A Quadratic–Exponential Model of Variogram Based on Knowing the Maximal Variability: Application to a Rainfall Time Series

Variogram models are a valuable tool used to analyze the variability of a time series; such variability usually entails a spherical or exponential behavior, and so, models based on such functions are commonly used to fit and explain a time series. Variograms have a quasi-periodic structure for rainfall cases, and some extra steps are required to analyze their entire behavior. In this work, we detailed a procedure for a complete analysis of rainfall time series, from the construction of the experimental variogram to curve fitting with well-known spherical and exponential models, and finally proposed a novel model: quadratic–exponential. Our model was developed based on the analysis of 6 out of 30 rainfall stations from our case study: the Río Bravo–San Juan basin, and was constructed from the exponential model while introducing a quadratic behavior near to the origin and taking into account the fact that the maximal variability of the process is known. Considering a sample with diverse Hurst exponents, the stations were selected. The results obtained show robustness in our proposed model, reaching a good fit with and without the nugget effect for different Hurst exponents. This contrasts to previous models, which show good outcomes only without the nugget effect

A Climate-Mathematical Clustering of Rainfall Stations in the Río Bravo-San Juan Basin (Mexico) by Using the Higuchi Fractal Dimension and the Hurst Exponent

When conducting an analysis of nature’s time series, such as meteorological ones, an important matter is a long-range dependence to quantify the global behavior of the series and connect it with other physical characteristics of the region of study. In this paper, we applied the Higuchi fractal dimension and the Hurst exponent (rescaled range) to quantify the relative trend underlying the time series of historical data from 17 of the 34 weather stations located in the Río Bravo-San Juan Basin, Mexico; these data were provided by the National Water Commission CONAGUA) in Mexico. In this way, this work aims to perform a comparative study about the level of persistency obtained by using the Higuchi fractal dimension and Hurst exponent for each station of the basin. The comparison is supported by a climate clustering of the stations, according to the Köppen classification. Results showed a better fitting between the climate of each station and its Higuchi fractal dimension obtained than when using the Hurst exponent. In fact, we found that the more the aridity of the zone the more the persistency of rainfall, according to Higuchi’s values. In turn, we found more relation between the Hurst exponent and the accumulated amount of rainfall. These are relations between the climate and the long-term persistency of rainfall in the basin that could help to better understand and complete the climatological models of the study region. Trends between the fractal exponents used and the accumulated annual rainfall were also analyzed

Statistical Analysis of PM₁₀ Concentration in the Monterrey Metropolitan Area, Mexico (2010–2018)

Air-quality monitoring and analysis are initial parts of a comprehensive strategy to prevent air pollution in cities. In such a context, statistical tools play an important role in determining the time-series trends, locating areas with high pollutant concentrations, and building predictive models. In this work, we analyzed the spatio-temporal behavior of the pollutant PM10 in the Monterrey Metropolitan Area (MMA), Mexico during the period 2010–2018 by applying statistical analysis to the time series of seven environmental stations. First, we used experimental variograms and scientific visualization to determine the general trends and variability in time. Then, fractal exponents (the Hurst rescaled range and Higuchi algorithm) were used to analyze the long-term dependence of the time series and characterize the study area by correlating that dependence with the geographical parameters of each environmental station. The results suggest a linear decrease in PM10 concentration, which showed an annual cyclicity. The autumn-winter period was the most polluted and the spring-summer period was the least. Furthermore, it was found that the highest average concentrations are located in the western and high-altitude zones of the MMA, and that average concentration is related in a quadratic way to the Hurst and Higuchi exponents, which in turn are related to some geographic parameters. Therefore, in addition to the results for the MMA, the present paper shows three practical statistical methods for analyzing the spatio-temporal behavior of air quality

Statistical Analysis of PM10 Concentration in the Monterrey Metropolitan Area, Mexico (2010–2018)

