precipitación presentan anomalías especialmente marcadas sobre este meridiano y la región del Pacífico colombiano; esta dinámica posiblemente se asocia con el debilitamiento de la señal ejercido por la cordillera de los Andes y reportado por Roundy y Frank (2004), quienes sugieren que la orografía, en especial la cordillera de los Andes, ejerce un efecto de barrera en la propagación de ondas intraestacionales, generando regímenes climáticos característicos en esta región. Por su parte, Weickmann y Sardeshmukh (1994) y Egger y Weickmann (2007) encuentran evidencias de la vinculación entre la MJO y la existencia de un torque sobre la cordillera de los Andes que, a su vez, afecta el momento angular atmosférico (AMM por sus siglás en inglés). El balance de AAM sugiere que la MJO y el AAM global están vinculados mediante la interacción de las ondas Rossby generadas mediante el calentamiento tropical con un flujo variable zonalmente y con las montañas.
Los mapas de probabilidad de intensidad de la precipitación asociados a diferentes cuantiles de la función de distribución de probabilidades (25, 50, 75 y 95) presentan un comportamiento similar cuando se consideran los umbrales de PV200 negativos y de PV200 menores que una desviación estándar, los mapas asociados a los percentiles 25 y 50 presentan probabilidades estadísticamente significativas del orden de 90% en el centro y nororiente del país. Los mapas de probabilidad de lluvia superior a los percentiles 75 y 95 concentran las más altas probabilidades en el Pacífico y la Amazonia presentando probabilidades estadísticamente significativas, cercanas al 90% para el percentil 75 en los departamentos de Guainía, Guaviare, el sur del Caquetá y el norte de Vaupés y del orden de 60% para el percentil 95 sobre las mismas regiones. Los mapas de probabilidad de lluvia bajo diferentes umbrales y asociados a dos desviaciones estándar de PV200 presentan pocas zonas estadísticamente significativas ubicadas en el centro del país y con probabilidades cercanas al 90% hasta el percentil 75. Las lluvias por encima del percentil 75 y 95 se asocian a eventos extremos de esta variable, por tal motivo el patrón determinado para estos percentiles que además es similar a la quinta Función Ortogonal Empírica determinada para el campo de precipitación, puede ser considerado un patrón de eventos extremos a escala intraestacional de la lluvia en Colombia.
Conclusiones 162
Se propuso la construcción de una serie índice de PV200 a escala pentadiaria, mediante la obtención de la primera componente de este campo filtrado entre 30-90 días. El índice de PV200 se comparó con el índice propuesto por Maloney y Hartmann (1998) mostrando gran similitud. Este índice permite determinar la fase este y oeste de la MJO por medio del criterio de Maloney y Hartmann (1998), para asociar las fases de la MJO y las fases del ENSO en cada una de las regiones de Colombia. Se consideraron cinco series de precipitación media pentadiaria para cada una de las regiones de Colombia y se establecieron las fechas de ocurrencia de las fases este-oeste de la MJO sobre dichas series de tiempo, análogamente se determinaron las fechas de ocurrencia de las fases del ENSO y posteriormente se aplicó la prueba de diferencia de medias de Mann-Whitney. Apoyando resultados previos (Arias, 2005; Poveda et al., 2005), para la región Andina, la región Amazonia y la región Caribe se presenta un aumento de la precipitación en la fase oeste de la MJO sin ser afectado este resultado por las fases del ENSO. Para las regiones Orinoquia y Pacífica no se presenta un aumento de lluvia para las fases de la MJO y tampoco existe un cambio cuando se presentan simultáneamente las fases de la MJO y el ENSO. Estos resultados pueden ser afectados por la longitud de la muestra usada en este trabajo, entre 1998-2010, período en el cual sólo se presentan 5 eventos El Niño y 4 eventos La Niña.
