Métodos dinámicos y estadísticos de reducción de escala: Aplicaciones al clima, variabilidad climática y cambio climático. Trabajo in extenso.

Abstract

Actualmente, las salidas de algunos Modelos Atmosféricos de Circulación General Acoplados tienen buena habilidad para simular el comportamiento de variables (circulaciones) de gran escala o escala global, las cuales a su vez, interaccionan con procesos de escala regional o local en el ámbito del sistema climático. Sin embargo, estas salidas no son en general muy útiles para el estudio de ciertos impactos locales, debido a que su resolución espacial está por encima de la escala de los impactos locales que se desean analizar. Lo anterior es muy importante de tomar en cuenta al estudiar impactos del clima, las actividades del hombre, la biodiversidad en los ambientes marino-costeros y arrecifes en las regiones tropicales, por ejemplo. En términos generales, se han usado dos aproximaciones para lidiar con esta deficiencia: los métodos de ajuste de escala dinámico y las de tipo estadístico. Ambas técnicas muestran niveles similares de habilidad bajo las mismas condiciones climáticas al estimar variables atmosféricas superficiales. En el presente trabajo, se discuten los elementos básicos del sistema climático y las posibles causas de los cambios observados en el sistema físico. Se presentan además en forma resumida, los principales conceptos asociados a los elementos que definen el sistema climático, la definición de clima de una región, algunos aspectos de la variabilidad climática asociada al estado medio de la atmósfera y las generalidades del problema del cambio climático global con énfasis en el aspecto regional del mismo. Se presentan además los esquemas metodológicos del proceso de reducción de escala, una discusión sobre sus ventajas y limitaciones, así como algunas aplicaciones al tiempo atmosférico y clima regional.Abstract: Currently, Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation Models show good skill to simulate large scale or global scale scalar and vector field evolution (circulations). However this output is not, in general, very useful to study local impacts, since its spatial resolution is courser than the scale of local impacts that is to be analyzed. It is very important to consider this issue when studying, for instance, climate impacts on human activities, on biodiversity associated with coastal-marine environments and on tropical coral reefs. In general terms, there have been two different approaches to deal with this scale and information deficiency: the dynamical and the statistical downscaling methods. Both procedures show near similar skills under the same climate conditions when estimating surface atmospheric variables. In this work, the basic climate elements are discussed, and possible physical causes of atmospheric changes are analyzed. Also, a summary of the main physical concepts that defined the climate system, the climate and climate variability of a region in regards to the mean atmospheric state and the general aspects of the problem of climate change with emphasis on regional scales, is presented.