Air-quality monitoring and analysis are initial parts of a comprehensive strategy to prevent air pollution in cities. In such a context, statistical tools play an important role in determining the time-series trends, locating areas with high pollutant concentrations, and building predictive models. In this work, we analyzed the spatio-temporal behavior of the pollutant PM10 in the Monterrey Metropolitan Area (MMA), Mexico during the period 2010–2018 by applying statistical analysis to the time series of seven environmental stations. First, we used experimental variograms and scientific visualization to determine the general trends and variability in time. Then, fractal exponents (the Hurst rescaled range and Higuchi algorithm) were used to analyze the long-term dependence of the time series and characterize the study area by correlating that dependence with the geographical parameters of each environmental station. The results suggest a linear decrease in PM10 concentration, which showed an annual cyclicity. The autumn-winter period was the most polluted and the spring-summer period was the least. Furthermore, it was found that the highest average concentrations are located in the western and high-altitude zones of the MMA, and that average concentration is related in a quadratic way to the Hurst and Higuchi exponents, which in turn are related to some geographic parameters. Therefore, in addition to the results for the MMA, the present paper shows three practical statistical methods for analyzing the spatio-temporal behavior of air quality

XIV Jornada de Investigación 2023

Eje temático I: derecho, cultura y sociedad: En este eje tamático, se presentan ponencias que tienen como propósito analizar y explicar críticamente, a través de la investigación científica y desde el enfoque interdisciplinar, los derechos humanos, el proceso de estructuración de La convivencia y la equidad en la vivencia de los derechos; los valores, las costumbres, las normas, los estilos de vida, el uso de artefactos y la organización social; los procesos de desarrollo espiritual, de conocimiento científico, de desarrollo tecnológico y estético, y la convivencia y sus implicaciones en lo público y lo privado. Eje temático II: desarrollo humano y sostenible. El segundo eje temático que abordó la XII Jornada de Investigación fue desarrollo humano y sostenible, con ponencias que abarcaron todos aquellos aspectos que van, desde el desarrollo y bienestar individual, pasando por los estudios de las comunidades, para llegar a una comprensión global de la sostenibilidad como un factor determinante de existencia de las sociedades. Eje temático III: gestión y tecnología al servicio de la sociedad. Finalmente, en la XII Jornada de Investigación, se trabajóel eje temático gestión y tecnología al servicio de la sociedad, en el cual se presentaron, desde las diferentes disciplinas, ponencias que aportaron al campo del desarrollo productivo y a la solución de los problemas de la sociedad a través de las oportunidades que una buena gestión y un apropiado uso de la tecnología ofrece. (Tomado de la Fuente)EJE TEMÁTICO I: DERECHO, CULTURA Y SOCIEDAD La respuesta económica a la pandemia dentro del Estado social de derecho colombiano. Los espacios intermediarios como contenedores de experiencias significativas. Análisis del estilo lingüístico aplicado a la psicología jurídica. ¿Dejar o transformar? Cinco puntos para entender la ciudad contemporánea. Studiositas y verdad en la educación centrada en la persona. Los derechos de autor en el contrato de trabajo y de prestación de servicios. Afectación de los derechos sexuales reproductivos femeninos durante el conflicto armado en Colombia. Problemas del acceso a la justicia del campesinado de los páramos de Sumapaz y Santurbán. Vulneración del derecho al agua potable en La Guajira: una falta de garantías. Derechos humanos e inteligencia militar: el dilema de la primacía del interés general sobre el particular. Cuantificación del dolor humano por parte de la justicia colombiana. Retos tecnológicos en el derecho vs. Limitaciones en Colombia en las poblaciones más vulnerables. Construir identidad territorial a través del corredor socioambiental Los Nevados. La naturaleza en la arquitectura: una mirada a la arquitectura del siglo XX. Contrato de trabajo del futbolista profesional. La baja educación en las zonas rurales por consecuencia del conflicto armado y la corrupción en el Estado colombiano. Incidentes de la migración venezolana en el ámbito normativo nacional colombiano e internacional. Legalización definitiva del consumo adulto del cannabis en Colombia: un debate jurídico y constitucional. Wawamia jai, síndrome propio de la cultura: una caracterización de los signos y síntomas de una enfermedad cultural del pueblo indígena emberá-katío. La cruda realidad del reclutamiento de niños, niñas