Statiscal methods applied to volcanology and volcanic
- Autores: Rosa María Sobradelo Pérez
- Directores de la Tesis: Joan Martí Molist (dir. tes.), Guadalupe Gómez Melis (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2011
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jacquet Olivier (presid.), Adelina Geyer Traver (secret.), Gordon Woo (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Los desastres naturales son problemas que ponen a prueba la habilidad de comunidades y naciones para proteger de forma eficaz su población e infraestructuras, y reducir tanto la pérdida humana como de propiedades. La aleatoriedad de estos impactos y problemas, así como el carácter único de estos desastres exigen soluciones dinámicas, eficaces, coste efectivas y en tiempo real. Por esta razón, en volcanología necesitamos métodos cuantitativos que estudien la peligrosidad volcánica para asistir en la toma de decisiones bajo incertidumbre.
La actividad volcánica es un fenómeno natural que bajo ciertas condiciones se puede transformar en desastre y amenazar vidas humanas y propiedades de las comunidades que viven cerca. Es un proceso natural que no puede ser controlado, pero sus potenciales efectos destructivos pueden ser mitigados. Las erupciones de los volcanes considerados ¿dormidos¿ o ¿inactivos¿ han sido responsables de mayores desastres en el pasado. La peligrosidad de aquellos volcanes con larga recurrencia eruptiva suele ser ignorada, sobre todo cuando existen pocos o nulos datos. Este es el caso del complejo volcánico de Teide-Pico Viejo (TPV) en la isla de Tenerife. Debido a las limitaciones en el estudio científico del interior de un volcán existe una gran incertidumbre a la hora de predecir erupciones volcánicas.
Durante una crisis volcánica los responsables necesitan tomar decisiones importantes de vida o muerte bajo fuertes restricciones de tiempo e incertidumbre. Una decisión errónea podría causar pérdidas económicas innecesarias así como ansiedad y estrés a la población. Existe un creciente reconocimiento de la necesidad de combinar modelos matemáticos y métodos de estadística e investigación operativa para manejar la gestión de desastres. La ciencia interdisciplinaria de matemáticas aplicadas al estudio de la volcanología y la peligrosidad volcánica es un enfoque importante que nos ayudará a entender mejor los procesos volcánicos gracias a la integración de aspectos volcanológicos clave con modelos estadísticos robustos y programas informáticos.
El objetivo de esta tesis es trabajar con volcanólogos para buscar soluciones, usando las técnicas estadísticas adecuadas, a los problemas que nos plantean, y al mismo tiempo permitir que volcanólogos y estadísticos trabajen juntos para beneficiarse de las ventajas de la aplicación de técnicas estadísticas a la interpretación de los datos volcánicos. En este trabajo proponemos distintas metodologías para interpretar datos y estudiar la peligrosidad volcánica. La técnica estadística dependerá de la naturaleza de los datos y el tipo de problema a resolver. Los modelos se usan para interpretar los datos históricos y geológicos del complejo volcánico TPV y de las Islas Canarias.
El primer método es una elicitación de expertos donde se usa el modelo Clásico para asignar probabilidades de ocurrencia a cada uno de los posibles escenarios eruptivos que pueden darse según la historia eruptiva del volcán y nuestro conocimiento de volcanes análogos. El objetivo es estudiar la peligrosidad volcánica a largo plazo del TPV, a raíz de un episodio de ¿unrest¿ ocurrido en 2004, que generó discrepancias entre los científicos sobre la naturaleza y nivel de riesgo del evento. El Segundo método usa inferencia bayesiana para calcular la probabilidad a largo plazo de cada escenario eruptivo. El método surgió a raíz de las limitaciones en el uso del modelo Clásico. El tercer método usa One-Way unbalanced ANOVA no-paramétrico con test de Kruskal-Wallis para estudiar calderas de colapso. La cuarta metodología estadística aplica un proceso de Poisson no homogéneo con distribución de Pareto generalizada (NHGPPP por sus siglas en inglés). Este método usa teoría de los valores extremos para estudiar la serie temporal de las Islas Canarias con el fin de predecir su recurrencia eruptiva.