En el capítulo 5 se realizó un ejercicio de predicción de precipitación media para cada una de las regiones de Colombia. Se emplearon los datos del TRMM de precipitación pentadiaria para cada una de las regiones: Amazonia, Andina, Caribe, Pacífica y Orinoquia. De este modo, se realizaron predicciones usando regresión lineal múltiple acoplado con Predicción en Bandas Espectrales Usando Onditas (PREBEO) y Descomposición en Modos Empíricos (DME), con el fin de comparar ambas metodologías, durante los años 2008 y 2010. Los predictores empleados comprendían la serie de PV200, la serie Chocó Zonal asociada a la advección de humedad del Chorro del Chocó y la precipitación rezagada en 1 pentada. En general, para todas las regiones y tanto para las predicciones del año 2008 como las del 2010, la metodología PREBEO presenta superioridad a la regresión lineal múltiple acoplada con DME, con una reducción en el error cuadrático medio del orden del 4% en la región Amazónica, del 6% en la región Andina, la Orinoquia y el Pacífico, y del 5% en la región Caribe. En las predicciones realizadas con PREBEO se observa que estas tienden a representar el rango medio de la variable, mientras las predicciones que incluían DME tienen buena representación de los picos máximos en la serie de tiempo.
regiones en el océano Pacífico y dos en el continente suramericano. La DME y la aplicación de la prueba de Mann – Kendall sobre el residuo, permitió determinar que de las series de PV200 en la zona del Océano Pacifico (Regiones I, II y III) presentan un crecimiento del residuo (proveniente de la serie descompuesta en modos empíricos); y un decrecimiento para las regiones continentales (regiones IV y V). Considerando la cuantificación del cambio en la media de la serie, la región II (ubicada en el trópico justamente en la línea de cambio de fecha) es la más afectada con 13754 m2/s-mes, sin embargo dado el orden de magnitud de las PV200, de 106 m2/s, los valores determinados constituyen una acelerada tasa de variación de la variable. Las anomalías negativas de PV200 indican aumento de la actividad convectiva y las anomalías positivas producen disminución de la misma, lo cual coincide especialmente en eventos máximos de PV200 o precipitación. Ésta dinámica es evidente en la región II, donde se presenta la mayor tendencia en el residuo de la serie de PV200 (y eventos máximos), sugiriendo un comportamiento similar (contrafase) de la precipitación en el largo plazo. A pesar del cambio abrupto en el clima del océano Pacifico (1976-1977), reportado por Miller et al. (1994a) dicha componente no es clara en los registros de PV200; si bien lo es en la serie de tiempo original, pierde todo sentido al ser considerado el residuo después de determinar las EMD. Estudios futuros podrían verificar el cambio en la media de las series, y si se trata de tendencias monotónicas definitivas (posiblemente asociadas con calentamiento global), ó de fenómenos periódicos con ciclos de largo plazo.
Los resultados obtenidos evidencian una vez más la presencia de variabilidad intraestacional de la precipitación en Colombia, y plantean la importancia de modos espaciales sobre el Pacífico a esta escala de tiempo, la evidencia de modos sub-mensuales poco estudiados en el trópico plantea la necesidad de ahondar en el estudio de estas oscilaciones que al parecer son relevantes en la modulación del clima a escala intraestacional, además de su interacción con otros factores como la orografía, la vegetación y la interacción tierra-océano-atmósfera y procesos físicos como los encontrados en el Análisis de Componentes Independientes, cuya explicación es necesario seguir profundizando.
A.
Anexo: FOE, CP y Espectros de
potencias de Fourier, Onditas y
Hilbert-Huang de las Componentes Principales
En la Figura A. 1 se presenta la séptima FOE con anomalías positivas de precipitación sobre la cordillera occidental y oriental, y un patrón de anomalías negativas sobre Panamá y parte del Pacífico colombiano, esta dinámica es inversa al dipolo presente en la quinta FOE sobre esta región.
Figura A. 1 Séptima y octava FOE para el campo de precipitación en Colombia; la séptima explica el 1.9% de la varianza total y la cuarta el 1.7%
Se observa un patrón de anomalías negativas de precipitación orientado en el sentido de la cordillera de los Andes y concentrado especialmente en la frontera entre Colombia, Ecuador y Perú, mientras anomalías positivas persisten en la región brasilera.
