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Di r ecci ó n:Di r ecci ó n: Biblioteca Central Dr. Luis F. Leloir, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Intendente Güiraldes 2160 - C1428EGA - Tel. (++54 +11) 4789-9293 Co nta cto :Co nta cto : digital@bl.fcen.uba.ar Tesis Doctoral Estudio objetivo de la estructuraEstudio objetivo de la estructura vertical de los sistemas sinópticosvertical de los sistemas sinópticos sobre áreas argentinassobre áreas argentinas Duarte, María Luz 1986 Tesis presentada para obtener el grado de Doctor en Ciencias de la Atmósfera de la Universidad de Buenos Aires Este documento forma parte de la colección de tesis doctorales y de maestría de la Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir, disponible en digital.bl.fcen.uba.ar. Su utilización debe ser acompañada por la cita bibliográfica con reconocimiento de la fuente. This document is part of the Master's and Doctoral Theses Collection of the Central Library Dr. Luis Federico Leloir, available in digital.bl.fcen.uba.ar. It should be used accompanied by the corresponding citation acknowledging the source. Cita tipo APA: Duarte, María Luz. (1986). Estudio objetivo de la estructura vertical de los sistemas sinópticos sobre áreas argentinas. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2022_Duarte Cita tipo Chicago: Duarte, María Luz. "Estudio objetivo de la estructura vertical de los sistemas sinópticos sobre áreas argentinas". Tesis de Doctor. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. 1986. http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2022_Duarte http://digital.bl.fcen.uba.ar http://digital.bl.fcen.uba.ar http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2022_Duarte http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2022_Duarte mailto:digital@bl.fcen.uba.ar r UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES ESTUÜIÜ ÜBJETIVÜ EE LA ESTRUCTURA VERTICAL DE LÜS SISTEMAS SINDPÏECÜÉ SÜBRE AREAS ARGENTINAS TESIS O .‘,; c "-n . ILic. Maria Luz Duarte -.u. C EC U a Diréctor: Dr. Gustavo V. Necco w; “ ‘O 0‘ j Ii‘ T Dresantada para acceder al titulo de Dúctúra en Ciencias KU“-90ÏÜÜICEST reaïizada en e] Departamentú de Meteürüïúúia (FCEYN w UBA) - 20242 ; = ' Marzo, 1986 ix » ¿(3.2, y*IIIIIIII.III'I'l....I''I'II..I'Il.IIIIl.'I'.I'llllll'I'II..I''I'.I''I' INUICE Agradecimientús Lista de Figuras Listá de Tablas Resumen 1» Intrúducciün 2MHetüdúlúúia 3" Infúrmaüien utilizada ÉulwCaracteristicas de lag muestras 1.2" Üenuraciún de las muestras 4" Estructura vertical de 1üs camnús de masa y temperatura. 4.1%Variaciones estaciúnales y latitudinales 4.2“ "Universalidad" de 1as estructuras -.;w Relaciün entre las estructuras de ¡es campús de masa y temperatura. 4.3.1“ W;.aüiün can ¡es müdús normales EmHnflïisis de ¡ne üúeficientes tempera1mente dependientes 3.i" Distribuaiúnes de 105 CúeFicientes ' finaïisis de Ias series de valüres medias estaciünales Ü.É.1m Reïacimn Cúü "El Niñü"_Tendencias 5.3.2“ Variahi1idad interanual É 3" Caracteristicas espaciúwtempúrales de las estructuras ïu3.1* F11tradü de 1a onda anual fi 3.2" hutocorrelaüiúnefi de ÏÜS temperaïmente dependientes 5.5.3“ Cúrrelaciünes crunadas entre diytintas estaciünes 2.4" Ferrelaciünes entre cee+icientes 3.5* Esmectrús caeficientes CúeFicientes de ¿- CÚÜCÏUSÍÜÑGS BibïiúgraFia ANEXü 1 ANEXÜ II ii 20 Í}I}¡JlU1¡.9«bé HI:xl}¡:1|:'Lu}_. Y|_I 110 113 117 W" AGRADECIMIENTÜS Quiera agradecer muyespeciaïmente a mi Director de Tesis, Dr. Gutavo V. Necca, quien me dió 1a guía y e] aïiento,necesarios para poder campletar este trabaja de investigacidn. También quiero expesar mi gratitud a1 Dr. Naïter M. Vargas y a la Lic. Susana BischdFF par sus validsas sugerencias y comentarios. de cómputos de]Par fiïtime: agradezcu a1 persdnal de] Centre Serviciú Meteordïígico Naciünal, per brindar la ianrmacián utiïizada en este trabajo, grabada de acuerdo con nuestras necesidades y a] del Instituto de Cálcuïd de la Facuïtad de Ciencias Exactas y Naturales par su apÜYÜcomputacidnal. -ii i IL-J I 4.4- Autpvectdres de 1 3- Autpvectpres de LLEIQ_ÜE_EIÜURQS 1- Diagrama LEVcaracterística. ’1- Sdndeps termicps rechazadps a1 aplicarse el criteria c.¿;¿4-ka ¿—Camparacidr de 1ps sendeps termicps cen Ide pbtenidds e; a partir de aïturas Cppptenciaies 'rechazadas por e] criteria CK3:4 ek. 1- Autpvectpres de ias alturas geppptenciaies de inviernd= ÜpmpddrpRivadavia, zeiza y Resistencia. ¿- Autpvectpres de ias alturas gedpptenciaïes de verano: CdmddprdRivadavia, Ezeiza y Resistencia. 1as temperaturas de invierne: Cpmpdprp zeiza y Resistencia. as temperaturas zeiaa y Resistencia. Rivadavia, de verane: Upmpdprp Rivadavia, u- Diagramas LEVde Ips autdvaïpres de: (a)temperatura,(h) gepppntenciales. 4.6- Autpvectpres de las a1turas gedpptenciaies de Üpmpdprd Rivadavia, 1?76/Ei. Ezeiza y Resistencia: inviernd, veranp y 7- Autpvectdres de 1as temperaturas de EpmpdprpRivadavia, Ezeiza y Resistencia: inviernp, veranp y 197E/E . i- Funcipnes de presiín FK (p) de Ia eïpansidr de ias alturas deppptenciaïes pptenidas ppr Hdïmstrdm. (Teïïus XV, N°2,1?óñ). 4.9- Autpvectpres de las variacidnes diurnas de geppptenciales pbtenidps ppr Rukhpvetz. (Izvestiya 5. N°4,1?63). 10-Funcipnes prtpgdnales empíricas de 1a estructura verticaï de] campo de geppptenciaïes pbtenidas ppr Fraedrich y Dümmei.(Beitr.Rhys.Atm.,Vd].Só,N°2,1?33). 11-Autpvectpres de] campp térmiCÜ obtenidps ppr Bpïtenkpv. (Ü.G.Ü.,N°165,1?ó4). flv 12-Funcipnes de presidn.k(p) dbtenidas pdr Hpïmstrfima partir de 1a expansiáh de] campp de temperaturas. (Telïus XV, N°E,1?ó3). iS-PerFil de Ids autpvectpres de dprrespdndientes a diFerentes estaciones de Brasi] pbtenidds ppr Marcelinp y da Si1va Diaz (IRS4). 14-PerFi1es de 1da autdvectpras de ios campps= térmica (5n(p)) y de espesares ( ;p)/blh(p)). iS-PerFiies vertida] de Ips tres primeres mpdpspbtenidps ppr Hasahara. (Men.wea.Rev., Vp1.104, Ne ó, 197é). 1- CpeFicientes temppra1mente dependientes aseciadps a lps tercerps autdvectpres de] campp de masa, :prresppndientes a Tps perïddps estiva1 e inverna]. 2- CpeFicientes temperaïmente dependientes aspciadps a 1ps temperatura segundps autpvectpres de] campp de temperaturas, Cprresppndientes a 10s perípdds estiva] e invernal. 3- Vaïpres medips estacipnaïes de lps cpeFicientes asdciadps a1 primer autpvectpr de] campp de masa. 4- Vaipres medips estacipna1es de ¡ps CpeFicientes aseciadps a1 segundp autdvectdr dei campo de masa. o —iii I‘_._'I r-._'I |_|_I .h 44 5- Valpres mediús estacienaïes e ¡es cúeFicientes aseciades a1 tercer autpvectpr de] campp de masa. ó- Vaïeres medias estaciünaïes de las caeFicientes aseciadps a1 cuarta autevecter de] campü de masa. 7- Vaïpres medias estacipnaïes ' de 1ps cpeFicientes aseciadps a1 primer autevecter de] campp termicp. 8- Valores medios estaciena1es de ¡es cpeFicientes aseciades al segundú autpvectpr de] campp termica. 9- Va1pres medias estacipna1es de les cpeFicientes aseciades a1 tercer autevecter de} campútérmica. IÜ-Valeres medips estaciúnaIes de ïes caeFicientes asúciadps a1 cuarto autevecter de] campe termico. 11-Eeeficientes aseciadps a1 primer autpvectpr de geepptenciaïes. 12-Cúeficientes geppetenciaïes. ZüeFicientes geppptenciaïes. 14-EpeFicientes geppútenciaïes. IS-ZÜeFicientes temperaturas. aseciadps a1 segundú autúvectpr de aseciadps a1 tercer autpvectpr de |—l. LA] l aseciadps a1 cuartp autúvectpr de aspciadps a1 primer autpvectpr de ló-Cpeficientes asociadas a1 segunde autpvectpr de temperaturas. 17-CpeFicientes aspciadps a1 tercer autpvectúr de temperaturas. IS-ÜeeFicientes aseciades a1 cuarta autpvectúr de temperaturas. 19-Cerre1pgramas de 1as series tetaïes de cpeFicientes aseciades a 1ps cuatro primeres autpvectúres de les perFiïes de temperatura y de geppptenciaïes. EO-Cúrrelegramas de las series de ceeFicientes aseciadps a Iús cuatrp primeres autpvectores de] perfi] termice. Él-Cprrelpgramas de Ias series de ceeFicientesaspciades a los cuatrú primeros autevectpres de] perFi] de geppptencia1es. EE-Cerreïacienes cúeFicientes autpvectpres de 1ps geppptenciaïes. EE-Cprreïacipnes cruzadas entre las se aseciades a les autúvectüres de] peppi] cprrespendiente a diferentes est s: b)segundp, c)tercerp, d) cuarta. 24-Cprreïacipnes cruzadas entre Ias series de ceeFicientes aspciades a Ips autpvectúres de] perFiÏ de geepe tenciaïes cprrespendiente a diFerentes estaciünest a) primera, b)segunde, c)tercere, d) cuartú. ES-Cprreïaciünes cruzadas entre las series de CÜEFiCi* ¿Spciades a distintes prdenes de autpvecteres ae perfi] térmiCÜ. series cuatre térmicps cruzadas entre 1as aseciadps a 1ps perfiïes tetaïes de primeres Y 'e ries de coeficientes térmicp a) primers, ¡:- P;-..ls. z.--:.-..|x. 5 Íj 3. LHI IF ¡Il ¡“ñ |'.._'I 5.2é "Cúrreïaciünes cruzadas entre las 59" " 'r1es de caef1c1ante; aSüCiadÜSa distintas ürdenes de autovectüres de] perfil de geüpütenciaïes. 9 5.3 —E9Dectrüs dü los Cúeficientes aSüciados a las cuatrü primeras autúvectúres del campütermica. ??/10 "Espectro; de 109 CÜEFiCiEHtES asúciadüs a 105 primePüs autúvcc ares dal campü de qeüüútenciales. cuatrú 101/10 Q Iïfll-Espectrüs marhúvianús AR(1) v potencias espectrales medias de las coeFicientes asaciados a los cuatrü primeras dutüvectüres del campü termico. 118/11 A ¡IME-Espñcfrüs markúvianos AR(1) v potencias espectrales medias de ïús ¿maficientüs aSÜCiadÜS a lús cuatrü primerüs autovectúres de1 campú de qeúpútenciales. 