Revista Cubana de Meteorología

Corrección del pronóstico cuantitativo de la precipitación mediante el uso de redes neuronales

RESUMEN En el presente trabajo se propone un modelo de redes neuronales como una técnica eficaz para la corrección del pronóstico cuantitativo de precipitación brindado por el modelo WRF. Para ello se emplea un Perceptrón Multi-Capa, con el objetivo de utilizar la salida (observaciones brindadas por las estaciones en superficie) para establecer una relación con los elementos de entrada (salidas del WRF). Se realiza el entrenamiento del modelo con datos reales de acumulado de precipitación correspondientes al año 2017; y se realiza la evaluación con el período comprendido entre el 4 de noviembre de 2018 y el 28 de febrero de 2019. Se logró la corrección del pronóstico cuantitativo de la precipitación en las estaciones analizadas, siendo más significativa la mejoría para la estación de Montaña y en los casos en los que el WRF sobreestima el acumulado de precipitación.

ABSTRACT In this paper, a model of neural networks is proposed as an effective technique for the correction of the quantitative precipitation forecast provided by the WRF model. For this, a Multi-Layer Perceptron is used, with the aim of using the output (observations provided by the surface stations) to establish a relationship with the input elements (WRF outputs). Model training is carried out with real rainfall accumulation data corresponding to 2017; and the evaluation is carried out with the period between November 4, 2018 and February 28, 2019. The correction of the quantitative precipitation forecast in the analyzed stations was achieved, the improvement for the mountain station was more significant and, in cases where the WRF overestimates the accumulated rainfall.

Potencial energético de las corrientes marinas en aguas cubanas

RESUMEN Se presenta un análisis del comportamiento espacio-temporal de las corrientes marinas en aguas aledañas a Cuba, con inclusión de los cálculos de su potencial energético. El área de estudio es el territorio comprendido entre los 18 y 25° N y los 72 y 88° W. Cómo fuentes de datos se utilizaron la batimetría del Atlas GEBCO, las tablas anuales de mareas (1975-2016), los datos de estructura termohalina (1966-2000), la afectación por eventos severos de los archivos INSMET y NHC, así como la combinación de los modelos HYCOM para la simulación numérica de la circulación oceánica. Se calculó el potencial energético en aguas profundas, en canales de entrada de bahías y entre algunos cayos. En aguas someras, la bahía de Nipe es la que muestra el mayor potencial de los casos analizados. En aguas profundas, la velocidad de las corrientes oceánicas se mantiene con valores bajos durante todo el año y solamente en áreas de la corriente de lazo, a varias decenas de kilómetros de la costa noroccidental cubana, se observan velocidades mayores de 1 m/s. En aguas abiertas, el potencial energético aprovechable, en algunos meses puede ser del orden de hasta 2 kWatt/m2, mientras que en zona costera solo la Bahía de Nipe muestra un potencial considerable, del orden de 0.0076-0.49 kWatt/m2 durante el año.

ABSTRACT An analysis of the time-space behavior of marine streams and their energy potential in Cuban waters is presented. The study area is located between 18 - 25° N and 72 - 88° W. As data sources, the GEBCO Atlas bathymetry, the tide tables (1975-2016 period), the thermohaline structure data (1966-2000 period), the archive information about severe events and the HYCOM model for the numerical simulation of ocean circulation, were used. It is appreciated that the ocean stream speed is maintained around low values throughout the year and only in areas of the loop current, in tens of kilometers from the coastline, velocities greater than 1 m/s are observed. The available energy potential reaches up to 2 kWatt/m2 only in a few months, while in the coastal zone, it is the Nipe Bay that shows the greatest potential, of 0.0076-0.49 kWatt/m2 throughout the year.

