Variabilidad multidecadal y centenaria del viento en superficie en el noreste de Norte América

Resum

En esta Tesis Doctoral se analiza la variabilidad regional del viento en superficie en el Noreste de Norteamérica en relación con los patrones de circulación a gran escala, abarcando escalas temporales desde lo mensual hasta lo secular. Para dicho análisis se ha desarrollado una base de datos observacional de velocidad y dirección de viento superficial en el Noreste de Norteamérica (WNENA) de calidad constrastada. A lo largo de este proceso se han diseñado una serie de procedimientos de Control de Calidad (QC) concebidos para trabajar con grandes bases de datos que se ejecutan de forma casi automática, pero con espacio para la detección manual de casos dudosos, y que pueden detectar tanto errores puntuales en casos aislados como errores sistemáticos que se extienden a lo largo de meses o incluso años. Entre otros tests, el QC incluye uno de los pocos ejercicios de homogeneización de la dirección del viento, muy raramente tratado en la literatura. WNENA contiene 525 estaciones con una resolución horaria, 3-horaria y 6-horaria que abarca el periodo 1953-2010. Se ha explorado la circulación del campo de viento a nivel regional/local, proveniente de WNENA, en relación a la variabilidad a gran escala, obtenida de 12 reanálisis globales, mediante una técnica de Dowscaling Estadístico (SD) y también su incertidumbre metodológica asociada. Éste es el primer ejercicio de incertidumbres SD e intercomparación con reanálisis que utiliza todos los reanálisis globales disponibles actualmente. La circulación regional del viento en esta región se caracteriza por fuertes flujos del oeste-noroeste durante el invierno, débiles y del sur-oeste durante el verano, y puede explicarse, en gran medida, por los cambios en la dinámica atmosférica a gran escala que se extienden desde el Atlántico noroccidental hasta el Pacífico nororiental. Estos modos de circulación también pueden estar relacionados, hasta cierto punto, con meses de situaciones de viento extremo. La incertidumbre metodológica de las estimaciones SD está linealmente relacionada con la variabilidad del viento y es independiente de las componentes del viento zonal y meridional, e incluso de la estación del año, un resultado notable ya que invierno y verano muestran una variabilidad muy distinta, así como las dos componentes. Las estimaciones SD son muy parecidas entre sí independientemente del reanálisis utilizado, a pesar de la amplia gama de sus resoluciones y datos asimilados. Estas estimaciones son capaces de reproducir varianzas muy similares y más realistas que los vientos simulados del reanálisis, pero tienden a mostrar valores de correlación más bajos que estos. Los vientos simulados muestran diferencias notables con las observaciones en sus varianzas, que son menos realistas. Adicionalmente se ha realizado una reconstrucción del campo de viento que abarca los últimos 160 años. Existe un gran acuerdo entre las estimaciones SD obtenidas a partir de las diferentes fuentes a gran escala y también con las observaciones hasta mediados del siglo XX. Por contra en los primeros períodos se observan algunas discrepancias, mayores y más abundantes durante el verano, atribuibles a sesgos sistemáticos en los datos y a su mayor escasez. Estas reconstrucciones de viento muestran variabilidad a escalas temporales interanuales e interdecadales, pero sin tendencias generales a largo plazo en el contexto multidecadal. El período 1980-2010, sin embargo, muestra una tendencia lineal negativa estadísticamente significativa para los vientos zonales observacionales de verano, también respaldada por algunas de las estimaciones SD y vientos simulados por los reanálisis. Esta tendencia puede ser parcialmente atribuida a los cambios en la circulación a gran escala y es consistente en magnitud y signo con los hallazgos relacionados con el conocido fenómeno de `stilling` del viento a escala global de las últimas décadas.