120/12 LLSIQ_ÜE_IQBLQS III.1—ÜiFerencias medias (M) de 1as temperaturas de 1a capa 150/100 mb y sus desviacienes estandar (S). III.2-DiFerencias medias (M) de Tas alturas geoputenciaïes de 1a capa 150/100 mb y sus desviaciünes estandar (S). IV.1 -Seis primeras autovaïnres de 1as matrices de Cúvarianzas de Ias aïturas geüpütenciaïes(lx),(b) percentajes de varianza explicada per 1ús currespúndientes autnvectüres(ÁK/C‘) y (c)p0rcentaje de varianza acumuïada (EXK/55. IV.E -Seis primeres autavaïúres de 1as matrices de cevarianzas de 1as temperaturas (Ám,(b) percentajes de varianza explicada par 10s cerrespúndientes autnvectúres ( NJ 65 y (c) purcentaje de varianza acumuïada ( / ). IV.3 —(a) Seis primeres autnva1ores de las matrices de Cúvarianzas de 1as alturas geüpütentiales de muestras Cúnjuntas( ha, (b) purcentajes de varianza eïpïicada par ¡es cerrespündientes autovectüres(ÁK/G‘) y (c) percentaje de varianza acumuladaCiXK/G¿). IV.4 -(a) Seis primeros autüvalúres de 1as matrices de cavarianzas de las temperaturas de muestras Cúnjuntas (Aa), (b) percentajes de varianza empïicada per Ins cnrrespündientes autúvectores (As/6‘) y (c) percentaje de varianza acumuïada (Ska/6‘). IV.5 —'ürcentajes de varianza expïicada per 1ns tres primeres autüvectúres de] campú térmica cnrrespündientes a estaciones de Brasi] y Argentina. V.1 —Va1úres medias (M), desviaciones estandar(6), asimetrías (As) y curtúsis(Kt) de 10s ceeficientes temperaïes asúciadüs a 105 cuatrú primeras autevectores de 1as muestras estaciúnaïes Cünjuntas de geúpütencíaïes. V.2 -Va10res mediús(M), estandar(5), asimetrías€A5) y CUPÍÜSÍS(K*) de ¡es ceeFicientes temperaïes asaciadüs a 1üs cuatrn primeras autevecteres de las muestras estaciúnales Cúnjuntas de temperaturas. V.Ü -Variabiïidades absolutas V(mgp)y relativas VR(Z) de Iüs VBÏÜPES medias estaciünaïes de 10s CúeFicientes aSÜCiadÜSa las cuatrú primeres autúvectúres de] campo de masa. V.4 -Variabiïidades absoïutas V(mgp) y re1ativas VR(Z) de les vaïüres medias estaciünaïes de Ins CúeFicientes asúciados a los cuatrü primeres autüvectüres de] campü termica. V.5 —Amp1itudes de Iús seis primeros armínices de las series de cneFicientes asociadas a ias cuatro primeres autüvectüres de temperatura y geúpotenciaï. desviaciünes -vi.— 15 LJ H I‘I.4' f-._‘I 7.. .-_-,._ . IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIKIIIIIIIIIIIIIIIIIIII¿IIIIIIIII RESUMEN En este trabaje se describe, mediante metüdds ebjetives, 1a estructura vertica] de 1 trúpfisFera y baja estratdsFera en áreasa argentinas, can e] objetü de sentar Tas bases para 1a aplicación de métddds übjetiVÜs de prendstícn. Se utiïizardn Funcinnes ürtdgúna1es empíricas para sintetizar 1a informacián centenida en 1as dbservacidnes de radiasendeds de 18 añús, dbteniehddse Ias características dúminantes de 1a estructura vertical del campú termica y de masa. En dicha estructura se identiFicí una campdnenteasúciada a1 cümpürtamiente bardtrápicd de 1a trdpdsfera que eïnïica un aïtn percentaje de 1a varianza teta]. Se úbtuvierún cdeFicientes temperaïmente dependientes, a partir de 1ds cuaïes se determinardn características trüpüsFéricas, reïaciúnadas cún e] Fenómend dendminadü "NIHÜ". Mediante 1a determinacidn de autecurreïaciünes, carreïacidnes cruzadas y espectrds se identificardn algunas características de] cúmpúrtamientn espacie-tempara] de 1as diferentes estructuras úbtenidas. —vii_ »IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII ¿w INTRODUQCIÜN 0m ppünágticüg numéricas y nbietives del tiempo se basan en teurfas físicas v reiacipnes empíricas respectivamente: ies Drimerüs hacen usn de métüdüs dinámiCüs y ies seuufidüfi de mïtüdüï estadísticos. Para aigunds metepríldgps 105 métddps estadísticos sen 1a antítesis de 105 dinámicos dadd que, aunque ambas sen ppjetivesï ÏÜS primeros parecen desconocer 1a dinámica y 1ds segundas 1a estadística. Sin embargo. las métüdds dinámicps necesitan de reïacidnes empíricas dadd que 1as ecuacidnes utiïizadas no pueden, en genera], ser integradas en su Fürma prigina] y por lp tantp las aproximaciúnes efectuadas surgen en su maydr parte dei cdmpdrtamientd übservadd de la atmósfera. De] mismd müdú en los estudios estadísticas es cenveniente que 1a eïeccidn de 1as variables se base en consideracipnes de 1a dinámica atmpsFerica. Luegd, para e] desarrpllp de mpdeids tante dinámicas Cümü su variabilidad estadísticos es necesaria, entre otras cosas, un conpcimientp previü de 1a estructura de 1a atmósfera y aespacipetemppral, pdr ejempïp mediante un síntesis de 1a infdrmacifin centenida en 1as series temperales de 1as variabïes a estudiar, que permita censervar un aïtp percentaje de su varianza. La síntesis de la inFúrmaciín puede reaïizarse mediante clasiFicacidnes. En metedrdldgfa las clasificaciúnes dbjetivas Süñ las mas usadas ya que, desde un puntp de vista metpdpïíuicú, se las puede cdnsiderar superiüres a las subjetivas, dadp que en éstas últimas los tipps de características a determinar sen Fúrmuïadas a pridri. A] sintetizar 1a ianrmaciJn debe tenarse en cuenta due 1a misma debe a) separar 10s Factüres básicos que determinan c1 tiempo y e] clima, de 105 secundarips; b) detectar 1a ianrmacifin que resulta esencia] para e] diagnísticd y prúnísticd de las preceses atmdsferices y c) Filtrar las dscilacidnes espureas que engendran el llamada "ruido metedrdlfigicd“. Dentrd de las métodds de clasificacián objetiva existen tnes lineas principales: a) metddds de cerrelacián; b) técnicas de especiFicacián y c) cümpdnentes principales. Las métodds de correlacifin Fueron utilizadas entre otros por Lund<1963) para clasificar campps de presión en superFicie; sin embargd este mátddd tiene des inconvenientes: per un lada, la muestra particular utilizada imppne las patrpnes, ya que san elegidos Cümütales los campds cún una maydr Frecuencia de días Cüfl correlacidnes per encima de un dadd umbral; pdr dtrp al aumentar el tamaña de la muestra, se deben determinar nuevamente les patrúnes y pdr le tante los cerrespdndientes a distintas muestras pueden diferir cdnsiderablemente. Las técnicas de especiFicacidn Fuerpn intreducidas por Nardsmdrth, Gdrdon y Bryan<1948> definiendolas cümd "una representación matemática de la distribucifin'de una variable en una dada regifin", cansistente en el ajuste de los dates a una Funcián mediante cuadradas mínimos (pdlinomids drtügdnales). La principal dbjecifin a este métdde se basa en que el campü censideradd es ajustado a una cunFiguracidh predeterminada,lp cual trae aparejadds inconvenientes en su interpretacifin. El prúblema de predeterminación puede evitarse mediante la utilizacifin de la técnica de cumpenentesprincipales, cdnsistente esencialmente en reducir un cdnjuntd de dates intercdrrelaciünadds 'a un número mendr de Funciünes, HÜcdrrelacidnadas, que dan una especificacifin ¿ptima (Lürenz,1?5é). Estas Funcidnes sen totalmente empíricas, siendú determinadas únicamente por la naturaleza de las medicipnes de las variables cdnsideradas, pür lo cual se las ha denominado "Funciones ortogonales empíricas” Fraedrich y Üümmel(1wH?) han mostrado que s1 se consideran las series temporales de las alturas geopotenciales troposféricas, obtenidas mediante radiosondeos de una estacifin, con leo dos EÜFs se puede explicar un alto porcentaje de la variabilidad vertical y temporal de las mismas y caracterizar la dinámica troposFérica barotrápica y baroclínica y sus escalas temporales características. Un estudio piloto con radiosondeos de la estacifin Ezeiza mostro que cinco autovectores son suficientes para explicar mas del 901 de la varianza de la estructura vertical del campo termico en dicho lugar y describir algunas características de los procesos Físicos involucrados, Lloret y Necco(197?). En este trabajo se utiliza la tecnica de Funciones ortogonales empíricas con el objeto de describir y clasiFicar, sobre el territorio argentino, la estructura bárica y termica de la tropósfera y baja estratosfera, analizar su variabilidad espacio-temporale identificar ciertas características sinípticas troposFéricas y estratosféricas. A partir de las series temporales de 18 años de alturas Leopotenciales y temperaturas en los niveles estandar, correspondientes a distintas estaciones argentinas, se determinaron mediante las EÜF”slas características predominantes de la estructura vertical y su variabilidad espacial. Mediante el análisis de los coeficientes temporalmente dependientes asociados a las EÜFS Y su espectro de potencias se determinaron los períodos típicos de l diFerentes estructurasas del campo bírico y térmico. Mediante las autocorrelaciones y correlaciones cruzadas se establecií el grado de dependencia de cada serie, y el de asociación entre las diFerentes estructuras en una mismaestacifih y entre distintas estaciones. > Los resultadüs ebtenidús han permitidü identificar 1a existencia de una cumpünente,en la estructura vertica] de ambas variabïes, asüciada al comportamiento baretrepice de 1a trepusfera, que explica un purcentaje de la varianza tota] un urden de magnitud mayúr que ïús empïicadüs per las compünentes barúclinicas restantes. Dichas estructuras tienen ademas un caracter "universaï" y avaIan Ius resultadus obtenidas, por etres autúres, a partir de mudosnurmales. Esta universalidad sugiere 1a pesibilidad de su utilizacion, por ejempïe, en 1a inicializacion de medelús numericus de prúnostice. De] analisis de 105 ceeFicientes temporaïes surge 1a pusibilidad de su uso tante para cumpïetar infermaciún Faltante CÜMÜpara realizar e] chequen estadistica de 1a misma, asi cemu tambien para reaïizar clasiFicaciones de tipu climatiCÚ. rio. 2- METÜDÜLÜGIA Para lograr una síntesis de la estructura vertical bárica y térmica de la atmosfera y estudiar su variabilidad temporal es conveniente aplicar la técnica de separacion de variables, que consiste en =omáresara la variable x(p,t) (temperatura o geopo tencial), observada en los niveles de presion p=p4,p¿ ,...,p‘ y en los instantes de tiempo t=t4,t¿,...,tnl comocombinacion lineal del producto de K nuevas variables que dependan solo de la coorde nada espacial por K coeficientes que solo dependan del tiempo t, o sea: K x(p,t) = x(p) + :c,¡(t) y¡(p) (-2.1) k=1 donde x(p) es el promedio temporal de la variable x en el nivel de presion p , o sea la estructura vertical media. Ü en Forma mas conveniente: x’(p,t) = x(p,t) - x(p) = 5 cK(t) y‘(p) (2.2) La varianza total de la variable x en el nivel de presion p es el momento centrado de segundo orden: z 3 . -¡ O'<p) = x (p) <¿.:.