Homogeneización de la Distribución de Probabilidad de Series Temporales Climáticas: Un Algoritmo Nuevo
Autores: Domonkos, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Homogeneización
Series temporales climáticas
Sesgos
Distribución de probabilidad
Algoritmo
Precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de la homogeneización de series temporales climáticas es eliminar sesgos no climáticos de los datos observados, que son causados por cambios técnicos o ambientales durante el período de observaciones. Esta eliminación de sesgos es generalmente más exitosa para tendencias a largo plazo y medias anuales que para valores mensuales y diarios. La homogeneización de la distribución de probabilidad (HPD) puede mejorar la precisión de los datos incluso para datos diarios cuando la relación señal-ruido favorece su aplicación. La HPD se puede realizar mediante emparejamiento de cuantiles o interpolaciones espaciales, pero ambos tienen desventajas. Este estudio presenta un nuevo algoritmo que ayuda a aumentar la precisión de la homogeneización en todas las escalas temporales y espaciales. El nuevo método es similar al emparejamiento de cuantiles, pero se comparan los valores medios de sección de la función de distribución de probabilidad (PDF) en lugar de los valores diarios individuales. El conjunto de datos de entrada del algoritmo es idéntico a los resultados de homogeneización para las medias de sección de las series temporales estudiadas. El algoritmo decide sobre la significación estadística para cada ruptura detectada durante la homogeneización de las medias de sección y omite las rupturas insignificantes. Los términos de corrección para eliminar los sesgos de inhomogeneidad de la PDF se calculan conjuntamente mediante un sistema de ecuaciones similar a Benova, se utiliza un filtro de paso bajo para suavizar los resultados primarios, y se preserva el valor medio de la serie temporal de entrada entre dos rupturas detectadas consecutivas para cada una de estas secciones. Esta versión inicial no trata las variaciones estacionales ni durante la HPD ni en otros pasos de la homogeneización. El método ha sido probado conectando la HPD a ACMANTv5.3 y utilizando en total 8 conjuntos de datos de velocidad del viento y humedad relativa del banco de pruebas del proyecto europeo INDECIS. Los resultados muestran una reducción del RMSE del 4 al 12 por ciento por la HPD en todas las escalas temporales, excepto en las colas extremas donde parte de los resultados son más débiles.
Descripción
El objetivo de la homogeneización de series temporales climáticas es eliminar sesgos no climáticos de los datos observados, que son causados por cambios técnicos o ambientales durante el período de observaciones. Esta eliminación de sesgos es generalmente más exitosa para tendencias a largo plazo y medias anuales que para valores mensuales y diarios. La homogeneización de la distribución de probabilidad (HPD) puede mejorar la precisión de los datos incluso para datos diarios cuando la relación señal-ruido favorece su aplicación. La HPD se puede realizar mediante emparejamiento de cuantiles o interpolaciones espaciales, pero ambos tienen desventajas. Este estudio presenta un nuevo algoritmo que ayuda a aumentar la precisión de la homogeneización en todas las escalas temporales y espaciales. El nuevo método es similar al emparejamiento de cuantiles, pero se comparan los valores medios de sección de la función de distribución de probabilidad (PDF) en lugar de los valores diarios individuales. El conjunto de datos de entrada del algoritmo es idéntico a los resultados de homogeneización para las medias de sección de las series temporales estudiadas. El algoritmo decide sobre la significación estadística para cada ruptura detectada durante la homogeneización de las medias de sección y omite las rupturas insignificantes. Los términos de corrección para eliminar los sesgos de inhomogeneidad de la PDF se calculan conjuntamente mediante un sistema de ecuaciones similar a Benova, se utiliza un filtro de paso bajo para suavizar los resultados primarios, y se preserva el valor medio de la serie temporal de entrada entre dos rupturas detectadas consecutivas para cada una de estas secciones. Esta versión inicial no trata las variaciones estacionales ni durante la HPD ni en otros pasos de la homogeneización. El método ha sido probado conectando la HPD a ACMANTv5.3 y utilizando en total 8 conjuntos de datos de velocidad del viento y humedad relativa del banco de pruebas del proyecto europeo INDECIS. Los resultados muestran una reducción del RMSE del 4 al 12 por ciento por la HPD en todas las escalas temporales, excepto en las colas extremas donde parte de los resultados son más débiles.