Contribuciones al estudio del total de ozono en columna sobre la Península Ibérica mediante técnicas estadísticas y de soft-computing
- Autores: José Luis Camacho Ruiz
- Directores de la Tesis: Sancho Salcedo Sanz (dir. tes.), Emiliano Hernández Martín (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Portilla Figueras (presid.), Enrique Alexandre Cortizo (secret.), Javier del Ser Lorente (voc.), Sergio Gil López (voc.), Carlos Casanova Mateo (voc.)
- Materias:
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- Resumen
- español
En esta tesis doctoral se propone una revisión de los diferentes métodos de categorización de la variabilidad del ozono en columna sobre la Península Ibérica que avanza sobre la utilidad de nuevos métodos recientemente probados. El ozono en un gas extremadamente importante en la atmósfera por su papel en la modulación de la radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra. La inyección de sustancias destructoras de dicho gas en la atmósfera llevó a la necesidad de elaborar un protocolo internacional (el Protocolo de Montreal) para regular inicialmente y prohibir finalmente las sustancias que originan, entre otros efectos, el agujero de ozono de la Antártida. Como se verá en este trabajo, los niveles de ozono en la estratosfera están muy relacionados con factores dinámicos y termodinámicos que, a su vez, caracterizan las variaciones y cambios en el clima. Por ello, estudiar las variaciones de ozono conlleva estudiar la variabilidad climática y viceversa. En este trabajo, se ha comenzado por estudiar las series de Total de Ozono en columna mediante herramientas simples para realizar una caracterizacion básica del fenómeno y conocer los rasgos grandes de su variabilidad. Seguidamente se han aplicado otros métodos más sofisticados como las modelos lineales de regresión múltiple, funciones Kernel, las herramientas de agrupación en conjuntos (clusters) y los modelos autorregresivos de media móvil, con estas herramientas se ha demostrado que los valores promedio de ozono variaban en el trascurso de tres décadas y también lo hacen las relaciones estadísticas con otras variables atmosféricas. Como ejemplo de singularidad, el periodo 1991-1993, registró valores mínimos notablemente inferiores debido sobre todo, a la ocurrencia de la erupción volcánica del Monte Pinatubo en junio de 1991. Como contribución al estudio de las características de las observaciones tomadas mediante diferentes instrumentos, se han realizado diferentes comparaciones entre observaciones de Total de Ozono en Columna y datos obtenidos en tierra mediante espectrofotómetros Brewer. Se ha encontrado un nuevo método para clasificar los dias de verano sobre Madrid, según las mediciones de radiación solar y nubosidad, y se ha aplicado este método para mejorar las comparaciones entre datos de sensores a bordo de diferentes satélites y datos de Brewer, pudiéndose encontrar interesantes conclusiones acerca del comportamiento de los algoritmos de recuperación del dato de dichos instrumentos a bordo de los satélites. Finalmente, en este trabajo se han aplicado Técnicas de Computación Avanzada tales como Redes Neuronales, Programación Evolucionante y Bancos de Redes Neuronales para mejorar la caraterización y la predicción de las series de TOC con buenos resultados tal y como se mostrará en la parte final de la Tesis, en donde se muestran las posibilidades de estas técnicas en la obtención de modelos que relaciones el Total de Ozono en Columna con diferentes variables atmosféricas termodinámicas y con diferentes índices climáticos.
- English
Ozone is a very scarce atmospheric component but has a crucial role into preserving life at Eart’s surface through the modulation of sun’s ultraviolet radiation. The natural chemical and radiative equilibrim on the stratosphere composition was altered by the injection of sustances that destroyed ozone originating decreases in total ozone in column at global level and seasonal sharp reduction in such levels at the end of winter over Antarctica. After the Protocol of Montreal effective application, ozone levels have stopped their decrease and in some seasons and sites they showed some signs of recovery as the research here conducted shown. That recovery is modulated by dynamical and thermodinamic factors that have correlation with the ozone levels over an specific location and their influence has to be taken in account besides the long term trend cleaning of sustances that enhance the natural destruction of ozone. At this Ph Thesis a wide revisión of different cathegorization methods is proposed. Total Ozone in Column Data series from satellite borne and ground based instruments are analyzed covering a time period from 1978 to 2008 and representing five diferent sites over Iberian Peninsula.
Different stasticals tools from linear methods, data distribution, cluster analysis, histogrammes and kernel functions, Autoregressive and Moving Average Models to reach finally different applications of neural networks have been widely applied in this work providing a picture of the Total Ozone in Column evolution and its related meteorological or climatic factors over Iberian Peninsula over almost years.
One of the main conclussions found was the observed mínimum levels between 1991 and 1993.
That mínimum could be associated with the huge eruption of Mount Pinatube at the Philippines in June 1991.
- español