TrendSoft: Software para el análisis de tendencia y puntos de cambio de variables climatológicas

RESUMEN Ante las evidencias de un cambio climático a escala global, los análisis de tendencia de variación climática se han convertido en un tema de gran interés para la mayoría de los países del mundo. Los expertos en la materia han señalado que para evidenciar la existencia de un cambio climático es necesario analizar las tendencias de variables climáticas, considerando diferentes escalas de tiempo y espacio. Resulta importante para el Instituto de Meteorología el análisis de la tendencia de las variables climatológicas por lo que se desarrolló un software con el objetivo de determinar la existencia o no de tendencia y punto de cambio de variables meteorológicas, a través de diferentes pruebas no paramétricas. Para el análisis de correlación serial se utilizó la dócima de Wald-Wolfowitz, mientras las dócimas del coeficiente de correlación de Spearman, Kendall-Mann y Pettitt se emplearon para la tendencia y punto de cambio. La herramienta computacional que se presenta es una aplicación de nombre TrendSoft.exe, desarrollada como una aplicación web usando Angular 7 para el frontend y ASP.NET Core 2.1 para desarrollar la API del backend, y usando Electron para empaquetar dicha implementación web como una aplicación de escritorio. Se describe una metodología para evaluar la sensibilidad del análisis de tendencia sobre distintos períodos de variables meteorológicas. Mediante su utilización se pudo observar que, en la estación meteorológica de Casablanca durante el período 1988-2018, la temperatura superficial del aire en la estación de Casablanca ha manifestado un incremento significativo de 1.2°C. En la escala mensual se obtuvo que no pudo determinarse la existencia de tendencia ni la ubicación de algún punto de cambio, mientras que en la escala anual se determinó la existencia de tendencia al 2.6% y la ubicación de un punto de cambio al 4.5% en el año 2012.

ABSTRACT Taking into account the evidence of global scale climate change, the analysis of climate variation tendencies, have become a topic of great interest for most countries in the world. The experts on such topics, have pointed out that to evidence the climate change existence is necessary to analyze the climate variable tendencies, considering different time and space scales. It is important for the Meteorology Institute to analyze the tendency of climate variables that is the main razon to develop a software with the goal to determine the existence or not of a tendency and turning point of meteorological variables, using non parametric tests. For the serial correlation test we used Wald-Wolfowitz test, and the Spearman, Kendall-Mann and Pettitt correlation test for the tendency and turning point. The computational tool is a web application named TrendSoft.exe it was developed using Angular 7 for the user frontend portion and ASP.NET Core 2.1 to develop the backend API, it was also used Electron to make a pack this web application into a desktop application. We also describe a methodology to evaluate the sensitivity of the analysis of tendencies on different periods of meteorological variables. Using the by 1.2software, we can observe that, on the meteorological station of Casablanca during 1988 - 2018, the superficial temperature of the air has increased on 1.2°C. On the monthly scale we could not determine the existence of tendency or location of any turning point, meanwhile the annual scale it was determined by the existence of tendency at 2.6% and the location off a turning point at 4.5% on the year 2012.

Aporte de la información de tiempo pasado a la contabilidad de tormentas en Cuba

RESUMEN Los mapas de niveles ceráunicos de Cuba hasta el cierre del periodo en el año 2010 fueron realizados teniendo en cuenta solo la información que aportan las observaciones de código de estado de tiempo presente, debido a los faltantes de información y los sesgos que en el cálculo de los parámetros esto puede ocasionar. El objetivo del presente trabajo es evaluar el aporte que al número de observaciones con tormenta y número promedio anual de días con tormenta hacen los registros de código de estado de tiempo pasado y comparar con los obtenidos utilizando solo el código de estado de tiempo presente. Como parte del trabajo se busca el periodo más adecuado para realizar la comparación, se homogenizan desde el punto de vista de lo completo de la información los registros de tiempo presente y pasado para 68 estaciones meteorológicas del país y se determinan parámetros estadísticos como el coeficiente de Pearson, la Prueba F de Snedecor - Fisher para comparar las varianzas, la prueba t de Student para comparar las medias y la prueba de intervalos de confianza para una regresión lineal simple. El análisis sugiere que el periodo más óptimo para el trabajo es el 2005 - 2016 y que el uso de los registros de tiempo pasado tanto para el cálculo del por ciento de ocurrencia, como del número promedio anual de días con tormenta marca una diferencia significativa con respecto a usar solo tiempo presente.

