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Registros climáticos

La actual Agencia Estatal de Meteorología AEMET recoge el legado de las instituciones que la precedieron y mantiene y actualiza diariamente el Banco Nacional de Datos Climatológicos, en el que se almacenan las series históricas de las observaciones climatológicas atmosféricas realizadas en España, algunas de más de 150 años de antigüedad. El estudio de tendencias, extremos y variabilidad climática se realiza a partir de estas observaciones tras aplicar controles de calidad y técnicas estadísticas que detectan y corrigen las posibles faltas de homogeneidad y permiten el relleno de las lagunas existentes.

En el Banco Nacional de Datos Climatológicos se almacenan largas series de datos de las variables meteorológicas, una vez depurados y controlados en su calidad. Estos datos proceden de las observaciones realizadas en las estaciones de las redes principal  y secundaria de observatorios climatológicos, atendidas por personal de AEMET y por colaboradores voluntarios, respectivamente.

A lo largo del siglo XVIII comenzó a organizarse en España la obtención de datos relacionados con el clima, por su importancia para la navegación marítima y la agricultura. El dato más antiguo registrado en el Banco Nacional de Datos Climatológico es el de la precipitación mensual  de enero de 1805 medida en el Real Observatorio Astronómico de San Fernando (Cádiz), cuyo valor fue de 125l/m 2. El Banco Nacional de Datos Climatológicos almacena en la actualidad registros de observaciones de precipitación y temperatura  del siglo XIX procedentes de cerca de 50 estaciones españolas.

 

 

En sus inicios, el Banco Nacional de Datos Climatológicos era simplemente un archivo donde se recogían los distintos documentos en papel con la información manuscrita de las observaciones. La mayor parte de esta información se conserva microfilmada, y parcialmente informatizada ya que el estado de algunos documentos los hace difícilmente legibles.

Sala del Banco Nacional de Datos Climatológicos a principios de los años 70
Sala del Banco Nacional de Datos Climatológicos a principios de los años 70

El Banco Nacional de Datos Climatológicos ha ido evolucionando en el transcurso del tiempo, haciendo uso de sucesivos avances técnicos e informáticos. En la actualidad, su función va más allá de un simple archivo, habiéndose convertido en una herramienta indispensable para la vigilancia del clima, así como para el desarrollo de importantes proyectos y estudios.  Entre los cambios experimentados en los últimos años, cabe destacar la puesta en marcha de una nueva base de datos Oracle y de un entorno informático para gestionar y explotar la información climatológica. En el año 2009, se puso en funcionamiento una nueva base de datos con frecuencia diezminutal en la que se registran los datos de más de 700 estaciones automáticas, lo que permite ofrecer información de las variables meteorológicas en tiempo casi real. Todo ello ha repercutido en una mejora de los procedimientos de captura y de control de calidad de los datos, al tiempo que en una disminución en los tiempos de disponibilidad de los mismos. Asimismo, se ha ampliado considerablemente el catálogo de productos, que además se obtienen de forma más rápida y dinámica y se han mejorado considerablemente las posibilidades de intercambio de información.

 

 

 

Los registros climáticos largos de calidad forman la base para la investigación del clima . Sin embargo, es muy frecuente que estas series estén afectadas por cambios en las condiciones de medida, debidos a desplazamientos de la ubicación y/o cambios en la instrumentación, el entorno, calibraciones etc. Esto se refleja en las series como cambios artificiales, que en muchas ocasiones tienen la misma magnitud que la señal climática real (sea esta en forma de variaciones lentas,  tendencias o ciclos).

La preparación de datos climáticos homogéneos con un largo recorrido temporal y probada calidad es por tanto un paso previo imprescindible para la realización de cualquier estudio climático.

Jardín meteorológico de la sede del antiguo Instituto Central Meteorológico en el parque del Retiro a comienzos del siglo XX
Jardín meteorológico de la sede del antiguo Instituto Central Meteorológico en el parque del Retiro a comienzos del siglo XX

En AEMET se desarrollan y aplican procedimientos de control de calidad y diferentes técnicas estadísticas a los datos climáticos atmosféricos para atender distintos tipos de requerimientos.  Por un lado, los registros climáticos largos de calidad se utilizan en AEMET para llevar a cabo estudios relacionados con el análisis de la variabilidad climática, las tendencias y los extremos. La fiabilidad y robustez de los estudios de variabilidad y cambio climáticos en los que intervienen datos de observación, tales como las técnicas estadísticas de descenso de escala o la validación de modelos climáticos, precisan también de estas series de observaciones de la máxima calidad.