-:) donde la barra indica el promedio temporal. La misma se puede expresar de acuerdo con (2.2) como: 6%p) = s c“ cl y¡(p) n (p) (2.4) k,l=1 ' y la varianza total sera? K PKa * ___ __0'=Ï Ó'ch)s: qc, Lyup) y¡(p) (2.5) p=p4 k.1= P=P4 Si se eligen las variables espaciales de modotal que sean ortonormales: -5. 1 si k=j y¡(p) yi (p) =ÉKJ (2./;.)p; 0 si k*J‘ñF’IP entonces la expresián 2.5) sera: O'z=ía? (2.7) 'k=1 e sea dde la varianza total de la variable x sera igual a la suma de las varianzas de los coeficientes temporalmente dependientes. Luegd, la estructura espacial quedará representada por las K Funciones espaciales y¡(p) y las variacipnes temperales par las cprrespondientes a los K coeficientes temporalmente dependientes. Si X' es la matriz de N Filas par K columnas cuyes elementos x3 sün lüs desvíos de la variable en el nivel i y en el instante j cen respectp a la media del nivel i, Y es una matriz cuadrada de K Filas por K columnas y C una matriz de N Filas por K celumnas, la ecuacidn (2.2) se puede escribir en Forma matricial cama: X' = C Y (2.8) y la cendicidn (2.6) se puede expresar: Y Y’ = I (2.9) dende I es la matriz identidad y la T indica matriz traspuesta. ñ¡ea A = xr? xl (2.10) la matriz cuyos elementüs son prppdrcionales a las covarianzas de las temperaturas o gedpdtenciales entre les distintas niveles de presidn censideradds, luego para determinar C e Y, de (2.8) y (2.9) resulta: c = xl VT (2.11) y de (2.10) y (2.11) - YAYT=CTC (2.12) Si además se impone 1a cpndicián de que 1ds coeficientes tempp; raïmente dependientes sean drtogdnales, d sea: cK c¡ = An 5m con L), Am >, 0 (2.13) o en Fdrma matriciaï C C.r = D (2.14) dende D es una matriz diagdnal con sus elementds prdenados decre cientemente, 1a ecuacidn (2.12) se podrá'expresar como: Y A YT= n ' (2.15) La resplucidr de (2.9) y (2.15) para dbtener Y conociendo A es cïásica (Gentiïe,19óï; Bauteïúup,1966? y se 1a dendnina “diagonaïizacidfi de una matriz Ü determinacidh de ¡ps autüvaïpres ( Á; ) y autdvectdres (y¡(p)) de 1a matriz de cdvarianzas A’, en este caso. En e] ANEXÜI se empdne e1 métpdo utiïizado en est e trabajo para su determinación. A partir de dichas vaïdres es posibïe caïcuïar Ios cpeFicientes temperaïmente dependientes mediante la reïacidn (2.11). De esta Formase pueden sintetizar Ias N estructuras espaciales en K estructuras que explican una Fraccidh de 1a varianza nrigina] igual a An/'Úz , de acuerdo cnn 2.7) y (T. 3). Dichas estructuras dependen únicamente de la naturaïeza de- 1a informacián utilizada, dada que se dbtienen empíricamente a partir de la matriz de cdvarianzas de la información driginaï. Por otro Iadd estas estructuras no estan correïaciúnadas debido a 1a con dicidn de drtdgdnaïidad impuesta en (2.6). Esta condicidn tiene 1a desventaja de que 105 procesos en 1a atmásfera nd necesariamente son independientes, o sea que las estructuras no representarán, en genera], pPÜCéSÜSindividuaïes. F'Üf‘serésta una representacidn espectra], a1 aumentar el drden k, disminuye 1a 1ongitud de anda y pdr 10 tanto 1a escaïa espacial característica. Dada que 10s Ax representan una Fraccidn de 1a varianza en orden decreciente, a medida que aumenta k, es posible separar las componentes que representan el mayor porcentaje de la varianza original y desechar aquellas que solo reflejan el ruido y los procesos de menor escala cuyas varianzas son del orden del error de medicidh o menores. Para ello es conveniente tener en cuenta los resultados de Farmer(1971), quien mostro que si se tiene un conjunto de k auto valores Ax ordenados en Forma decreciente y se grafica el loga ritmo de los mismos en Funcion de su número de orden (denominado en la literatura inglesa, diagrama LEV), se encuentra un comporta miento característico tal comoel que se presenta en la Figura 2.1 Para los autovalores de orden menor los puntos siguen una curva de tipo exponencial, mientras que para los ordenes mayores se acerca mucho a unarecta. La parte lineal del diagrama LEVcorresponde a los autovalores asociados a autovectores ligados a la parte azarosa de la informacion original, mientras que la parte exponencial de la curva, correspondiente a los autovalores de menor orden, se relaciona con los autovectores asociados a los patrones de escala mayor. Estos últimos representan el mayor por centaje de la varianza original y pueden estar ligados a procesos Físicos. (09(Áfix FIGURA2.1- Diagrama LEVcaracterístico.’ Las características de las variabilidades temporales y espa ciales de las diFerentes estructuras determinadas, se pueden estudiar;por un lado mediante las autocorrelaciones y correlacio nes cruzadas de los coeFicientes temporalmente dependientes; por otro mediante sus espectros de potencia. La autocorrelacidh mide el grado de asociación o dependencia mítua entre los valores de una mismaserie temporal en distintos períodos. Los coeFicientes de autocorrelacidn de una dada serie temporal se definen como: N-L (c; - E) (cm - E) (2.16.) PL = i=1 (N-L) s: donde cies el coeficiente temporalmente dependiente asociado a un dado autovector en el instante i, c¿+L el coeficiente asociado al mismo autovector en un instante de tiempo desplazado en L con respecto al anteriormente mencionado, E el promedio temporal del mismoy' Sjsu varianza. El intervalo L se denomina desplazamiento temporal (lag) y mediante el gráfico de los coeFicientes de corre lacidn en Función de L es posible identificar la persistencia de cla serie y estimar la presencia de perïodns. La correlacidn cruzada entre dos series temporales permite inferir el grade de asociacidh entre ellas para diFerentes instantes de tiempo. Se pueden deFinir los coeficientes: de correlacidn cruzada entre las series temporales correspondientes a los coeficientes temporalmente dependientes c:(t) y c;(t) como: c¿(t)c¡ (t+|_')-a PL= (2.17) ser se] En este caso, mediante los correlogramas correspondientes a las series temporales de coeFicientes asociados a dos autovectores de una dada estacidh, es posible determinar su grado de dependencia para distintos intervalos de tiempo. v F Per ptrp 1adp, e] anáïisis espaciaï de 10s rrespendientes a Ias cerrelogramas ce series temporaïes de un dadd cpeFiciente en distintos puntps geográFicos, permite inFerir los despïazamientos de 1a estructura cerresppndiente. Mediante e1 espectro de pptencias de las coeFicientes Natts<1968 , Enpchspn(1972),es posibïe analizar comevaria 1a varianza muestra] temporalmente dependientes, Jenkins y Ütnes y en Función de 1a Frecuencia. La varianza p potencia media de una seña} c(t) pbservada en 1os instantes t=-n A,-1n-1)A,..., (n-1)A , se puede descompüneren 1a centribucián de un número Finitp de armdnicps Fundamenta] Fo= 1/NA (donde N=2n )= de 1a Frecuencia z n-l z n-1 z ST =1lN E c (t) = E }C¡¡ (2.18)t=-n k=-n dende Cu es 1a ampïitud compïeja del armófiicp correspondiente a la Frecuencia F¡= k/N,que puede ser determinada mediante 1a clásica transtrmada Finita de Fourier: n-l -j2flkt/NA CK = 1/N E c(t) et=-n para k=0,...,N-1 (2.1?) Teniendo en cuenta esta última expresión, 1a densidad espectral e espectrp de pptencias, puede escribirse cpmo= G(k) = 2A/N Icil‘ = 2A/N c.‘ c1 (2.20) donde C: es el cpmpïejp cúnjugade de CK y e1 incremento en las Frecuencias es AF= 1/NA = 1/T. La centribuciín de ¡Cer' a 1a pptencia media cerresppndiente a 1a Frecuencia Fa se denpmina intensidad de dicha Frecuencia y e] gráFicp de |Cdz en Funcidh de k es el espectrp. De este mode es ppsibïe determinar 1as Frecuencias para 1as cuales 1a seña] es maxima. Se ha mostrada (Ütnes y Enochson,1?72), que las potencias . , . zespectraïes estimadas siguen una distribucion lr con -1o 0:2 Be T (2.21) grados de libertad. Donde B; =1/T es el ancho de banda equivalente o ventana espectral, e indica la distancia mínimaentre dos estimaciones no correlacionadas. Luego, G(k) se distribuye como una Xz'con dos grados de libertad y el error estandar de las estimaciones es: E = 1/ Be T = 1 (2.27) o sea del 1002. Hay dos Formas de aumentar los grados de libertad y por lo tanto reducir el error, Ütnes y Enochson(1?73)= 1— Separar la serie total de datos en m subseries, calcular el espectro de cada una y luego promediar las potencias espectrales correspondientes a cada Frecuencia (2.23) m ¿”un = 1/mZ ono i==1 para k=0,1,...,N'/2-1 donde N'=N/m Se obtienen así N'l2 estimadores espectrales con J =2m grados de libertad. 2- Promediar los valores estimados correspondientes a 1 potencias espectrales consecutivas, de tal Formaque los estimadores suavizados = l ñïk) = 1/(21+1) Z .=_¡ para k=0,2l+1,2(2l+1),....,m(21+1) G(k+J) (2.24) tengan \)=2l grados de libertad. En el primer, caso, si m es muy grande, se pierde inFormacidn sobre el comportamiento de las ondas mas largas. En el segundo7 al -11 aumentar l, las potencias espectrales de las Frecuencias mas bajas corresponden a intervalos temporales demasiado amplios. Sin embargo es posible combinar ambos métodos, con el objeto de aumentar los grados de libertad sin perder demasiada información sobre la serie. Si se utiliaa el método combinado la resolucion resultante es: Be = 1/Ts con Ts = T/m 2.25) los grados de libertad son: 0 =2m1 (2.26) y los límites de confianza de las estimaciones ser n: LIMITE :zzueemon = o cmo/76v9 ¡4-‘/¿ . . ._ 2 LIMITE INFERIÜR - x) GNU/Xp) «R En este trabajo se utilizd' la Forma combinada determinandose las densidades espectrales mediante el método de la TransFormada Rápida de Fourier<FFT), que se basa en las propiedades cíclicas de la expresidfi (2.19). A grandes rasgos el mismo consiste en particionar la serie de datos, para reducir el número de operaciones mediante resoluciones recursivas. El método exige que la cantidad de datos sea una potencia de dos (N=2n ), en cuyo caso el numero de productos necesarios es 2N logN,por lo tanto es muy apropiado cuando N es grande (N > 1000) , ya que reduce considerablemente el tiempo computacional. -12 3- INFÜRMACIÜN UTILIZADA 3.1- CARACTERISTICAS DE LAS MUESTRAS La informacidh utilizada en este trabajo comprende las observaciones de alturas geopotenciales y temperaturas eFectuadas en las estaciones de radiosondeo= Resistencia (Q=27° 28", Á=sa° 59'), Ezeiza (W=GM°49’, A =58°32”) y Comodoro Rivadavia ((f=45°47’, A =/;n'?