ABSTRACT Until the period ending in 2010, keraunic levels maps in Cuba were made taking into account only information from present weather code reports, due to the lack of information regarding past weather codes and the bias this could cause in the calculus of parameters. The aim of this work is to evaluate the contribution of past weather code reports to the number of storm observations and the yearly average of days with storms and compare these figures to those obtained with only present weather codes reports. As part of the work the most suitable period of time for the comparison is sought, present and past weather codes series are homogenized, from the point of view of information completeness, for 68 ground stations all over the Country and statistics such as the Pearson coefficient, the F test from Snedecor - Fisher to compare variances and Student T for means comparison are performed, as well as the trust interval for a simple linear regression. The analysis yields that the most optimum interval is 2005 - 2016 and that the use of past and present weather codes introduces a significant difference with regard to using only present weather codes registers in both the occurrence percent and the number of days with storms.

Potencial agroclimático para la utilización del riego en la parroquia Chuquiribamba, Loja, Ecuador

RESUMEN Se partió de las condiciones existentes en la parroquia Chuquiribamba, perteneciente a la provincia de Loja, Ecuador, donde la agricultura se desarrolla en pequeñas parcelas que en promedio constan de una hectárea por unidad productiva. Los productos predominantes son los cultivos de ciclo corto como las legumbres, hortalizas, plantas aromáticas, plantas medicinales y plantas ornamentales, los que son cultivados con miras a ser comercializados en el mercado local. Se utilizaron los datos obtenidos en la Región Sur de Ecuador de la precipitación y evapotranspiración de referencia en trabajos anteriores. Se obtuvieron los valores de la diferencia y sus estadígrafos principales entre la precipitación y la evapotranspiración de referencia para 32001 puntos ubicados en la parroquia Chuquiribamba, que además permitió confeccionar los mapas de estas diferencias, que permiten determinar las zonas con déficit de agua para los cultivos en los diferentes meses del año.

ABSTRACT It was based on the conditions existing in the parish of Chuquiribamba, belonging to the province of Loja, Ecuador, where agriculture takes place in small places that on average consist of one hectare per productive unit. The predominant products are short-cycle crops such as legumes, vegetables, aromatic plants, medicinal plants and ornamental plants, which are cultivated with a view to being marketed on the local market. Data obtained in Ecuador's Southern Region of precipitation and reference evapotranspiration in previous work were used. The values of the difference and their main statesmen were obtained between precipitation and reference evapotranspiration for 32001 points located in Chuquiribamba parish, which also allowed to make the maps of these differences, which determine water-deficit areas for crops in different months of the year.

Caracterización de los huracanes del Atlántico Norte que han afectado las provincias de Artemisa, La Habana y Mayabeque entre 1791 y 2018

RESUMEN Las provincias de Artemisa, La Habana y Mayabeque están ubicadas en la región del país de alta frecuencia de afectación por huracanes. Es necesario estar preparados para afrontar sus impactos destructivos ya que los mismos ocasionan grandes desastres naturales, pérdidas de vidas humanas y de cuantiosos recursos materiales y económicos. Por ello se presenta un estudio acerca de la climatología y caracterización de los huracanes que han afectado directa o indirectamente dichas provincias.

ABSTRACT The provinces of Artemisa, Havana and Mayabeque are located in the region of the country of high frequency affected by hurricanes. It is necessary to be prepared to face their destructive impacts since they cause great natural disasters, loss of human lives and substantial material and economic resources. Therefore, this study is presented about the weather and characterization of hurricanes that have directly or indirectly affected these provinces.

¿Resulta imprescindible la modelación probabilística de derrames de petróleo en la Zona Económica Exclusiva de Cuba?