AEMET ha generado recientemente un  registro de precipitación de 110 años de longitud utilizando datos de un conjunto de 66 observatorios distribuidos de forma uniforme sobre la península Ibérica y Baleares. Las estaciones fueron seleccionadas por la longitud temporal y bondad de sus datos. Estos datos han sido sometidos posteriormente a procedimientos adicionales de control de calidad, relleno de lagunas y homogeneización.  El registro generado está permitiendo realizar un estudio de las tendencias en la precipitación desde comienzos del siglo XX.

Evolución de la precipitación acumulada anual a partir de las series reconstruidas
Evolución de la precipitación acumulada anual a partir de las series reconstruidas

La precipitación sobre la península Ibérica y Baleares presenta una gran variabilidad en diferentes escalas temporales, como se aprecia en la figura contigua que muestra la evolución de la precipitación acumulada anual en el periodo 1900-2010 (línea azul).

AEMET también tiene asignadas responsabilidades operativas en el campo de la información y seguimiento climáticos, que requieren de una respuesta rápida y puntual. Hace unos años se creó una base de datos con fines de seguimiento en tiempo casi-real del clima en España y desde su creación se actualiza continuamente utilizando datos de observatorios principales que están muy rápidamente disponibles en el Banco Nacional de Datos Climatológicos. Esta base de datos es la referencia que utiliza AEMET para preparar boletines operativos de seguimiento climatológico.

 

La figura muestra la evolución de la precipitación acumulada anual desde 1970 para España peninsular y Baleares utilizando la serie del conjunto reducido de estaciones de referencia utilizadas regularmente para el seguimiento climatológico en tiempo casi-real.

Esta serie difiere de la generada  a partir de 1901. No se han construido a partir del mismo conjunto de datos, ni el promedio espacial se realiza de la misma forma. Sin embargo, la evolución de ambas es muy similar, con un coeficiente de correlación del 98%.

Evolución de la precipitación acumulada anual a partir de las estaciones de referencia
Evolución de la precipitación acumulada anual a partir de las estaciones de referencia

 

La figura representa la temperatura media anual (azul) de España peninsular y Baleares para el periodo 1965-2010, a partir de los datos del conjunto reducido de estaciones de referencia. También se presenta la serie suavizada con un filtro loess (en rojo), para que se aprecien mejor las variaciones en periodos de varios años, y la tendencia lineal por ajuste de mínimos cuadrados (en verde).  Se observa a simple vista la tendencia general creciente, en especial desde mediados de los 70 hasta el año 2000.

Evolución de la temperatura media anual a partir de las estaciones de referencia
Evolución de la temperatura media anual a partir de las estaciones de referencia

AEMET mantiene colaboraciones con otros organismos en este ámbito.  Hace varios años se generó una serie larga de temperatura de calidad a partir de los datos de 22 estaciones de la península Ibérica con una extensión de 150 años. En este proceso, el INM colaboró con la Universidad Rovira i Virgili y otras universidades europeas.  Actualmente, en el ámbito internacional, AEMET participa en la Acción COST ES0601 colaborando con expertos en técnicas estadísticas de homogeneización para intercomparar los métodos existentes y  evaluar su impacto en los registros climáticos.

Fruto de esta interacción, los distintos programas de software para homogeneización participantes han podido evolucionar y mejorar sus prestaciones, y entre ellos cabe citar el paquete "Climatol", desarrollado en el seno de AEMET. Consiste en un conjunto de funciones implementadas en el popular lenguaje estadístico R, que permiten el tratamiento automático de todas las series climáticas de una zona (incluyendo las de corta duración), y devuelven esas series corregidas de errores puntuales y saltos en la media (inhomogeneidades), y con todos los datos ausentes rellenados. También se facilita la obtención de sus valores medios, quintiles, tendencias y otros parámetros estadísticos para el periodo de referencia que se desee.

En la figura se presenta un ejemplo de análisis de inhomogeneidades sobre una serie de anomalías estandarizadas de temperaturas máximas medias mensuales.

Con ayuda de Climatol se ha estudiado la homogeneidad de las series españolas de precipitación, temperatura y radiación solar e insolación relativa, y se están elaborando valores de referencia para el treintenio 1981-2010. También se han estudiado las series mensuales del Proyecto ECAD (European Climate Assessment and Dataset) de la red de Servicios Meteorológicos europeos EUMETNET, poniendo de manifiesto que muchas series están afectadas por inhomogeneidades de distinto grado.

Análisis de inhomogeneidades de la serie de temperaturas máximas de Guadalupe
Análisis de inhomogeneidades de la serie de temperaturas máximas de Guadalupe
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