Análisis espacio-temporal meteorológico en una cuenca andina tropical del sur de Ecuador
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Date
2020-11-19
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
This research project focused on the search for patterns and analysis of interrelationships between
meteorological variables (precipitation, air temperature, relative humidity, atmospheric pressure,
global solar radiation, wind speed and wind direction) on a spatial and temporal scale in an Andean
basin in southern Ecuador. Moreover, the performance of meteorological satellite products from
the European Centre for Medium-Range Weather and Forecasting (ECMWF) on hourly, daily,
and monthly scale for each variable was determined. Hourly data was available recorded in thirty
weather stations from two networks: Empresa Municipal de Telecomunicaciones, Agua Potable y
Saneamiento (ETAPA-EP), and Universidad Politécnica Salesiana (UPS). First, data quality
assessment and Exploratory Data Analysis (EDA) were developed. Filling missing data was
conducted using Multiple Imputation by Chained Equations (MICE). Unsupervised classification
was applied through clustering for spatial analysis of meteorological data. Using the
meteorological datasets, altitudinal variations of each meteorological variable were determined.
Regarding temporal analysis, time series profiles for different scales were constructed and
analyzed, also, extreme events of temperature and precipitation were identified. Results
demonstrated the behavior and associations of meteorological variables in space and time. Finally,
hopeful performances of ERA5 and ERA5-Land satellite meteorological products were found
compared to weather station observations.
Resumen
El presente proyecto de investigación se enfocó en la búsqueda de patrones y análisis de
interrelaciones entre variables meteorológicas (precipitación, temperatura, humedad relativa,
presión atmosférica, radiación solar global, velocidad del viento y dirección del viento) a escala
espacial y temporal en una cuenca andina del austro ecuatoriano, así como, evaluar productos
meteorológicos satelitales actuales del Centro Europeo para Predicciones de Clima de Medio
Alcance (ECMWF) a escala horaria, diaria y mensual. Se dispuso de datos a escala horaria
registrados en treinta estaciones meteorológicas de dos redes: la Empresa Pública Municipal de
Telecomunicaciones, Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de Cuenca (ETAPA-EP) y la
Universidad Politécnica Salesiana (UPS). En principio, se realizó la evaluación de calidad de datos
y Análisis Exploratorio de Datos (EDA), continuando con relleno de datos faltantes mediante
Imputación Múltiple por Ecuaciones Encadenadas (MICE). Se aplicó clasificación no supervisada
mediante clustering para análisis espacial de datos meteorológicos. Con el conjunto de datos
meteorológicos se determinó las variaciones altitudinales de cada variable meteorológica. En
cuanto al análisis temporal se construyeron y analizaron perfiles temporales a diferentes escalas;
además, se identificaron eventos extremos de temperatura y precipitación. Mediante los resultados
obtenidos se logró determinar el comportamiento y asociaciones de las variables meteorológicas
en espacio y tiempo. Finalmente, se encontraron prometedores desempeños de los productos
meteorológicos satelitales ERA5 y ERA5-Land respecto a observaciones de estaciones
meteorológicas.
Keywords
Ingeniería Ambiental, Variaciones meteorológicas, Variables atmosféricas, Cuenca andina, Clustering
Citation
Código de tesis
Código de tesis
TIA;178