°:30'),Facilitada por el Servicio Meteorolcïgico Nacional. Las estaciones Fueron elegidas en un corte aproximadamente longitudinal con el objeto de analizar las estructuras verticales de las variables en distintas latitudes del área continental de nuestro país. En la determinación de los autovalores y autovectores se utilizaron todos los sondeos disponibles del per iciembre de 1964 a septiembre de 1982, en los niveles Fijos 900,850,800,700, 600,500,400,SOO,250,200,150 y 100 mb, con el objeto de describir la estructura bárica y térmica en la tropísFera y baja estratosfe ra. Dado que alrededor de un 10% de los sondeos del período considerado no llegaron al nivel de 100 mb y debido a que para la determinacián de los autovectores es necesario tener informaciáh en todos los niveles antes mencionados, se decidií interpolar la inFormacifih Faltante, con el objeto de utilizar una muestra lo mas completa posible. Fueron determinados: para cada mes, de cada año y estacion, las diferencias medias de las alturas geoootenciales y temperaturas entre 150 y 100 mb: N í = Z: (x16 - x2i) (3.1) i=1 N donde xli es el valor de la variable en el nivel de 150 mb, x2í el al correspondiente a 100 mb, N el número de sondeos completos en el mes considerado y í'la diferencia media mensual. Con los valores calculados según (3.1) se determinaron las diFerencias medias mensuales y las desviaciones estandar correspondientes al período de 18 años para cada variable y estacion. En las Tablas III.1 y 111.2 se muestran los valores de dichos parámetros correspondientes a las temperaturas .y alturas geopotenciales respectivamente. En la Tabla III.1 se observa que las diferencias medias varianconsiderablemente de una estacion a otra y en cada una de ellas de un mes a otro. Sus rangos son mucho mayores en Resistencia y Ezeiza, 5.8°Ü/50mb y 5.0°C/50mb respectivamente, que en C'modoro Rivadavia (O.7°C/50mb). En Comodoro Rivadavia las dispersiones mensuales de las diferencias son del mismo orden de magnitud que los valores medios mensuales, los cuales son inferiores a los 2°C/50mb. En las otras dos estaciones los valores medios son considerablemente mayores, especialmente en el período estival, mientras que las dispersiones son levemente mayores. Sin embargo, en Ezeiza, en los meses de octubre a diciembre y en Resistencia en este último mes se observan dispersiones que duplican a las de los meses restantes. Estas características de las muestras de temperatura indican que para completar la inFormaciSn Faltante no es conveniente utilizar una media climatoldgica sino la diferencia media mensual correspondiente a cada año y estacion. También en las diferencias de alturas geopotenciales se notan mayores rangos anuales en Resistencia y Ezeiza (60 m) que en Comodoro Rivadavia (29 m), con dispersiones no muy grandes y de igual magnitud. y Aún cuando las muestras de alturas geopotenciales presentan variaciones mucho menos marcadas que las de temperaturas, se decidiJ aplicar el criterio anteriormente enunciado también para completar las alturas geopotenciales Faltantes de 100 mb. Los valores correspondientes a ese nivel se obtuvieron -14 _ F_——_———w stac.EFMfiMddA3ÜND .{¡ CRVM1.71./:n1.51.11.11.01.4.‘21.El1.01. 0.9ü71.00.9“.50.6U-B1-10-“ 1.2 A l ns I 1-4 ¡_|_¡ I ¡a lvl l_¡_l a. u uv l_l .l EZEM7.06.65.74.12.02.3 Q0.91.?1.51.00.9n. {I :l J q. J l l I“! l J 'I l I' J {t . ¡7-1 I' l . ¡'ñ ¡3 . ._. ¡x . 2 ¡33 . r.y f... . 1-4 (El ¡:I n G q. u ¡II Z [ÜH [ú ¡TI 10.310.69.77. S1.51.51.61. 5.14.85.24.?5.86.6 1 .51.11.31.31.11.4 u. I'I'I . 1-1 TABLAIII.1-DiFerenciasmedias(M)de1astemperaturasde1acapa150/100mby susdesviaciúnesestandar(S). CJ Z ¡:1 u l <7. '__l -_l Z <1: E LL Lu J tt! 4.a UI J -1 5_ CRVM—2SH7—?552—?HA9—25¿3—25¿e—2571—2572m2574—25¿4—v€92—2599—2q [\ lïl S17231271615201626151314 EZEM-2494—E4B7-24?0-ESÜS-2512—2531-253F‘2546-253?'25?-2519-3501 SIE“11?14201?151615EO1813 I l E ¡IIH l ñ —2421—2419—224e2450—2458—24¿a—2475—2479"2466—2453—2439—2430 S17151515181613131323114 CC: TABLAIII.2-Diferenciasmedias(M)de1asalturasgeopotencialesde1acapa 100/150mbysusdesviacionesestandar(S). Q mediante: xziJ‘ = x1 ¿J - 3?". (3.2) donde e] índice j varía can e] mes y e] año. Para realizar e] análisis de 105 coeficientes temperaïes se tpmd de 1a muestra teta] una submuestra de seis años, 1976/1981. Este período Fue se1eccipnadd de mpdd ta] que 1a información Faïtante Fuera mínima, a 10s eFectps de reducir 1a cantidad de interppïaciones necesarias para compïetar 1a muestra. En 1a interpo1acidn se utiïizd= la ecuacián hidrdstática para compïetar ïüs dates de niveïes aisïadds a partir de 10s correspondientes a las niveïes circundantes y una interpelaciín tempora] ïineal, en cada niveï, para campïetar 10s sandeps Faïtantes campïetds, BischúFF(1986). Fa '-| '-' I .‘h- DEPURACIÜN DE LAS MUESTRAS La infprmacidfi utiïizada en este trabajo, 5010 había side censistida previamente por rangps (Veïascú y Necco,1982), pera no hidrústáticamente. Rinne(1977) utiïizf ïas series temperaïes de las caeFicientes dados por (2.11) para detectar errdres en 10s anáïisis de] campp de 500 mb, mediante 1a camparacidh de los caefientes correspdndientes a días sucesivns, enteniendp resultados muy satisfactorios. En este trabaje se tuvieran en cuenta dichas resuïtadüs para desarrpïïar un mé'údp de depuraciíh de 1a infprmacidh aïgp diFerente. Se determinaron, para cada una de 1as variabïes y muestras mencipnadas en eï apartada anteridr, ¡ps autpvectdres y cpeFicientes temperaïmente dependientes, mediante 1a metpdplúgïa expuesta en eï puntp 2-. Para cada muestra se calcuïarpn 1as desviacipnes estandar correspdndientes a 1as series temperales de Iüs doce coeFicientes cK(t) y se addptí e] criterip de considerar dudosps todos aqueïïds sendeds para 105 cuaïes CKZ;f 4 62‘, a1 Í .0 . amenos para algun 1nd1Ce 1. -16 En cada una de las muestras se encontraron entre un 1 y EZ de sondeos dudosos los cuales Fueron analizados individualmente, de acuerdo con los siguientes procedimientos: a) Verificacidr de los sondeos térmicos: Se volcaron en emagramas las temperaturas de los niveles tipo utilizadas para la determinacion de los autovectores y coeficientes temporales, observandose que en la mayoría de los casos presentaban gradientes Fuertemente superadiabáticos o superinversiones en alguna/s capa/s. Para verificar dichos comportamientos en el mismo emagrama, se volcaron las temperaturas correspondientes a los niveles signiFicativos de los "Registros de Übservaciones con Radiosonda“,. Facilitados por elx Servicio Meteorolohico Nacional. En un 90% de los casos analizados se encontraron grandes discrepancias entre ambos sondeos debidas a errores en la interpolacion de los datos correspondientes a los niveles Fijos o a errores en la grabacidh de la inFormacidn. En la Figura 3.1 se muestran algunos ejemplos de los casos mas típicos encontrados. En el 102 restante los sondeos reales presentaban las mismas características antes comentadas. b) Verificaciáh de los geopotenciales: A partir de las alturas geopotenciales de los niveles tipo, utilizadas para la determinacion de los autovectores y coeficientes temporales, haciendo uso de la relacion hidrostatica, se calcularon las temperaturas medias correspondientes a cada una de las capas consideradas entre 900 y 100 mb. Esas temperaturas Fueron volcadas en emagramas junto con las temperaturas medidas en los niveles significativos, encontrandose grandes diferencias, tal como se muestra en algunos ejemplos en la Figura 3.2, pudiendo establecerse que en la mayoría de los casos las alturas geopotenciales de algún/os niveles no eran correctas. De los resultados anteriores se puede ver que esta puede ser una metodología eFiciente para efectuar la verificacion de la in Formacion obtenida a partir de sondeos aerolágicos, al menos en el control de las temperaturas y alturas geopotenciales. -17 p’r RESISTENCIA25/5/19ó6 Por __.T. medidas.) -_.T. recnaZAdas 1.00 5004 600 700 800 900 IOOCr l l l ' -w m“ «o 40 o m T/ p x “mí RESISTENCIA6/8/1969 150 2mH 23% 3m» “En am 600 WIP 800 0004 10CD'_:%3— -50 .‘40 -2o o áo ï/ FIGURA3.1- Sondéos 5:2?Ï402k p¿\ 1001 150 mo 23% 3m} 500 BMP QMF 1000 RESISTENCIA 29/6/1974 SWF 7my su» 90a l -8O 1 y -so -4o -2o o 20 T7 COMODORO R. 2/12/1964 “no” -Éo -leo '340 ¿o 20 'T/ táFmicos rechazados al aplicarse e] criterio -13 °’ 94A ïmb BÜMOÜÜRÜ. R. ¡DW' CÜMÜDÜRÜ R. 28/7/1?68 26/9/1970 150* 150 ._.T. medidas mw _.....T. calcuïadas 200. 250-‘ 250. 300- 300 LÜO- LOO 500d 500. 600- 600 no NW em- BMP 900- 900- ‘ ¡ooo 1900 ' I I < 1 l 4 >kOT —W —w —w -m 0 m MT p/x P4x 1m4 CÜMOÜÜRÜ R. 1GP CÜMÜDÜRÜ R. 19/7/1977 30/6/1973 150- 150 ZNF ZMF 25H 2mm 300- 3MF MD< “D 500- soo Gflon 600 KD- 7mp 80W 8 OOÜ A} 9gb n I n n n l l o 1 l 1 I l l \ 100° -so —so -I.o —2o o zo 1.0/1 1m —so —so -40 -20 o 20 1.04 FIGURAGhz-Cornpar‘acio'n‘ de los sondecns te'rjmicos con las obtenidúsa partir de alturas geopütenmales rechazadas por criterio q >, :4 Ue; . -19 4- ESTRUCTURA VERTICAL DE LÜS CAMRÜS DE MASA Y TEMPERATURA 4.1- VARIACIÜNES ESTACIÜNALES Y LATITUDINALES Se determinaron, mediante e1 método de dacobi, los autovalores y autovectores de las muestras de temperaturas- y aïturas geopotenciaïes de Comodoro.Rivadavia, Ezeiza y Resistencia, correspondientes a Tos períodos estival e invernaï, con e] objeto de anaïizar ¡as variaciones estacionales y latitudinaïes de 1a estructura vertical de Tos camposconsiderados. Teniendo en cuenta 1os resuïtados de Ta1jaard(1?