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
166
La octava FOE se caracteriza por la presencia de un dipolo continental (Figura A. 1), fuertes anomalías de precipitación se concentran en el centro de Colombia y anomalías negativas de precipitación se encuentran en el territorio venezolano.
Figura A. 2 Novena y décima FOE para el campo de precipitación en Colombia; la novena explica el 1.5% de la varianza total y la décima el 1.4%
La Figura A. 2 presenta la novena FOE que explica el 1.5% de la varianza total y la décima FOE que explica el 1.4%. La novena FOE nuevamente exhibe una fuerte dinámica sobre el pacífico colombiano, con la presencia de un patrón de anomalías negativas. A lo largo de la cordillera de los Andes se presenta un comportamiento dipolar, anomalías negativas en la entrada al territorio colombiano con recurvatura y extensión de las mismas hacia el este, posiblemente asociadas con la Corriente de los Andes Orientales (CAO) reportada por Montoya et al. (2001) y que presenta gran variabilidad en la escala diaria, intraestacional e interanual (Campetella y Vera, 2002; Saulo et al., 2002). Las anomalías positivas se presentan en la parte norte del sistema montañoso del país, incluyendo la incluyendo la Sierra Nevada de Santa Marta y con anomalías muy fuertes en la cordillera oriental.
La décima FOE presenta anomalías negativas de precipitación en el centro y norte de Colombia y algunas anomalías positivas de precipitación en el sur del territorio. En el Pacífico colombiano aparece un dipolo de anomalías negativas de precipitación sobre Panamá y el norte de la costa Pacífica colombiana y de anomalías positivas de precipitación en el sur de esta región.
Figura A. 3 FOE 11 y FOE 12 para el campo de precipitación en Colombia; la FOE 11 explica el 1.3% de la varianza total y la FOE 12 el 1.2%
La FOE 11 presenta un tripolo sobre el Mar Caribe (Figura A. 3) con anomalías positivas de precipitación en la costa de Panamá y de Venezuela y anomalías negativas en la costa de la Guajira. Sobre la FOE 12 se destaca un patrón marcado de anomalías negativas de precipitación en la costa Pacífica colombiana y la presencia de anomalías positivas sobre el suroccidente del país, la cordillera occidental y oriental.
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
168
Figura A. 4 FOE 13 y FOE 14 para el campo de precipitación en Colombia; la FOE 13 explica el 1.16% de la varianza total y la FOE 14 el 1.11%
En la Figura A. 4 se presentan las FOE 13 y 14, las cuales aportan a la varianza total un valor 1.16% y 1.11% respectivamente. La FOE 13 exhibe un patrón positivo de precipitación en el Pacífico y la costa Caribe colombiana, con presencia de anomalías negativas marcadas en Panamá y los Llanos Orientales. La FOE 14 presenta un patrón zonal de anomalías negativas de precipitación que atraviesa el país desde el Pacífico y se extiende hasta Venezuela, de otro lado un patrón mas débil de anomalías positivas de precipitación se presenta en el norte de Colombia y el extremo oriental del país, frontera con Venezuela y Brasil.
En la Figura A. 5 se presenta la FOE 15 que explica el 1.04% de la varianza total. El comportamiento observado sugiere que cuando se presentan anomalías negativas de precipitación en la región Pacífica, en la región Caribe se presenta un patrón de anomalías positivas.
Figura A. 5 FOE 15 para el campo de precipitación en Colombia, la cual explica el 1.04% de la varianza total
A continuación se presentan las respectivas componentes principales.
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
170
Figura A. 8 CP10, CP11 y CP12 del campo de precipitación pentadiaria en Colombia para el período 1998-2010
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
172
Figura A. 9 CP13, CP14 y CP15 del campo de precipitación pentadiaria en Colombia para el período 1998-2010
A continuación se presentan los espectros de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang desde la quinta componente principal hasta la decimoquinta.
