Métodos de reducción de escala : aplicaciones al tiempo, clima, variabilidad climática y cambio climático

Los Modelos de Circulación General Atmosféricos-Oceánicos Acoplados muestran buena habilidad para simular la evolución de las circulaciones de escala global. Sin embargo, esta bondad no es muy útil para el estudio de impactos locales debido a que la resolución espacial de esos modelos está por encima de la escala de los impactos locales que se desean analizar. Es importante tomar esto en cuenta al estudiar impactos del clima en las actividades del hombre, en la biodiversidad, en ambientes marino-costeros y en arrecifes en las regiones tropicales, por ejemplo. Existen dos aproximaciones para lidiar con esta diferencia de escala e información: los métodos de reducción de escala dinámica y estadística. En este trabajo, se discuten los elementos básicos del sistema climático y las posibles causas de los cambios atmosféricos observados en este sistema. Se discuten brevemente los principales conceptos físicos del sistema climático, el clima de una región, la variabilidad climática y las generalidades del problema del cambio climático global con énfasis en el aspecto regional del mismo. Se describen también los esquemas metodológicos del proceso de reducción de escala y se presenta una discusión sobre sus ventajas y limitaciones, así como algunas aplicaciones al tiempo atmosférico y clima regional.Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation Models demonstrate good skill in simulating large scale circulations. However this output is not very useful to study local impacts, as its spatial resolution is courser than the scale of local impacts. It is very important to consider this issue when studying, for instance, climate impacts on human activities, coastal-marine biodiversity and tropical coral reefs. In general terms, there have been two different approaches to deal with this scale and information difference: the dynamic and the statistic downscaling methods. In this work, the basic climate elements are presented and the possible physical causes of atmospheric changes are discussed. Also, a summary of the main physical concepts that define the climate system as well as the climate and climate variability of a region with respect to the mean atmospheric state and the general aspects of the problem of climate change with emphasis on regional scales, is presented. In addition, this study describes the methodological schemes of the downscaling process and presents a discussion of downscaling advantages and disadvantages, while providing applications for regional weather and climate as well as for socio-economic benefits in coastal, agricultural and tourism activities, among others

Métodos de reducción de escala: aplicaciones al tiempo, clima, variabilidad climática y cambio climático

Los Modelos de Circulación General Atmosféricos-Oceánicos Acoplados muestran buena habilidad para simular la evolución de las circulaciones de escala global. Sin embargo, esta bondad no es muy útil para el estudio de impactos locales debido a que la resolución espacial de esos modelos está por encima de la escala de los impactos locales que se desean analizar. Es importante tomar esto en cuenta al estudiar impactos del clima en las actividades del hombre, en la biodiversidad, en ambientes marino-costeros y en arrecifes en las regiones tropicales, por ejemplo. Existen dos aproximaciones para lidiar con esta diferencia de escala e información: los métodos de reducción de escala dinámica y estadística. En este trabajo, se discuten los elementos básicos del sistema climático y las posibles causas de los cambios atmosféricos observados en este sistema. Se discuten brevemente los principales conceptos físicos del sistema climático, el clima de una región, la variabilidad climática y las generalidades del problema del cambio climático global con énfasis en el aspecto regional del mismo. Se describen también los esquemas metodológicos del proceso de reducción de escala y se presenta una discusión sobre sus ventajas y limitaciones, así como algunas aplicaciones al tiempo atmosférico y clima regional.Reducción dinámica de escala, reducción estadística de escala, clima, variabilidad climática, cambio climático

Métodos de reducción de escala : aplicaciones al tiempo, clima, variabilidad climática y cambio climático

Los Modelos de Circulación General Atmosféricos-Oceánicos Acoplados muestran buena habilidad para simular la evolución de las circulaciones de escala global. Sin embargo, esta bondad no es muy útil para el estudio de impactos locales debido a que la resolución espacial de esos modelos está por encima de la escala de los impactos locales que se desean analizar. Es importante tomar esto en cuenta al estudiar impactos del clima en las actividades del hombre, en la biodiversidad, en ambientes marino-costeros y en arrecifes en las regiones tropicales, por ejemplo. Existen dos aproximaciones para lidiar con esta diferencia de escala e información: los métodos de reducción de escala dinámica y estadística. En este trabajo, se discuten los elementos básicos del sistema climático y las posibles causas de los cambios atmosféricos observados en este sistema. Se discuten brevemente los principales conceptos físicos del sistema climático, el clima de una región, la variabilidad climática y las generalidades del problema del cambio climático global con énfasis en el aspecto regional del mismo. Se describen también los esquemas metodológicos del proceso de reducción de escala y se presenta una discusión sobre sus ventajas y limitaciones, así como algunas aplicaciones al tiempo atmosférico y clima regional.Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation Models demonstrate good skill in simulating large scale circulations. However this output is not very useful to study local impacts, as its spatial resolution is courser than the scale of local impacts. It is very important to consider this issue when studying, for instance, climate impacts on human activities, coastal-marine biodiversity and tropical coral reefs. In general terms, there have been two different approaches to deal with this scale and information difference: the dynamic and the statistic downscaling methods. In this work, the basic climate elements are presented and the possible physical causes of atmospheric changes are discussed. Also, a summary of the main physical concepts that define the climate system as well as the climate and climate variability of a region with respect to the mean atmospheric state and the general aspects of the problem of climate change with emphasis on regional scales, is presented. In addition, this study describes the methodological schemes of the downscaling process and presents a discussion of downscaling advantages and disadvantages, while providing applications for regional weather and climate as well as for socio-economic benefits in coastal, agricultural and tourism activities, among others