é7) y Necco y Veïasco (1984) se considerd, adoptando un criterio meteoroldgicoobjetivo, período estiva] a1 aparcado por Tos meses de diciembre a marzo e invernal de Junio a septiembre. a) Üeopotenciaïes La Tabla IV.1 muestra 1os seis primeros autovanres obtenidos para cada una de las muestras consideradas y Tos porcentajes y porcentajes acumu1ados, de 1a varianza tota], expïicados por cada uno de Tos correspondientes autovectores. Las varianzas explicadas por los ocho primeros autovectores , en Tas tres estaciones, son mayores en invierno que en verano.En cambio Tos porcentajes de varianza expïicada por Tos primeros autovectores de ComodoroRivadavia y Resistencia y e] segundo de Ezeiza son mayores en verano que en invierno y a partir de} cuarto autovector las diferencias son poco significativas. a En todas 1as muestras 1as varianzas explicadas por 1os primeros autovectores son un orden de magnitud mayores que las restantes, con un máximo deï 89% en verano en Comodoro Rivadavia y un mínimo del 83%en Resistencia en invierno. E1 segundo autovector explica entre un 102 y un 7X en Comodoro Rivadavia en invierno y verano respectivamente y e] tercero entre un ¿Z en invierno en Resistencia y un 3% en verano en Comodoro Rivadavia . Los restantes expïican porcentajes de varianza menores que un 1%, salvo e] cuarto en Resistencia. En 1as muestras consideradas, Tos tres primeros autovectores acumuïan entre un 97X y 99% de 1a varianza tota]. _20— MUESTRAk12q4 { ¡Ü ComodoroR.(a)19945118 Invierno(b)84.31 (N=1784)(c)84.39 ¡n ID N Gx N v-q v-c 0 H o Os 0» (Ü O ü: Ov. ComodoroR.(a)14886512 H H I(00!) mH0\ HOO\ (N=1838)(c)89.09 0\ Os 25-72 Verano(b)89.07.33.00.4 ó397 7 Ezeiza(a)1099549 , Invierno(b)85.5,8.2 .5.0 (N=1619)(c)85.53.8988 BNG» común a ID H l OHO‘ .400" °\ Ezeizaz(a)673307119323 Verano(b)85.49.04.1 (N=1910)(c)85.494.4985 ID 4) 0\H°\ 00 moi Nom m m 0‘ Resistencia(a)52726532 Invierno(b)-3.18.4 (N=1899)(c)83.1915 CD OR HC‘JGJ WIDIN ON l“00‘ ÜxlÜN H _21_ Os Resistencia(a)38264389 Verano(b)84.98.58 (N=1940)(c)84.993.498.29 TABLAIV.1-(a)Seisprimerosautovalonesdelasmatricesdecovarianzasde LasaTturasgeopotencia1e5(Án);(b)porcentaJesdevarianzaexplicadaporcada unode105'seisprimerosautovectores(AKw/Oü')y(c)porcentajesdevarian zaacumulada(ZAg/F'z). En 1as Figuras 4.1 y 4.2 se han graficadd, para cada una de las tres estacipnes censideradas, 10s dpce autpvectpres obtenidps, corresppndientes a los períodos invernaï y estivaï respectivamente. Tantp en invierne comp en verano np se netan diFerencias significativas entre Ias estructuras de lps autpvectpres de 1as r1" res estacipnes, particuïarmente en ¡ps cuatro primeros. De 1a cpmparacidh de 1as Figuras 4.1 y 4.2 surge que tamppco hay maydres variacipnes estacionaïes. b) Temperatura La Tabïa IV.E muestra Ips seis primeres autpvaïpres obtenidos para cada una de 1as muestras de temperatura utiïizadas, 10s percentajes de varianza' explicada per cada une de 19s corresppndientes autpvectpres y 1ps porcentajes acumuladps. En todas Tas muestras de temperatura ¡as varianzas expïicadas ppr eï primer autpvector spn Cinsiderabïemente menpres que las cprresppndientes a 1os primeres de geppptenciaïes; los restantes explican pprcentajes maypres que les vistes anteriprmente. La varianza expïicada por 1a primer comppnente, en verano es maxima en Cpmpdprp Rivadavia y disminuye censiderablemente a1 disminuir 1a 1atitud. En inviernp es maxima en Ezeiza y menpr en Ias dos estaciones restantes. E1 segunda autpvector en inviernd expïica maypres varianzas en ¡atitudes mayores y en verano en 1as menpres ( estacipnaïmente SU compertamientp es ppuestú a] primera). Las autpvectpres restantes, en general, expïican mayores percentajes de 1a varianéa de temperatura en 1atitudes bajas y en e] período estival. E1 tercer autpvector de 1a muestra invernal de Resistencia, explica una mayor varianza de 1a muestra tptaï que e1 segunda, indicandp que en dicha estacidh y ¿peca 1a estrUctura representada por e] mismo es mas importante que 1a cerresppndiente a1 segunda. En tpdas 1as muestras cpnsideradas 1ps cinco primeres autpvecteres exp1ican mas de] ?OZ de 1a varianza tptaï de 1as temperaturas. Luegp, ta] cpmp 1p mpstrd Hpïmstrüm(1?63), para representar 1as .—22_ VV V2 ya {n8 l I.-as o 1' los ms l a l I l 1 l42.5 05 yn l l Il 05 -D.S O 05 I l '05 O O I . I I —o.s 0 o: -o.s o 0.5 a FIGURA4.1-Autovectores de las alturas geopotenciales de invierno: ComodoroR.(8)-Ezeiza (!)-Resistencia (A) 0 o oII' <l o “n __Q¡5g o (fl lm: -OS b ‘°° v1 ' v2 I V3 : vt. vs - vs ' l | l .60 l | l I p l : I I ¡ I Í g i .¡ l l l l J I l a ‘ l n ¡ l -l l l v I l P l ‘ | i i Í I i fi ' .9; ¿s «¿a ' ¿a —' ' ¿s v9 vn V12 l Ies -os o o l ID 0.8 “5.5 a 0.: '1-o.s o FIGURA4.2-Autovectorgs de las alturas ge ComodoroR;(5)-Ezeiza (g)- Resistencia (e) 0.5 "OS O opotencfales de verano! -23 MUESTRAk <3 ln Q' m N H ComodoroR.(a)164.455.6 Invierno(b)59.820.2 (N=1790)(c)59.8.80.0 I . H dvqo I N CIC-Ü ID {Iv-«H I 0* IN a Q 0.. CO #007 Nhü ComodoroR.(a)165.030.9 Verano(b)67.212.6 (N=1836)(c) Y67.279.8 mmm mon vom Ü Ú\!\I\ 7:55 H vám Os C0 Ezeiza(a)151.835.0 Invierno.(b)62.814.5 (N=1835)(c) x62.877.2 H 13.4 5-5 90.7 1' han; ¡xrom a Ü o J os #HO NON o IC“th m 03 «¡D VWC‘) Ezeiza(a)69.625.221010.2 Verano(b)47.317.214.37.0 (N=1907)(c)47-364.57’985.7 ¡DOG años uno Ch 0‘. _24_ Resistencia(a)101.918 Invierno(b)56.510. (N=1894)(c)56.567 925.310.6 5;.14.05.9 .081.086.9 0 4 1 i mudo I lr.v \ DNI") 0x Resistencia(a)34.716 Verano(b)39.818. (N=1770)(c)39.858 1m57m 1m7sw 7&8 _sas Nosto INv-th NCÜN O "¿Dll «¡Inn m t a .TABLAIV.2-(a)8eisprimerosautovaloresdelasmatricesdecovarianzas delastemperaturas<ÁK);(b)porcentajesdevarianzaepricadaporcadauno de105seisprimerosautovectores(Áx/Üú“);(c)porcentajesdevarianza acumulada(ZAR/O"a)-. ' Q variaciones verticales del campo de temperaturas son necesarios mas modos que para la representacion del campo de geopotenciales, ya que los cambios abruptos de los gradientes térmicos que se observan principalmente en la trOposFera, tales como las inversiones Frontales, requerirán de un mayor número de autovectores para ser representadas. En las Figuras 4.3 y 4.4 se muestran las estructuras de los doce autovectores del campotérmico, correspondientes a invierno y verano respectivamente, en las tres estaciones consideradas. En general, las estructuras. son bastante similares aunque con diferencias locales y estacionales un poco mas marcadas que en el campo de geopotenciales. En el primer autovector correspondiente a Resistencia,tanto en invierno como en verano, bastante marcado y 7 Cl0 l'l'lb se nota un gradiente indicando la Frecuentes¡alentre 90! presencia de inversiones en dicha capa. En las muestras estivales segundo autovector se notan,en ladel mismacapa, gradientes de signo opuesto en zeiza y Resistencia respecto de los que se producen en Comodoro Rivadavia en verano y en las tres estaciones en invierno. Las Tablas IV.1 y IV.2 y las Figuras 4.1 a 4.4 confirman que al aumentar el orden del autovector, disminuye la varianza explicada por el mismoy decrece también la longitud de onda característica. Las variaciones de menor longitud de onda, representadas por los autovectores de mayor orden estan confinadas principalmente a la tropdsFera media y baja. Estos últimos terminos de la expansidn describen la contribución de prucesos atmosféricos de pequeña -scala a los cuales se denomina "ruidor‘l meteorologico" y los errores en las muestras consideradas, tal comolo indican los di gramas LEVcorrespondientes (Figura 4.5). De aquí surge que en la estratosfera el ruido en menos importante que en la troposFera. Los resultados mostrados anteriormente señalan que, en las _25— r ‘ l 10° V1 t yll, i - 150 I l ma {Ñ \\ \" l “ÏÉ‘Ï 3xhu ) , .Imo ' ¡ I ¿ , l k 600 1 3 400 ‘ ‘388. z .N . ! . n - o 5 q os - 0:5 o gif - 03' V10 n I I l l 1 l . -aa a os -53- o ok' -ós o ds -¿s o ¿5 . —ós 5 os FIGURA4.3-Autovectorgs de las temperaturas de invierno!ComodoroR.(8)-Ezeiza (9)-Resistgncia (o) -¿s ol ¿4. ¿{No ¿s .93: ’o ¿.5 mi; o ¿4 FIGURA4.4-Autovecfores de 1d! températuras de'verano; ‘ ComodoroR.(x)mEzeiza (O)-Resistencia (A) -26' 51 wmKw.mNxxkñm¿7Km x x..\..\-9.Tinmx\\\00\la“lo\lna”.W¡10D\ll\1wHxxr xmx-9¡9M4._\\\wn.\xxB\‘r8¿m_ Si,7;u\\\\\s \n\m-7x... r7ha¡6j N6e”x\\¡x\fiMm\NFS¡5\7\ 15mmTa\'44\-4mmx\\\ ae\oo\\¡3cool...\r3“argxxxx\RMO\oo\u\a2o...\ :2n_u1\ x\xx5AKA;xkrw1ALb.>N..14.ru21O1.mn54321OMm.rumn f muestras consideradas, no existen variaciones espaciales o temporales Fundamentales en las estructuras de los distintos autovectores tanto del campo de temperaturas como del de geopotenciales y por lo tanto es posible considerar que corresponden a estructuras básicas de dichos campos. De acuerdo con la conclusion anterior y con el objeto de realizar el análisis de las variaciones espaciales y temporales a través de los coeFicientes temporalmente dependientes, se determinaron los autovalores y autovectores correspondientes a muestras, estivales por un lado e invernales por otro, de las tres estaciones agrupadas. En las Tablas IV.3 y IV.4 se puede ver que en este caso los primeros autovectores explican porcentajes de la varianza total mayores due para las muestras individuales y los restantes menores. El primer autovector del campode geopotenciales explica el ?5.SZ de la varianza total, tanto en el período estival comoen el invernal, y entre los tres primeros acumulan el 99.óZ. En el campo de temperaturas, el primero explica mas del 77Z y los cuatro primeros un 951. 