RESUMEN Este artículo muestra un ejercicio de modelación de derrames hipotéticos de hidrocarburos en la porción noroccidental de la Zona Económica Exclusiva de Cuba para señalar al lector la importancia y la necesidad de la modelación probabilística en medio de la compleja dinámica de los sistemas meteorológicos y oceánicos presentes en dicha región, los cuales gobiernan en el movimiento de las manchas de petróleo. Para este ejercicio es empleado el modelo lagrangiano de pronóstico de deriva de petróleo PETROMAR-3D. Se analiza la trayectoria del derrame y su recalo en las costas a través de escenarios de las temporadas invernal y ciclónica respectivamente, además se simula un derrame de un escenario de evento extremo (el huracán Irma). Se introduce un nuevo enfoque, basado en la dirección del movimiento de la mancha en las primeras 24 horas, para el análisis de la relación entre las trayectorias y el recalo de las manchas de hidrocarburos en las costas.

ABSTRACT This article shows a modeling exercise of hypothetical oil spills in the northwestern portion of the Exclusive Economic Zone of Cuba to indicate to the reader the importance and the need for probabilistic modeling amid the complex dynamics of the meteorological and oceanic systems present in that region, which governs the movement of oil slicks. The PETROMAR-3D oil drift forecast lagrangian model is used for this exercise. The trajectory of the spill and its fate to the coast are analyzed through winter and cyclonic seasons scenarios respectively, in addition a spill of an extreme event scenario (Hurricane Irma) is simulated. A new approach is introduced, based on the direction of slick movement in the first 24 hours, for the analysis of the relationship between the trajectories and the fate of hydrocarbon slicks to the coasts.

Comparación de diferentes índices bioclimáticos en Cuba

RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo comparar diferentes índices bioclimáticos en las condiciones de Cuba y determinar su relación con las variables meteorológicas involucradas. Para esto se calculan varios índices bioclimáticos de confort térmico (Temperatura Efectiva, Temperatura Efectiva Equivalente, Heat Index, Humidex, Temperatura Aparente, Windchill, Temperatura Efectiva Estándar, Temperatura fisiológica efectiva y el Índice Térmico Universal del Clima) utilizando los datos trihorarios de 6 estaciones meteorológicas. Se analizan las relaciones estadísticas entre estos y las principales variables meteorológicas que intervienen en su cálculo, así como las diferencias de estos con la temperatura ambiente. Los índices complejos estudiados representaron muy bien el estímulo de la radiación solar en las sensaciones térmicas en Cuba. La comparación entre índices complejos y empíricos en Cuba mostró las mayores relaciones estadísticas entre el Índice Térmico Universal del Clima y la Temperatura Efectiva Equivalente, aunque este último representa mejor las sensaciones térmicas bajo ambientes húmedos confirmando su uso adecuado el país. Las temperaturas efectivas obtenidas por cada índice estudiado difieren en mayor o menor medida entre ellas y la temperatura ambiente real por lo que estos valores no son realmente importantes para el usuario sino la clasificación de la sensación térmica y su influencia en las personas.

ABSTRACT This paper aims to compare different bioclimatic indices in the conditions of Cuba and determine their relationship with the meteorological variables involved. For this, several bioclimatic indexes of thermal comfort are calculated (Effective Temperature, Equivalent Effective Temperature, Heat Index, Humidex, Apparent Temperature, Windchill, Standard Effective Temperature, Effective Physiological Temperature and the Universal Thermal Climate Index) using the tri-hour meteorological data of six stations. The statistical relationships between these and the main meteorological variables that are involved in their calculation are analyzed, as well as their differences with the ambient temperature. The complex indices studied represented very well the stimulation of solar radiation in thermal sensations in Cuba. The comparison between complex and empirical indices in Cuba showed the greatest statistical relationships between the Universal Thermal Climate Index and the Equivalent Effective Temperature, although the last one best represents thermal sensations under humid environments confirming its proper use it the country. The effective temperatures obtained by each index studied differ between them and the real ambient temperature, so these values are not really important for the user but the classification of the thermal sensation and its influence on people.