Un análisis observacional de la circulación meridional somera del Pacífico tropical oriental utilizando datos YOTC y globos piloto de la Isla del Coco, Costa Rica

The low-level circulation of the atmosphere over Isla del Coco has been studied and the presence of a northerly wind at low levels of the atmosphere in the eastern tropical Pacific, in addition to the deep Hadley circulation cell, has been confirmed. Using data from pilot balloons (May 1997 through January 1999, October 2007 through April 2008), the northern flow is between 1 and 5 km high, depending on the time of year, with a maximum speed located between 2 and 3 km above the surface. The generating mechanism of the surface return flow in the Hadley circulation cell has been formulated as a sea breeze, Ekman pumping of the boundary layer, and it could even be a response to the Rossby wave generated by warming in the Chocó region. These results agree with those obtained from the ERA5 reanalysis (January 1979 through December 2020), which show that the southern return cell varies in position and height during the course of the year, with a poorly organized circulation in March and strengthening from July to February. The incorporation of data of low, medium and high cloud cover from Year of the Tropical Convection (boreal summer 2009) evidenced the presence of high-level clouds in the ITCZ region and low-level clouds to the south of the ITCZ, latitudes where the south surface circulation cell is located.Se ha estudiado la circulación de la atmósfera en niveles bajos sobre la Isla del Coco y se ha confirmado la presencia de un viento del norte en los niveles bajos de la atmósfera en el Pacífico Oriental Tropical, además de la celda de circulación profunda de Hadley. Utilizando datos de globos piloto (mayo 1997 a enero 1999, octubre 2007 a abril 2008), el flujo del norte está entre 1 y 5 km de altura, dependiendo de la época del año, con una velocidad máxima situada entre 2 y 3 km sobre la superficie. El mecanismo generador del flujo de retorno superficial en la celda de circulación de Hadley ha sido formulado como una brisa marina, bombeo de Ekman de la capa límite, e incluso podría ser una respuesta a la onda de Rossby generada por el calentamiento en la región del Chocó. Estos resultados concuerdan con los obtenidos del reanálisis ERA5 (enero 1979 a diciembre 2020), que muestran que la celda de retorno sur varía en posición y altura a lo largo del año, con una circulación mal organizada en marzo y fortaleciéndose de julio a febrero. La incorporación de datos de nubosidad baja, media y alta del Año de la Convección Tropical (verano boreal 2009) evidenció la presencia de nubes altas en la región de la ZCIT y nubes bajas al sur de la ZCIT, latitudes donde se encuentra la situada la celda de circulación superficial sur

Caracterización de la Zona Mínima de Oxígeno en el Pacífico Tropical Oriental costarricense utilizando datos in situ de campañas de campo

For conservation and sustainable fisheries, it is important to characterize the Oxygen Minimum Zones or OMZ in and around the methane seeps of the Eastern Tropical Pacific (ETP), Costa Rica, through the analysis of temperature, salinity, density, and oxygen profiles. The data used in this work were collected during several oceanographic research campaigns in the Pacific continental margin and offshore of Costa Rica, between 2009 and 2019, using a CTDs, as the profiler of physical parameters of the water column. In general, it was observed that dissolved oxygen gradually decreases with depth to the thermocline, then its concentration decreases more rapidly and remains low, indicating the presence of the OMZ and tends to increase slightly at greater depths. Mean vertical extension of the OMZ near and around the seeps was 763 m and the mean depth for the minimum dissolved oxygen value was 393 m. Spatial differences of measurements taken at stations near the methane seeps were calculated with respect to the measurements at the station located above them. Overall, a greater variability of the oxygen anomalies was observed within the mixed layer, while under the thermocline their values remain stable and around zero.Para la conservación y la pesca sostenible, es importante caracterizar las Zonas de Mínimo de Oxígeno o ZMO en y alrededor de las filtraciones de metano del Pacífico Tropical Oriental, Costa Rica, mediante el análisis de perfiles de temperatura, salinidad, densidad y oxígeno. Los datos utilizados en este trabajo fueron recolectados durante diferentes campañas de investigación oceanográfica en el margen continental del Pacífico de Costa Rica, entre 2009 y 2019, utilizando un CTD, como perfilador de parámetros físicos de la columna de agua. En general, se observó que el oxígeno disuelto disminuye gradualmente con la profundidad hasta la termoclina, luego su concentración disminuye más rápidamente y permanece baja, indicando la presencia de la OMZ y tiende a aumentar ligeramente a mayores profundidades. La extensión vertical media de la OMZ cerca y alrededor de las filtraciones fue de 763 m y la profundidad media del valor mínimo de oxígeno disuelto fue de 393 m. Se calcularon las diferencias espaciales de las mediciones realizadas en las estaciones cercanas a las filtraciones de metano con respecto a las mediciones en la estación ubicada sobre ellas. En términos generales, se observó una mayor variabilidad de las anomalías de oxígeno dentro de la capa de mezcla, mientras que bajo la termoclina sus valores se mantienen estables y alrededor de cero