4.2- "UNIVERSALIÜAD" DE LAS STRUBTURAS En las Figuras 4.o y 4.7 se muestran’ las estructuras de los doce autovectores obtenidos para las muestras estivales e invernales de geopotenciales y temperaturas respectivamente; observandose que son totalmente similares a las correspondientes a las Figuras 4.1 a 4.4, afin para los autovectores de mayores ordenes. . Tambien se incluyen los autovectores de geopotenciales y temperaturas respectivamente, 'correspondientes a la muestra de seis años completos (1976/1?81) de las tres estaciones, cuyos autovalores, porcentajes de varian:a_enplicada y porcentajes de varianza acumulada se indican en las Tablas IV.3 y IV.4. Las estructuras obtenidas en este caso, para ambas variables, _28_ ‘29 MUESTRAk17F45ó Invierno(a) CRv-EZE-SIS(b) (N=5502)(c) H "3' I f\ HI I'I'J .3 H d‘ 0x 0x <r I\ IÜ ID DOG» H O. «¡no I < (J ñlmln o Ioo H 0‘ 0 I d Ü I) n v I l Verano(a)3 CRV-EZE-BIS(b) (N=5688)(c) 03"0‘ OOO‘ QNQ ("ÜF‘G‘ ‘OIDID Ü‘IDIÜH0\o\ a m < 4 C0 m 1976/81(a) CRV-EZE-SIS(b) (N=6576)(C) v H MGKW 5. =JI Q'HD 98.39 m(04 ¡Dv-«Os N 9‘0'0 o. 0. 9. 0‘ a10 TABLAIV.3-(a)Seisprimerosautovaloresde1asmatricesdecovarianzasde lasaïturasgeopotenciales(Án);(b)porcentajesdevarianzaexplicadaporcada uno'de¡os-seisprimerosautovectores(Áx./Ú¿)y(c)porcentajesdevarianzaacumulada(ZAK/CT¿). MUESTRAk123456 C l 0 t' l < Invierno(a)372 CRV-EZE-SIS(b)77.68.8 (N=5519)(c)77.6 osorx vv-«rx Üs#0 W #044) mhïH O q a1 Q'J Verano(a)315.7291 CRV-EZE-SIS(b)79.17.3 (N=5513)(c)79.1864 (‘l HON v'ñl\ 0 a Cl m-oo HID (l m (ÜNH O {HDN N 1976/81(a)398.638. CRV-EZE-SIS(b)79.27 4. 1. (N=ó57ó)(c)79.286.7. 0‘00 a 9 TABLAIV.4—(a)Seisprimerosautovalonesde1asmatricesdecovarianzasde.1astemperaturas(ÁM);(b)porCentajesdevarianzaexplicadaporcadauno delosseisprimerosautovectores(Au./Ü¿)g(c)porcentajesdevarianzaacumulada(ZXx/0*). V2 ———-.. .c._—.—_— 4... v3} l l l l l f l 14 » " 5m w 9 l de <V _—._..____¡ 0| 1» 1 1 i. 1"¡ 1;, quo ' ' A .G o .5 .5vï'ï’o .5 -.¡ o Í: - .5 -5 o -.s I... o ‘FIGURA4.6-Autovectores las alturas geopotenc1ales de Comodoquivadavia, Ezeiza y Resistencia: invierno(x) verano(o)- 1976/81 (A). ‘ --.--------- fi“A l l l 1,¿oo _.__.._ ' l Ñ%Á‘: l v2‘ v3 v4 a vï 15.3 l a l l l l l I l ‘ i l l I z l ¡ . l l l l ¡ -o.É n 0.5 -o.; d o: -a.'s,,o oz: -n.s n. 01€ V10 V11ï . l ‘-= 4 ‘ nn 9 .3 —.'s o .I 7-.55 b .!s his a .Ï; «.15 a FIGURA4.7-Autovectores de las temperaturas de Comedor-oR.,Ezeiza y-Resistencia: irnvierno(x)— ver'ano(0)— 1976/81(A). sun muysemejantes a las vistas anteriürmente,nptandpse en las dos primeros autpvectpres de temperaturas una variacián mas suave de las componentes can la altura. Del mismo muda, los percentajes de varianza explicadas par dichas estructuras cnncuerdan muybien cun los corresppndientes a las muestras estival e invernal. Estü última indica la existencia de ciertas estructuras que, para las muestras cpnsideradas, tienen un carácter "universal". Esta universalidad es avalada ppr la camparaciín cpn resultadps pbtenidps par útrüs autpres en atras regipnes y a partir de metpdúlngïas que en algunas casas son diFerentes a la utilizada en este trabaje. a) Geppntenciales La estructura de los cinco primeres autpvectpres de geppútenciales tiene una gran semejanza cpn las Funcinnes prtpgünales empíricas determinadas ppr Húlmstr6m(1963).Figura 4.8, a partir de 275 sendeps del día 24 de pctubre de 1?59 en estaciones ubicadas en el Hemisferiü Nprte. De acuerde cún Helmstr5m(19ó4) la primer Funcián cerresppnde al made externa y las restantes san las mpdpsinternas. Rukhpvetz(1?63) pbtuva autpvecteres Figura 4.9, a partir de . ,tres muestras de las variaciones interdiurnas de preSinn, en las Jcincü niveles estandar entre 1000 y 300 mb. cen sandeps de dieI l.dias corresppndientes a estacipnes Europeas. Las estructuras dc lps autúvectpres ppr él pbtenidps sen muy semejantes a las encúntradas en este trabaja aunque las percentajes de la varianza tptal eïplicada pur el primer autúvectür sun bastante menpres que las que se muestran en la Tabla IV.1. Les tres primeres autuvectpres pbtenidps ppr Fraedrich y alturasÜümmel(1983), a partir de las geepptenciales carresppndientes a sundens de diez años de Eerlin(« 252°N), er trece niveles de presión entre 950 y 100 mb, Figura 4.10, tienen una estructura tútalmente similar a los que se muestran en las Figuras 4.1 y 4.2. El primera de dichas autpvectüres explica en veranp el 3?.6Z de la varianza tetal y en inviernp el 90.6%, .M, a 1‘N HK 7. i 'l ‘ . , €K(’/, s FIGURA4,8-Funciones de preszon F“(p) ‘\\ 'z / de la expansidh de las alturas geopo K\\ 3 ‘ tenciales obtenidas por Holmstrüm,7 (Tellus XV¡N°2,1963) Q , A\ a 9 4 -3 o 4 a I 'ürd .' ' ' ' __1_;?—_._L_‘__1_— ¡0mam 70a ¡vam/12001150703joa .w/amww joa Joa/www 100Joa/¿www .500357 FIGURA4.9-Autovectores de las variaciones diur nas de geopotenciales obtenidos por Rukhovetz. (Izvestiya N°4,1963) MBAR y ¡00 ' l) YEAR n FIGURA4.10-Funciones ortogo 2W‘ u nales empíricas de la estruc tura vertical del campo de 3004 9 .geopotenc1ales obtenidas por :3 7 Fraedrich y Dümmel. “ . í (Beitr.Phys.Atm.,Vol.56,N°2, 700 1 ,1- .3 eso ; i 1 4'80) ¡000 2 -w -s b s b -32 siendo ambas cantidades mayores que las observadas en Comodoro Rivadaviai ?&MB°S)especialmente en invierno, mientras que los dos restantes explican porcentajes menores. Estos valores estan de acuerdo con el comportamiento de los autovalores de verano, consistente en un aumento con la latitud de los porcentajes de varianza explicada por el primer autovector, pero indicarian que el porcentaje explicado por el mismoen invierno es algo bajo, sin embargo, es importante señalar que los períodos estival e invernal han sido definidos en Forma diferente en ambos trabajos. b) Temperaturas Utilizando las temperaturas de los si te niveles estandar entree 1000 y 100 mb, Boltenkovi1?ó4) determiní los autovectores del campo termico a partir de 3000 sondeos, Figura 4.11, de 1958 a 1960correspondientes a 60 días de los meses de verano en 60 estaciones de America del Norte . Los perfiles de dichos autovectores tienen gran semejanza con los mostrados en la Figura 4.7, las diferencias en los detalles son debidas a que en este caso se ha utilizado la información en doce niveles de presion y por lo tanto las estructuras son muchomas suaves. Por otro lado, si bien el porcentaje de varianzaexplicado por el primer autovector es del mismo orden que el obtenido por Boltenkov, el correspondiente al segundo es considerablemente menor. Las estructuras verticales de los tres primeros autovectores del campo termico tienen también gran semejanza con las Funciones ortogonales empíricas determinadas por Holmstrom(1?63), Figura 4.12, a partir de la expansion de las temperaturas con sondeos del Hemisferio Norte correspondientes a un único día del mes de Junio de 195?. De la comparacior con las componentes principales determinadas por Marcelino y; da Silva Diaz(1984), Figura 4.13, a partir de las temperaturas de los niveles estandar de presion correspondientes a los radiosondeos de cuatro anos en cinco estaciones del Brasil, nc1as en las estructuras determinadas.surge que hay algunas diFere -33 lamb Q 99°tamb e: 50° SPQR V; ‘59!" 03r Is Tc T7 ' tí <\ < ,4 4 -081L111 ¡1111 11c:cecs<:cecee:=.:,ce eat)gnoboouewcaccommoeuo‘: QQBWWNFQQNloqu-sjmn‘nqm‘vh FIGURA4.11-Autüvectüres de] campú téhmicm obtenidas por Bültenkúv. (G.5.Ü.,N° 165,1964) Illlïlïl ï l Il|ll7 Ñ . rám 4 /‘%‘ w . , D ya” FIGURQ4.1¿-Funciones ge presion T}_<p>v vobten1das por Holmstrom a partir de la expansiún de] campo de temperaturas. V(Te]lus xv, N° 2. 19ó3) r ' i ¡LA! 1111449111] -34 P A ¡ A . . . .94 ‘m_b) n I I Joa Corpoo nde q l 20° 3/z' I zxt 250 - z 94 25° .I 300 ¿Ï' ‘¿2 ¡00'[l .‘¡v’ . . m .. .’ ' 99' Voroo l ' 1 Sea» ‘ } \ f lnvorno 99“ - \ .‘ 4.v 7” .,‘ xx 7oo ¡to H“. ." \\ año 309 \ ¡' : ' _ ' ¡up c v P A (amb-n) c"‘"‘""" 20° . "ls/“ma Zoo I 250 ,',’ 250 . 1' 30° /€/ 39°» Á 0'/ I 40° z, J; ‘00! m f f Soa l , | f' 700 L. ‘ Verá'o 790,. 'So' .1" \ “Nx B50 6°" ‘ ¡up Y v " l ' V v l n l x I -O.8 -O‘4 0.0 3.4 GB -0.4 0.0 DA CL. - . u 1 J . . 1 . 4_A__¿_‘¿ . a "¿Er \ cansar-juas 78/80a“ ‘ ¡ \ ‘ . \ I I 2:0» 25°» 2'} . \\ l 300 . *\ ' *\\\ IP. \ 40° . ’. . 13m x i l ¡60‘ 50° Il > í ' r lnnrno -' / y no 7°° ¡3/ , lso» ¡gw vero? ,14; HP I ¡ng .q4 0,0 0,4 FIGURA4.13_F‘erFil de los autovec’cor-es de ternperatur-a correspon dientes a diferentes estaciones de Brasil, obtenidos por Marcelino y [la Silva Diaz (1984) Sin embargo, en los perfiles de los tres primeros autovectores de Resistencia (qe-'27“) y Por-to Alegre (7230"), se observan las mismas características generales, tanto en invierno como en ver-ano, pese a las diferencias en la definición vertical de las muestras utilizadas en cada caso. Tambie’n los porcentajes de varianza explicada por los autovectores de ambas estaciones tienen magnitudes comparables, pese a que las muestras de Porto Alegre corresponden a un per-{odo de cuatro años ypor lo tanto los ---------- m aU -35 I A l resuitades pueden ser muy inestabïes, debida a 1a Timitadp de 1a muestra y estar aFectados per cendicienes extremas en dicha perípdp. Estp se ve Cpnfirmadp si se cemparan 1ps resultados de la estacidn Cpngúnhas cerrespendientes a Tüs perípdes 1978/198) y 1972/1?7ó dende se ven variaciones significativas en Tos resuitadüs úbtenidús ppr dichos autpres. En 1a Tab1a IV.5 se indican Tos percentajes de varianza expiicada por Tús tres primeres autpvecteres de las estaciúnes de Brasiï y Argentina. Es importante señalar que, aún teniendp en cuenta ias diFerencias muestrales antes menciúnadas, se ebserva que entre aprüximadamente 20° y 25° Sur e] percentaje de varianza expïicada per e] primer autüvectpr es mayúr en veranú que en inviernp, 1p misma pcurre en 45° Sur; en cambia, en 1as Tatitudes subtrppicaTes (27” a 34° Sur, aprpximadamente ) dichp percentaje es mayür en iñVlanÜ que en Estaciín A4 - A2 A; Veranp Inviernú Veranp Invierno Veranú Invierno Epngúnhas 52.4 38.0 18.3 ‘3.E 8.1 11.7 lampú Grande 46.6 33.4 ‘1.U 20.2 ü.5 13.2 BaTeap 43.3 Bü.4 18.3 2“.3 ¿.2 10.3 Curitiba 47.8 3°.? 17.5 20.7 Q.7 11.; Resistencia 39.5 Sé.4 15.4 10.5 1,.7 14.Ü Parte Alegre 49.: 50.6 1e.e 21.3 10.4 0.4 :eiza 47.3 67.3 17.2 14.5 14.3 7.? Eümpdprú R. 67.2 59.8 12.6 20.2 7.1 7.1 TABLAIV.5 - Percentajes de varianza explicada per les tres primeres autpvectores de] campü térmice cerrespúndientes a estacipnes de Brasiï y Argentina. 