Figura A. 10 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 5
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
174
Figura A. 12 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 7
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
176
Figura A. 14 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 9
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
178
Figura A. 15 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 10
Figura A. 16 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 11
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
180
Figura A. 17 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 12
Figura A. 18 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 13
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
182
Figura A. 19 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 14
Figura A. 20 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CP 15
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
184
B.
Anexo: Mapas característicos, CI y
Espectros de potencias de Fourier,
Onditas
y
Hilbert-Huang
de
las
Componentes Independientes
En la Figura B. 1 se presenta el mapa característico asociado al comportamiento de la séptima CI, en el cual se observa un alineamiento del dipolo similar al observado en el cuarto dipolo, pero localizado mas al norte respecto a este, con predominio de un centro de anomalías positivas sobre el norte de la región Pacífica que se extiende sobre Panamá y un centro de débiles anomalías negativas sobre el Pacífico colombiano. En la distribución espacial de la octava componente se mantiene el dipolo anterior con anomalías negativas más débiles sobre el centro del Océano Pacífico. En la Figura B. 1 se presenta el mapa característico de la novena CI donde es posible apreciar un dipolo con anomalías positivas intensas en el sur del océano Pacífico colombiano y anomalías negativas sobre el Mar Caribe. Asociado al comportamiento de la decima CI, anomalías positivas toman dirección suroccidente-nororiente y se extienden sobre el continente en la Figura B. 1, además se presentan dos patrones de anomalías negativas en el centro del Pacífico y sobre el limite entre Colombia, Perú y Ecuador. Esta dinámica se debilita en el CI 11 y el patrón de anomalías negativas se extiende hacia el norte en Panamá. El dipolo asociado a la CI 12, mostrado en la Figura B. 2 tiene dirección meridional con centro positivo sobre Panamá y negativo sobre la interfaz costera del Pacífico colombiano, en el dipolo presente en el mapa característico de la CI 13 se observa una inversión y debilitamiento de la dinámica anterior presentando un centro negativo de anomalías de precipitación en Panamá y positivo sobre el centro de la región Pacífica. En la Figura B. 2 asociado con la CI 14 se presenta un dipolo con centro de anomalías positivas en la región Pacífica extendiéndose sobre parte del océano y de anomalías negativas débiles sobre el sur del Pacífico colombiano. Finalmente, el mapa característico (Figura B. 3) de la CI 15 muestra el centro de anomalías positivas desplazado hacia el océano Pacífico y anomalías negativas cubriendo la Amazonia colombiana.
Figura B. 1 Representación espacial de las Componente Independientes No 7 a 10 del campo de precipitación en Colombia, filtrado usando un filtro de pasa banda entre 20-100 días, para el periodo
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
186
Figura B. 2 Representación espacial de las Componente Independientes No 11 a 14 del campo de precipitación en Colombia, filtrado usando un filtro de pasa banda entre 20-100 días, para el periodo
Figura B. 3 Representación espacial de la Componente Independientes No 15 del campo de precipitación en Colombia, filtrado usando un filtro de pasa banda entre 20-100 días, para el periodo
comprendido entre 1998-2010, según la misión TRMM A continuación se presentan las CI No 7 a 15.
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
188
Figura B. 4 CI No 7 a 9 para el campo de precipitación pentadiaria en Colombia para el período 1998-2010
Figura B. 5 CI No 10 a 12para el campo de precipitación pentadiaria en Colombia para el período 1998-2010
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
190
A continuación se presentan los espectros de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang para las CI No 5 a 15.
Figura B. 7 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la quinta CI
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
192
Figura B. 8 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la sexta CI
Figura B. 9 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la séptima CI
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
194
Figura B. 10 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la octava CI
Figura B. 11 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la novena CI
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
196
Figura B. 12 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la décima CI
Figura B. 13 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CI No 11
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
198
Figura B. 14 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CI No 12
Figura B. 15 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CI No 13
Espectros de potencias de Fourier, Onditas y Hilbert-Huang de las Componentes Independientes
200
Figura B. 16 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CI No 14
Figura B. 17 Espectros de potencias correspondiente a la transformada de Onditas, Fourier y de Hilbert-Huang (de arriba hacia abajo) para la CI No 15
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