y adolescentes en el conflicto armado en Colombia: una visión nacional e internacional. EJE TEMÁTICO II: DESARROLLO HUMANO Y SOSTENIBLE Migración venezolana en Colombia: perspectiva crítica sobre el derecho de acceso a la salud. El estrés laboral. Una imagen no es tradición: la actualidad de la vivienda raizal en el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina. Aprendizajes del proceso de diseño basado en la investigación: caso de estudio barrio Concepción Norte, Bogotá, Colombia. Sumapaz como territorio potencial hídrico y patrimonio paisajístico y cultural: modelo de región sostenible. Revisión sistemática del liderazgo digital desde las competencias digitales. Intervenciones psicológicas basadas en evidencia: tendencias actuales. Herramientas pedagógicas para la concientización de la comunidad a partir del reconocimiento de la memoria histórica en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Diseño sostenible como factor diferencial en la reconversión industrial de las curtiembres en el barrio San Benito, Bogotá, Colombia. Motivación escolar como factor relacionado con el rendimiento académico en estudiantes en extraedad en la Institución Educativa Distrital República de México, sede B, jornada mañana. La realidad de los objetos artificiales. Performance en nuestro diario vivir. ¿Es necesario la modificación del lugar para satisfacer las necesidades del ser humano? ¿Es necesario hacer modificaciones al espacio natural para generar cultura? La arquitectura como síntesis entre los objetos con propósito o sin él. La creación de los objetos y sus impactos en el mundo. ¿Cuáles son los determinantes de las brechas de competencia laboral en el departamento de Cundinamarca, Colombia? Buenas prácticas de habitabilidad. Reconocimiento de la arquitectura doméstica tradicional en Colombia como una pauta de identidad para el diseño de nuevas viviendas. Validación de un instrumento para evaluar la procrastinación académica. Escala de medición de la soledad BATAN. Contraste entre el instrumento para medir la resiliencia en adultos jóvenes de Colombia (CLANP) con CD-RISC 10. Finlandia y naturaleza: país modelo en ratificación de normas y tratados para la protección de los derechos de la naturaleza. EJE TEMÁTICO III: GESTIÓN Y TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD Aplicación de una tecnología limpia desde el diseño resiliente: simulación de un módulo básico de vivienda social en la ciudad de Tunja, Colombia. Recorrido virtual de la Universidad Católica de Colombia Sede Claustro para la inducción de estudiantes y docentes. Evaluación de eficiencia de un prototipo de un sistema de atrapanieblas tipo NRP 3.0 para la vereda Gaunza Arriba, municipio de Guateque, departamento de Boyacá, Colombia. Sistema de Información para la Coordinación de Trabajos de Grado del Programa de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Católica de Colombia (SIGETG). Estrategias de sostenibilidad para la reducción de la huella hídrica en la vivienda de la Costa Caribe. Sistema de evaluación de resultados de aprendizaje de la Facultad de Psicología de la Universidad Católica de Colombia. Identificación de tendencias en la implementación de DevOps a partir de una revisión sistemática. Desarrollo de un algoritmo de trading para operar el mercado de divisas a través de ondas de Elliott y números de Fibonacci. Los derechos humanos en el espacio de la inteligencia artificial. Construcción de paz a través del ciberactivismo en redes sociales de cuatro organizaciones juveniles de Bogotá. Las redes sociales digitales como herramienta educativa: una propuesta de investigación-innovación. Videojuego de realidad virtual sobre la extracción y el tráfico ilegal de la fauna silvestre en Colombia. Arquitectura de la información de la plataforma de inteligencia artificial para el estudio neurocognitivo y el apoyo a la salud mental. Inmersión sobre la innovación: perspectivas sobre el derecho al trabajo y la inteligencia artificial en el servicio de justicia. El ciberterrorismo en la legislación colombiana: un análisis desde la criminología. Modelo de fabricación digital de diseño sostenible para vivienda social. Uso de los videojuegos en el campo educativo: ventajas y desventajas. Resolución electrónica de controversias en procesos civiles de mínima cuantía en Colombia. Estrategia de evaluación y promoción de la salud mental en el contexto universitario. Caracterización de técnicas y herramientas de inteligencia artificial utilizadas para el perfilamiento de clientes por las mipymes en Colombia. Transformar el casco urbano del municipio de Líbano, departamento del Tolima, Colombia: un proyecto parque industrial para el intercambio de saberes y revitalización ambiental. Aplicación tecnológica en agricultura urbana para promover la seguridad alimentaria en poblaciones vulnerables. CONCLUSIONE