4.3- RELACIÜN ENTRE LAS ESTRUCTURAS DE LÜS CAMPUS DE MASA Y TEMPERATURA apïica 1a separacián de variab1es dada per (7.1) a 1as temperatura y geüpetenciaï respectivamente, se ti -35 __ k ¿11(p) = t¡{Nm +2 cun) zum) (4.1)n=1 ____ k I T (p) = T (p) + dn(t) ¿“un (4.2) n=1 denme é(p) y T(p) son la altura geopútencial y 1a temperatura en e1 nivel de presión p; fiïg) y ;ï;3 sus cúrrespündientes valúres medias y ch(t) y dn(t) 105 cúeficientes temperaimente dependientes asnciadús a 105 autdvectúres de] campd de geopetenciales Zn(p) y de] campode temperaturas ¿n(p), respectivamente. Es pdsible reïaciúnar ambas expresiünes si se utiïiza 1a ecuaciín hidrestítica: T(p)=_ 1 JÉME)’ (4.2:) R 1n(p) ebteniéhddse de (4.1), (4.2) y (4.3) = T(p)+ïdh(t) ¿(m = —1/R ¿30(2) +Ïch(t)>én(g) (4.4) ln(p)n=1 áln(p) n=1 Dado que 1a ecuación (4.3) se veriFica para las valeres medias T(p) y (p), los primeres termines de ambos miembros de (4.4) se cúmpensan y 1a misma se puede expresar come = É dn(t) ¿.(p) = -1/RÏ cn(t) B ( ) (4.5) 1n=1 n=1 n(p) Luego, si la estructura de un dado autdvectúr del'campd térmico representa los mismos procesos que la correspondiente a un dado autúvectür del campd de masa, la estructura de DfL(p)/bln(p) debe cerresponderse con la de 8%(p). En 1a Figura 4.14 se muestran las estructuras de los cuatro primeras autüvectdres del campü termico, que explican un 95% de 1a varianza teta] de] mismay las derivadas normalizadas de los cinco -37 I\ 3—'y .__._. 6———0bwin-7) ás ‘, , JO“: OMKW .___.o DMF) É. É Éá Éáááéïlá 11iI:1l\ “.5-5".Á-.?0.2.L.5.87 < É: -33 l llll1ll\11 “.8‘.5—Jo-.2Ü.2.1!.67"'w_._ ÉÉÉÉ Éáááééiï ‘FIGURA4.14-Perfiïesdelosautovectoresde105campos=‘téimico(€n(p))vde espesores(3%“(p)/31n(p)).' 1as variaciúnes en los espespres de] tptaïmente cpn primer autpvectpr campo de masa. de que a una trppfisFera caïiente ïe una estratásfera Fría y viceversa. E1 deï pÜSítiVÜ en tpdps 1ps niveïes, primer autpvectpr campo de masa se cpn máximo entre 200 de1 un luego representa variacipnes mismosignp en cansideradps. De acuerdp can Ip anteripr, uniformes de 1a trppísFera acpmpañadps ppr una estratpsférica tenderáfi a producir un aumento geppptenciaïes en tpdps 10s niveïes entre 900 y 100 mb, con un aumente cpnstante trpppsFéricps y una disminucidh en 1ps estratüsFéricps. 1a de] segunda autpvectpr de] campp termica, aunque diferencias en la trppfisFera media y baja dende ambas I variacipnes en 1a alta trppásfera y estratfisfera. '39 expïicadas era isptérmica y una cpmpensacifinestratpsferica, mismptipp de variaciáh perp signps ppuestps. El segundp autpvectpr del campo termica es prácticamente en 1a trppísfera y tiene sus maypres variaciünes entre mb, cpn un máximo en 200 mb, luer en á] se maniFiestan primeras autpvectpres del campp de geppptenciales, que acumulan un 99.?2 de 1a varianza tpta1. Se puede ver que 1a estructura de 1a derivada de] primer autpvectpr de] campo de masa se ajusta muy bien a 1a dei primer autpvectpr de temperatura. Luegp, ïas variaciones en 1as temperaturas representadas por este autpvectpr se cprresppnden ppr el E1 primer autpvectpr del campp térmica es prácticamente cpnstante en toda 1a tropEsFera, dende tiene signo opuesta al de 1a estratísfera. En 200 mb se anu1a, Iuegp np es ppsibïe representar las anpmaïfas de temperatura de dicho nive] a partir de este Jnicp autpvectpr. Este primer autpvector indica 1a Mistencia de una cpmppnente de] campp térmicp Cpnsistente en una o sea, e] curresppnde caracteriza ppr ser y 250 mb, tpdps los niveles Ips caïentamientps campensacidh de Ias aïturas atmpsFéricps cemprendidüs de las espespres En 1a misma Figura se pbserva que 1a estructura de 1a derivada del segundo autpvectpr de aïturas geppptenciales es muysimilar a con aïguna tienen e] nuïp 300 y 100 Ias En coincidencia can esa estructura, eï segundo autovector de] campü demasa tiene sus mayores gradientes en 1a alta tropdsfera y signús úpuestos en 1a tropdsfera y estratééfera. La derivada deï tercer autovector deï campü de geopütenciaïes tambieh tiene una gran semejanza con 1a estructura de] segundo autovectür de] campo térmico, especialmente en 1a estratúsFera, tomandü en la tropísFera valúres aïgú superiúres a los de] campo termico y siende su estructura en 1a tropásFera media y baja apuesta a 1a de] segundü. Luegü 10s procesas representadüs por el segunda autúvectnr de] campú térmica, en 1a descomppsicidn de] campo de masa, están dados per una cambinacifih de] segunda y tercer autovector, Iüs cuales representan variaciúnes de espesares muy semejantes en 1a estratósFera y apuestas en 1a trúpdsfera. La derivada de] cuarta autúvector de geopútencíales muestra características muy simiïares a1 tercero de temperaturas. Este tiene e] misma signü en 1a baja trúpásFera y estratásFera y apuesto en 1a tropfisfera media, anulandose en des niveles cercanas a 200 y 500 mb aproximadamente. E1 cuarto autovector de] campo de masa tiene e1 mismo signo en 1a baja trüpásFera, hasta 700 mb, que en 1as capas mas altas de 1a estratásfera y signo opuesto en el reste de 1a tropdsfera y estratísFera. Luego, este muestra 1a existencia de calentamientos y aumentos de espesüres simu1tánees en 1a trepásíera baja y estratásfera, acompañadospúr enfriamientús y disminuciünes en ¡es .Fespesares en 1a trends era media y viceVersa. La estructura de] cuarto autúvecter de] campo térmica es semejante a 1a de] anteriermente anaïizado, en este caso aseciado caïentamientüs (enfriamientüs) simultáneas de 1a parte mas bajaa d 1a trúpfisFera y aïrededor de 1a tropnpausa, acnmpañadús per ri. e nFriamientús (calentamientos) en e] reste de 1a trendsfera y en a .1 s capas entre 100 y 150 mb. De jo anteriür, si se toman en cuenta los cuatro primeres -40.. autovectores, se infiere que las mayores variaciones de los gradientes de temperatura en 1a tropdsfera estan representadas por ei tercero y cuarto, mientras que las variaciones en 1a estrathFera necesitan de un mayor número de autovectores para ser representadas. 4.3.1- RELACION CÜN LOS MÜÜÜS NÜRMALES La soïucioh del sistema lineal de ecuaciones primitivas mediante modosnormales "eigensolucions"), permite obtener los modos de oscilación libre. Hasahara(197ó) considerá’ un movimiento de pequeña amplitud superpuesto a un estado básico de reposo, con una temperatura dependiente Soïo de 1a aïtura y obtuvo mediante el método de separación de variables; 1a ecuación para 1a estructura vertical, 1a cual resolvid para e} caso de una oscilacidh libre. De esta Forma encontró que e] primer modo, correspondiente a] modo externo, tiene e] mismo signo en todo e] espesor y crece poco con 1a altura, Figura 4.15. Por ser dicho perfil muysemejante al de 1a divergencia horizontal , lo denominí "modo barotrobico divergente". En cambio, los modos restantes por é] obtenidos son . . l .internos y barocïinicos. l8 \.\‘\ 1'] ¡5- .1‘&.\- ,—'/'tÁN Én- 2 ¡«" ‘Ï;. FIGURA4.15- Perfil vertical de : /// ,//' los tres primeros modosobteni 5° x’ íz' dos por Hasahara._ , gs- ¡l [,47/ (Üonth.Wea.Rev., Vol.104, N° ó, r: í/ l ‘ 13’76) 3- ; f o l l l ol l . ll. l l 1 l ¡ 1 . 1 . 1 .-as -a4_ -oz < oz 04 os oe La estructura de] primer modode Kasahara, en 1a tropdsfera, es muy similar a 1a encontrada en este trabajo para e] primer autovector de] campo de masa. Este, por otro 1ado, reFIeJa 1a existencia de una trop'sfera isotermica, donde la densidad solo es Funcion de 1a presion y por lo tanto su comportamiento es “41 barptrípice, Haïtiner(1971). LuegpeI primer autpvectpr, tanta de] campo térmica como deï de masa, representa en gran medida Ia estructura vertica1 barptrípica de 1a atmósfera, mientras que 105 restantes explican 1a parte barocïïnica. Es impprtante recordar que e1 primer autpvectpr de 1as aïturas geppptenciaïes explica e] 95%de 1a varianza tptaï, sugiriendp que 1as mayores variaciones de1 campode masa, en 1a trppósfera y baja estratásfera, estan 1igadas a los prpceses barptrápicos. E1 primer autovector de] campp térmico expïica ún porcentaje aïgo menpr de 1a varianza tptal (80%), pero aun así es el Factpr dominante en las variaciones térmicas. Este prpcesp consiste esencialmente en un caïentamientp (enfriamientp) uninrme de tpda 1a trpppsFera. _42— 5- ANALISIS DE LÜS CÜEFICIENTES TEMPÜRQLMENTEDEPENDIENTES 5.1- DISTRIBUCIÜNES DE LÜS CÜEFICIENTES A partir de los autovectores correspondientes a las muestras estival e invernal conjuntas se obtuvieron, de acuerdo con la ecuacion 2.11) ,los coeficientes temporalmente dependientes correspondientes a cada una de las variables y épocas del año consideradas. A modo de ejemplo en las Figuras 5.1 y 5.2 se muestran las marchas de los coeFicientes asociados al tercer autovector de geopotenciales y al segundo de temperaturas, respectivamente. En cada gráFico se señalan además los valores medios estacionales correspondientes a todo el per odo y los correspondientes a cada año. a)Geopotenciales En la Tabla V.1 se muestran los valores medios, desviaciín estandar, asimetría y curtosis de los coeficientes asociados a los cuatro primeros autovectores de geopotenciales para cada estacion y período considerados. Las distribuciones de los coeficientes temporalmente dependientes asociados al primer autovector son prácticamente simetrfcas e isocúrticas, salvo las correspondientes a la muestra estival de Resistencia donde se observa una leve leptocurtosis. Las muestras correspondientes a los segundos coeficientes solo tienen asimetrías positivas, muy poco por encima del nivel de significancia, en Ezeiza. En las muestras de dicha estacion y de Resistencia y ComodoroRivadavia en invierno se nota también una leve leptocurtosis. En las distribuciones de los coeficientes asociados al tercer autovector de Resistencia y Ezeiza en verano también se observa una leve leptocurtosis. En las mismas. estaciones, en invierno, se nota que las distribuciones tienden a ser positivamente asimétricas. Los cuartos coeficientes en cambio, tienen en todos los casos leves asimetrías negativas, que en general no superan el límite de error, y leptocurtosis. . -43 Jnlh' ‘ MI¡Hhn:WI¡“MlW‘fil .