Tesis doctoral de Cristina Izaguirre Lasa
Los fenómenos extremos de oleaje son eventos que se producen con poca frecuencia pero, sin embargo, tienen una importante repercusión desde el punto de vista socioeconómico y ambiental. El conocimiento del comportamiento de los extremos del oleaje es fundamental a la hora de diseñar rutas de barcos, infraestructuras costeras, mecanismos de extracción de energía, planes de gestión de la costa, estudiar comunidades bentónicas, etc. Estas actividades se desarrollan a distintas escalas, tanto espaciales como temporales, por lo que interesa un conocimiento del clima marítimo extremal en cada una de ellas. Esta tesis doctoral se ha centrado en el estudio de la variabilidad climática de los valores extremos de oleaje, abordando distintas escalas espaciales, en las que se tienen en cuenta los procesos físicos propios de cada una de ellas, y diferentes escalas temporales, como la estacional, interanual o el largo plazo. Para ello se han utilizado distintos modelos y técnicas estadísticas, combinándolos con el uso de modelos numéricos para el estudio en diferentes ámbitos espaciales y temporales. la revisión del estado del arte ha puesto de manifiesto ciertas deficiencias en el estudio de la variabilidad climática de extremos del oleaje, que se han abordado a lo largo de esta tesis. En primer lugar se ha hecho una revisión y comparación de los distintos modelos estadísticos de extremos. El análisis se ha centrado en los modelos no estacionarios, con los que poder estudiar la variabilidad a distintas escalas temporales. Se ha comparado un modelo gev basado en máximos mensuales y un modelo pareto-poisson basado en el método pot a través del estudio del clima marítimo extremal en un punto del atlántico norte. Además, se han comparado dos modelos gev basados en la selección de máximos de oleaje a distintas escalas temporales (mes y semana) con el objetivo de ver cuál es el más apropiado para estudiar el clima marítimo extremal en una zona compleja, como es cádiz. Por otro lado, el uso de modelos paramétricos no estacionarios complejos ha puesto de manifiesto problemas de tiempo computacional. Para intentar reducir estos tiempos se han explorado y aplicado con éxito dos métodos automáticos de selección de parámetros, uno de los cuales reduce considerablemente los tiempos requeridos. El uso de distintas bases de datos instrumentales ha revelado la posible obtención de resultados erróneos derivados de la no homogeneidad en las series temporales de las bases de datos. Para solventar este problema se ha desarrollado un coeficiente de escala capaz de eliminar las posibles tendencias ficticias que inducen resultados erróneos. Con base en los resultados obtenidos de la comparación y análisis de distintos modelos estadísticos de extremos, se aporta una tabla de recomendaciones de uso de cada modelo en función del objetivo del estudio que se quiera llevar a cabo. uno de los principales objetivos de esta tesis ha sido el estudio de la variabilidad climática de los extremos de oleaje a escala global, regional y local. En primer lugar, se ha planteado un estudio de la variabilidad estacional e interanual de los extremos de oleaje en el globo terrestre mediante datos de satélite. Este análisis ha puesto de manifiesto patrones de oleaje extremal ligados a los procesos físicos de macroescala como huracanes o tormentas extratropicales. El estudio de la estacionalidad ha permitido obtener la variabilidad espacial de los extremos de oleaje en cada mes del año. La variabilidad interanual se ha estudiado a través de una serie de índices climáticos característicos de distintas zonas del globo, resultando la oscilación del ártico, oscilación del antártico y el niño como los más influyentes en el clima marítimo extremal global. el estudio de zonas más localizadas, donde los procesos de mesoescala son más influyentes, ha dado lugar al planteamiento del estudio a escala regional. En concreto se ha estudiado la variabilidad del clima marítimo extremal en el sur de europa y el sur de américa. En el sur de europa se han utilizado datos de satélite y se ha estudiado la variabilidad estacional e interanual, esta última a través de índices climáticos característicos de la zona y mediante las anomalías de campos de presión a nivel del mar. El estudio del oleaje en sudamérica se ha llevado a cabo mediante datos de reanálisis numérico, lo que ha permitido estudiar la tendencia de largo plazo media y por estaciones, además de la variación estacional. en la escala local, el oleaje sufre una serie de procesos derivados de la propagación, como son la refracción, difracción, asomeramiento o rotura, condicionados por las características del fondo. A este nivel, se ha planteado un estudio de la variación espacial del clima marítimo extremal, por un lado, de profundidades indefinidas a profundidades reducidas y, por otro, de unas zonas a otras. Este análisis se ha aplicado en el litoral mediterráneo español y el golfo de cádiz. Además se ha estudiado las variaciones intra anuales y la tendencia de largo plazo en estas zonas en los últimos 20 años. por último, se ha planteado un nuevo enfoque del estudio de la variabilidad del clima marítimo extremal en un punto a través de la climatología sinóptica. Se han planteado tres escalas distintas para el corto, largo y muy largo plazo. En el corto plazo se combinan los tipos de tiempo de la zona de estudio, obtenidos mediante los campos de presiones medios 3-diarios y la técnica de clasificación som, con un modelo gev que caracteriza el régimen extremal de oleaje correspondiente a cada tipo de tiempo. Para el estudio del largo plazo se presenta una metodología que combina los tipos de tiempo generadores de extremos de oleaje con un modelo de pareto que caracteriza estos extremos. La agregación de las distintas funciones de distribución correspondientes a cada tipo de tiempo da lugar a la función de distribución extremal del punto de estudio. Finalmente, se plantea la escala del muy largo plazo con el objetivo de desarrollar una metodología que permita proyectar el régimen extremal de un punto a distintos escenarios de cambio climático mediante un downscaling estadístico. La metodología está basada en los tipos de tiempo de la zona de estudio y un modelo de pareto que modela las intensidades de los extremos de oleaje. La agregación de los regímenes de las familias de oleaje que generan extremos en la zona permite obtener el régimen extremal anual del punto. Haciendo uso de las probabilidades de presentación de la som se puede proyectar el régimen extremal de oleaje a distintos escenarios. Las tres metodologías desarrolladas se han aplicado satisfactoriamente en tres puntos del atlántico norte caracterizados por distintos climas marítimos. Además, se han proyectados sus correspondientes regímenes extremales de oleaje al siglo xxi para diversos escenarios del ipcc.
Datos académicos de la tesis doctoral «Estudio de la variabilidad climática de valores extremos de oleaje«
- Título de la tesis: Estudio de la variabilidad climática de valores extremos de oleaje
- Autor: Cristina Izaguirre Lasa
- Universidad: Cantabria
- Fecha de lectura de la tesis: 21/12/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Fernando Javier Mendez Incera
- Tribunal
- Presidente del tribunal: raúl Medina santamaría
- enrique álvarez fanjul (vocal)
- joaquin Tintore subirana (vocal)
- José Manuel Gutierrez llorente (vocal)