Guía para designación de celdas para Islas Galápagos
Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al.
ANEXO F: Guía de Ejecución de Scripts
La carpeta principal donde se ubican los scripts para todos los procesos se llama “Climdex”. En su interior se encuentran los siguientes directorios:
# ls
FClimdexGAL directorio de cálculo FClimdex para Galápagos
GRAF directorio de graficación para Ecuador Continental
MAPAS_GAL directorio de mapas espaciales para Galápagos
D_NNRP directorio de datos NNRP
GRAF_GAL directorio de graficación para Galápagos
NCL directorio de scripts base NCL
FClimdex directorio de cálculo FClimdex para Ecuador Continental
GRADS2CLIM directorio de conversión a formato Climdex
MAPAS directorio de mapas espaciales para Ecuador Continental
RCLIM directorio de respaldo RClimdex
1.- Una vez se tienen todos los años descomprimidos en la carpeta D_NNRP se procede al directorio GRADS2CLIM. Ahí basta ejecutar
proc_celdas.bash para procesar Ecuador Continental proc_celdas_GAL.bash para procesar Galápagos
Este proceso tarda algún tiempo. El avance se puede apreciar en el monitor.
2.- Ir a la carpeta FClimdex (o FClimdexGAL, según el caso) y ejecutar: procfclim.bash procesa todas las celdas en FClimdex
Este proceso tarda algún tiempo. El avance se puede apreciar en el monitor.
3.- Ir a la carpeta GRAF (o GRAF_GAL, según el caso) y ejecutar:
proc_graf.bash procesa las gráficas 2D y los cálculos estadísticos y de tendencias
Este proceso tarda algún tiempo. El avance se puede apreciar en el monitor.
Una vez concluido, el directorio contiene lo siguiente (ejemplo válido para Ecuador Continental, para Galápagos, la numeración va precedida por una “G-“):
1-1 1-6 2-4 3-2 3-7 4-5 5-3 6-1 6-6 7-4 proc_graf.bash 1-2 1-7 2-5 3-3 4-1 4-6 5-4 6-2 6-7 7-5 respaldos 1-3 2-1 2-6 3-4 4-2 4-7 5-5 6-3 7-1 7-6 series_anual.ncl 1-4 2-2 2-7 3-5 4-3 5-1 5-6 6-4 7-2 7-7 series_diaria.ncl
1-5 2-3 3-1 3-6 4-4 5-2 5-7 6-5 7-3 enlaza.bash series_mensual.ncl
Cada directorio, que indica la correspondiente celda, tiene típicamente un contenido como el que sigue:
1-1.clx 1-1.clx_SU figura10.png figura7.png series_anual.ncl 1-1.clx_CDD 1-1.clx_tempQC figura10.ps figura7.ps series_diaria.ncl 1-1.clx_CSDI 1-1.clx_TN10p figura11.png figura8.png series_mensual.ncl 1-1.clx_CWD 1-1.clx_TN50p figura11.ps figura8.ps SU.data
1-1.clx_DTR 1-1.clx_TN90p figura12.png figura9.png tempQC.data 1-1.clx_FD 1-1.clx_TNn figura12.ps figura9.ps TN10p.data 1-1.clx_GSL 1-1.clx_TNx figura13.png GSL.data TN50p.data 1-1.clx_ID 1-1.clx_TR figura13.ps ID.data TN90p.data 1-1.clx_log 1-1.clx_TX10p figura1.png log.data TNn.data
1-1.clx_NASTAT 1-1.clx_TX50p figura1.ps NASTAT.data TNx.data 1-1.clx_prcpQC 1-1.clx_TX90p figura2.png prcpQC.data TR.data 1-1.clx_PRCPTOT 1-1.clx_TXn figura2.ps PRCPTOT.data TX10p.data 1-1.clx_R10mm 1-1.clx_TXx figura3.png R10mm.data TX50p.data 1-1.clx_R20mm 1-1.clx_WSDI figura3.ps R20mm.data TX90p.data 1-1.clx_R95p CDD.data figura4.png R95p.data TXn.data 1-1.clx_R99p CSDI.data figura4.ps R99p.data TXx.data
1-1.clx_Rnnmm CWD.data figura5.png Rnnmm.data WSDI.data 1-1.clx_RX1day data.dat figura5.ps RX1day.data
1-1.clx_RX5day DTR.data figura6.png RX5day.data 1-1.clx_SDII FD.data figura6.ps SDII.data
Las figuras *.ps están en format Postscript para publicación científica. Las figuras *.png son las mismas que aparecen en los anexos del Informe. El resto de los archivos contienen los datos correspondientes en ASCII.
Análisis Estadístico con FClimdex para Ecuador (2010) Á. G. Muñoz et al.
4.- Ir a la carpeta MAPAS (o MAPAS_GAL, según el caso) y ejecutar: proc_mapas.bash prepara el postprocesamiento de mapas.
postproc.bash crea los mapas 2D de índices, y los de tendencias.
Este proceso tarda algún tiempo. El avance se puede apreciar en el monitor. Una vez terminado este paso, el directorio muestra la siguiente estructura: # ls
CDD GSL.data R20 SDII.data TR CDD.data ID R20mm.data SU TR.data CSDI ID.data R50 SU.data TX10p CSDI.data lista.ls R95p tend TX10p.data CWD map_anual.ncl R95p.data TN10p TX90p
CWD_1971.png MAPAS.tgz R99p TN10p.data TX90p.data CWD.data map_mensual.ncl R99p.data TN90p TXn
dir_anual.ls postproc.bash Rnnmm.data TN90p.data TXn.data DTR PRCPT RX1d TNn TXx
DTR.data PRCPTOT.data RX1day.data TNn.data TXx.data FD proc_mapas.bash RX5d TNx WSDI
FD.data R10 RX5day.data TNx.data WSDI.data GSL R10mm.data SDII topoECU.nc
Los archivos *.data contienen los datos en ASCII. Los directorios contienen los mapas correspondientes. El archivo *.tgz contiene los directorios comprimidos, listos para subir al portal o almacenar en un pendrive.