¡ll¡w¡#1unWfi .¡[I“Mi.Mi4 .WMW u,..¡mln! «WIWM.EWufiHW» mwMrdr¡4;er WII -e 1s 1e WW SE . l%z_lLIHMHL mu.5..5,.mmmmoo 1-.Í111111 .__ 150. —150. — .__C) _ “WWWWWWW Á‘eímzmttqFWWWWWMW iiiWWWMWWWWW aWWWWWW '__—__‘3 ‘AKtMAsKtMa'A:fitMG“AsKL MUESTRAMa.SCT CRVINV-8073960.0-0.111440.1-0.2—1697G.0-C.1e31-c.20.3 VER—682382-o.2-o.121220.20.5o7o0.o9.2733-o.5o ‘EZEINV1158317-o.10.1-22970.40.432810.30.1‘929-o.40.3 VER1694257—o.10.1—23890.30.4 _22590.10.4‘427-o.20.6 SISINV604228—o.20.o‘20780.20.7—16630.30.6-931-o.40.4 VER4781910.o0.620740.2.0.0-21490.10.4-1124.-o.10.2 TABLAV.1—Valoresmedios(M)desviacionesestandar(€),asimetrías(As)ycurtosis(Kt)de ''oreselasmues ‘°5COEFicientestemporalesasoc1adosaloscuatroprlmerosautvectoq trasestacionaïesconjuntasdeGeopotenciales. ClC2C3C4 MUESTRAMa—_AsKtMcrAsKt| M6'AsKtM6'AsKt -45 CRVINV-20.612.10.2-0.3-2.l8.00.1-0.2-l.14.70.1-0.10.64.40.20.3 VER-20.411.8‘0.0-0.4-l.36.80.70.1-O.64.80.10.20.3,3.40.10.1 EZEINV1.412.0-C.1-0.20.86.30.40.3-0.44.60.2-0.11.43.60.00.7 VER3.98.2-0.30.2-O.15.90.20.2-0.74.80.I0.90.63.40.10.4 SISINV18.19.6-0.50.21.24.50.20.91.45.40.40.31.33.6-O.l0.0 VER17.05.6-O.40.81.43.80.10.31.44.20.40.6-1.02.80.00.2 TABLAV.2-Valoresmedios(M)desviacionesestandaP<0>vasimetría5(95’Y°“"t°515‘Kt’de 1OScoeFícíehtestempora1esasüfiiadosa105tresprimerosautovectcresmelasmues trasestacionalesconjuntasdetemperaturas. 'Los valores medios de las series de coeFicientes asociados al primer autovector, tienen una marcada componente latitudinal, ya que, tanto en el período estival como en el invernal, son negativos en Comodoro Rivadavia y crecen hacia las latitudes menores tomando valores positivos tanto en Resistencia como en Ezeiza. En esta y Comodoro Rivadavia son mayores en verano que en invierno;encambio en Resistencia su comportamiento estacional es a la inversa. Las dispersiones de los coeficientes son mayores a mayor latitud y en invierno que en verano. Luego, si solo se tiene en cuenta el efecto de la componente barotrdpica, en el promedio, ella se evidencia en una disminucidn de los gradientes de geopotencial y de la altura de la estratosFera al aumentar la latitud. Siendo en ComodoroRivadavia las alturas de todos los niveles menores que las medias totales y los espesores también menores que los de reFerencia hasta 200 mb y mayores por encima de dicho nivel; estas características son mas marcadas en invierno due en verano. En Resistencia y Ezeiza el . f .comportamiento es opuesto aunque menos marcado en la ultima. Los coeFicientes asociados a los segundos autoVectores tienen valores medios y dispersiones considerablemente menores que los primeros. En Resistencia su valor medio es positivo, en Ezeiza negativo y en ComodoroRivadavia prácticamente nulo . En todos los casos su magnitud es similar en invierno que en verano. coeficientes seTambien en las distribuciones de estos evidencian mayores dispersiones en latitudes mayores y en invierno. Luego, si solo se considera esta componentebaroclínica, en el promedio, los gradientes de la tropdsFera y baja estratdsfera son mayores en Resistencia que en Ezeiza, siendo las alturas en la troposFera de Ezeiza mayores que las de reFerencia y en la baja estratdsFera menores y en Resistencia a la inversa. En ComodoroRivadavia la estructura varía alrededor de esos dos tipos de perfiles. -47 En Comodoro Rivadavia el valor medio de los coeficientes asociados al tercer autovector de verano es nulo, en cambio en invierno es negativo y lo mismoocurre con los correspondientes a Resistencia. En Ezeiza y Resistencia dichos valores son de signo opuesto a los del segundo autovector. En estas estaciones los valores medios correspondientes al período invernal son mayores que los del estival y en ComodoroRivadavia a la inversa. Luego también esta componente tiene, en el promedio, eFectos '11opuestos en Ezeiza que en Resistencia, reForzando en ambos caso el eFecto de la segunda en la troprsFera baja y compensandolo en la estratdsFera. Las dispersiones tienen el mismo comportamiento que las correspondientes a los dos primeros autovectores. Los valores medios de los coeficientes asociados al cuarto autovector son muypequeños,negativos en Resistencia y positivos en zeiza y ComodoroRivadavia en verano. Sus dispersiones oscilan alrededor de los 30 mgp lo cual es levemente mayor que el orden del error de medicidn de las alturas geopotenciales. b)Temperaturas En la Tabla V.2 se muestran los valores medios, desviaciones estandar, asimetrías y curtosis de los coeFicientes temporalmente dependientes asociados a los cuatro primeros autovectores del campo térmico. Los parámetros de los coeficientes asociados al primer autovector indican que las series de uomodoroRivadavia y Ezeiza son simétricas y las de Resistencia tienen una leve asimetría negativa. La distribucion de los coeFicientes de esa estacion es leptocfirtica. Las series de coeficientes asociados al segundo autovector solo muestran una moderada leptocurtosis en invierno en Resistencia y, salvo en Comodoro en verano y Ezeiza en invierno, en que se nota una leve asimetría positiva, son simétricos. En Resistencia, los coeficientes asociados al tercer autovector tienen parámetros que indican que las distribuciones tienen una F48 asimetría pesitiva muypece significativa, en tante en verane en dicha estacidn y Ezeiza se neta una mederada leptecurtesis. Las distribucienes de les ceeticientes aseciades al cuarte autevecter sen simétricas y prácticamente isecúrticas, salvo en Ezeiza que se neta una leve leptecurtesis. Les valeres medios de les ceeficientes aseciades al primer autevecter varian muy pece cen la ¿peca del añe, pere sus desviacienes estandar, especialmente en Ezeiza y Resistencia sen mayeres en el perïede invernal que en el estival, indicande una mayer variacidh cen respecte al estade de medie en esa épeca del añe . Per etre lade les valeres medies tienen un cempertamiente similar al de les primeres ceeFicientes de geepetenciales, disminuyen al aumentar la latitud temande valeres negativos en Üemedere Rivadavia; e sea due en elles también se maniFiesta una Fuerte cempenentelatitudinal. De acuerde cen estes resultades, en el premedie, les preceses baretrdpices preducen gradientes térmices en la trepásFera y baja estratdsfera, mayeres a mener latitud. Tante en Ezeiza ceme en Resistencia, las temperaturas trepesFericas tienden a ser mayeres que las medias y las estratesféricas menores g en Cemedere Rivadavia el perFil térmice tiene un cempertamiente inverse. Estas características estan de acuerde cen las antes vistas del campe de geepetenciales, dende per ejemple en Eemedere Rivadavia les espeseres sen meneres que les de referencia hasta 20? mby mayeres per encima de ese nivel. Les valeres medies de les ceeficientes aseciades al segunde autevecter sen un erden de magnitud meneres que les de les primeres; también disminuyen al aumentar la latitud, pere en todas las estacienes sen prácticamente iguales en invierno que en verane. Las dispersienes sen bastante grandes aunque levemente menores que las cerrespendientes a les primeres ceeFicientes; mayeres a mayer latitud y en el perfede invernal. -49 LÜS valares medios de 10s coeficientes asüciadds a] tercer autdvectür varían muy peca cdn la latitud y tienen e! mismovaler en inviernd que en verano; su desviacidn estandar es en todas las muestras de aproximadamente 5°Ü. Un cdmpdrtamientd muy simiïar se dbserva en 1as series de coeFicientes asdciadds a1 cuarto autdvectdr. 5.2- ANALISIS DE LAS SERIES DE VALÜRES MEDIÜS ESTACIONALES 5.2.1- RELAÜIÜN CÜN "EL NIÑÜ" - TENDENCIAS En 1as Figuras 5.3 a 5.6 se muestran las marchas de Ids valdres medios estacionales de Ids cdeFicientes temperaïes aseciadds a 1ds cuatrd primeres autdvectúres de] campo de masa y en ias Figuras 5.7 a 5.10 Ias cdrrespdndientes a ïds mismos 6rdenes de autdvectdres de] campo térmicd (en cada una de ¡as Figuras los drígenes de cddrdenadas de las curvas correspdndientes a distintas estacidnes sen diferentes, nd así 1as escalas; 1as rectas horizontaIes i dican e] valor medie estaciona] correspdndiente a1n perïddd de 18 a.ds). a)Gedpdtencia1es Las marchas de Ids vaïdres medios estacionales de 1ds coeficientes temporaïmente dependientes aseciadds a lús cuatrd primeros autÜVectdres de geüpdtenciaïes sen muy simi1ares en Ezeiza y Resistencia, siendd sus características, en genera], bastante diFerentes en Comedoro Rivadavia, ddnde sold en aïgunds í u o cperiddds existen semeJanzas cdn Ezeiza. Muy11amative resulta e] hecha de_ que=_1ds vaïdres medias de Ids cdeFicientes asociadds a ÏÜS cuatrd primeras autOVectdres de Res'stencia y Ezeiza tüman ÏÜS vaïdres máximas de] perïddd1 1995/32, muy por encima deï vaïür medie tota1,en las verands de 1972/73 y 1975/76. Dichas ebücas correspdnden a perfhdos de "NIHÜ" según 1a clasiFicacidh de duinn et a1.(197e). ' Luegd, teniendd en cuenta 1as estructuras de 10s cuatrd autdvectdres antes mencidnadds, se ebservarian durante dichas -50 VERANO VERANÜ //\\///r\\\\\\\,/“\\__sxs1/,\/\//fl\/f\\\\/ 207VVVVSIS —ARfi,‘;,. ¿"ha¿sw-w 604INVIERNO25>\\//__,/\x//\/ SBINVIERNÜ ‘“\\//’\NN/ A HC)4'_-‘A///\\\\/’/,"'\\44;_4¿..S|S 4"VVV\_,.\/ ."' //\N ,ElERNVV\/Üeze '1‘“Acnv N“mWVV.“V de -807>\]V FIGURA5.4-Valoresmediosestacionales loscoeficientesasociadasa1segundo_aut0_ FIGURA5.3-Valoresmediosestacibnales.de primerauto vectordgï .51 campodemasa. Ioscoeficientesasociadosa1 campodemasa. vectordeï VERANOVERANÜ Al.. /’\\_d//“\\\V//\//\¡4T:: -21/\\SIS\ +¿/—\/v\/VvmC)\_/—\\/VANAV,cKV_7/\/ (PN .n‘—41“A_.L"nonn_Lá,Ll.1’19¡l¡ INVIERNÜ'_//\j 1‘ 7»515 ‘LSJ1LA¡lonn INVIERNO _¿4¿>\_;‘/<;}\_.aSú ¿1:77\VAV/xï/\Í/‘mu‘/VV\,/9/\ /\/\/V A4CV. R m _,_/\VA_/\ 1-7\__//,,/“—*x/o -52 de ¿BURA5.6-Valoresmediosestacionales cuartoauto
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