Caracterización de la marcha anual de las tormentas con registros de tiempo presente y pasado

RESUMEN Conocer las épocas del año con mayor actividad de tormenta es una información que permite diseñar actividades que contengan protección contra descargas tanto para la salvaguarda de las personas como de recursos económicos. El objetivo del presente trabajo es caracterizar la marcha anual de la frecuencia de ocurrencia de observaciones con tormenta y del número promedio de días con tormenta para todas las estaciones meteorológicas de Cuba a partir de los registros de código de estado de tiempo presente y pasado. La base de información para el estudio la constituyen los registros de código de estado de tiempo presente y pasado para 68 estaciones meteorológicas del territorio cubano, en el periodo 2005 - 2016 y las diferencias entre las marchas de cada estación se establecerán mediante técnicas de análisis de cluster. El por ciento de ocurrencia promedio de observaciones con tormenta para todas las estaciones de Cuba muestra máximos de ocurrencia cercanos al 20% del total de observaciones en los meses de verano y con máximos absolutos para agosto y septiembre. Por su distribución las marchas anuales de por ciento de ocurrencia presentan dos comportamientos, uno que muestra máximos en julio y agosto característico de la mitad occidental del país y otro con máximo absoluto en septiembre característico de la mitad oriental. Las marchas anuales del número promedio anual de días y por ciento de ocurrencia de observaciones con tormenta son similares, con valores máximos en verano entre junio y septiembre.

ABSTRACT The knowledge of the yearly periods with higher thunderstorms activity allows to enable proper protection schemes on activities and facilities for the safeguard of both human lives and material resources. The aim of the current work is the characterization of the annual course of the frequency of occurrence of thunderstorms observations and the yearly average of days with storm reports for all meteorological stations in Cuba, based on present and past weather code reports. The information base is, thus, the present and past weather codes reports for 68 stations over the Cuban territory for the period 2005 - 2016. Stations are grouped according to the similarities of their yearly courses by means of a cluster analysis. The average percent of occurrence of thunderstorms observations for all stations shows maximum values of about 20% of all observations in the summer months with absolute maximums for August and September. The yearly courses of percents of occurrence show two main behaviors, one that has its maximum value in July and August, characteristic of the western part of the Country and other with an absolute maximum in September, which is more frequent in the Eastern part. The yearly courses of frequent of observations and number of days with thunderstorm reports are similar, with maximum values in summer between June and September.

Breve resumen de la temporada invernal 2018-2019

RESUMEN En este trabajo se describen las principales características de la temporada invernal 2018-2019. Para el análisis de esta temporada invernal se utilizó la información recibida de los resúmenes de frentes fríos (FF) de cada uno de los centros meteorológicos provinciales, los que fueron afectados por esos sistemas, así como los datos cronológicos sobre los frentes fríos del archivo del Centro de Pronósticos del Instituto de Meteorología. La temporada invernal 2018-2019 se inició el día 28 de octubre de 2018 con la llegada a Cuba del primer frente frío y se extendió hasta el 20 de abril de 2019, día en que afectó el FF número 18, último de esta temporada invernal. Esta temporada invernal fue clasificada como cercana a lo normal con relación al valor climático (19 FF por temporada), González (1999). Por primera vez en 23 años llegó un frente frío clasificado como fuerte a la provincia de Pinar del Río (Frente Frío No. 12). También se aborda el análisis de la temperatura superficial del mar en el Pacífico ecuatorial y su incidencia en el comportamiento de la temporada invernal 2018-2019. Se destacan los campos de viento y de temperatura asociados a los frentes fríos que afectaron al archipiélago cubano.

ABSTRACT This work described the main characteristics of the 2018-2019 winter season. For the analysis of this winter season we used the information received from the cold fronts summaries of each of the provincial meteorological centers, which were affected by those systems, as well as the chronological data on the cold fronts of the Forecast Center archive of the Institute of Meteorology. The winter season 2018-2019 began on October 28, 2018 with the arrival in Cuba of the first cold front and extended until April 20, 2019, the day that affected the cold front number 18, the last of this winter season. This winter season was classified as normal in relation to climate value (19 FF per season), González (1999). For the first time in 23 years a cold front classified as strong came to the province of Pinar del Río (Cold Front No. 12). The analysis of the sea surface temperature in the equatorial Pacific and its incidence on the behavior of the 2018-2019 winter season is also discussed. It highlights the wind and temperature fields associated with the cold fronts that affected the Cuban territory.