Temperature and precipitation trend analysis for the department of Caldas (Colombia), using wavelets
Abstract
Climate change, understood as an alteration of the climate, due or not to human activity, added to climate variability, is a primary area of study at this time. This study was carried out with the objective of generating information on trends of the temperature and precipitation variables for the department of Caldas, Colombia, using the wavelets analysis technique. For this purpose, the Ideam stations, located in the territory, were selected for the periods 1971-2010, in the case of precipitation; and for the period 1981-2010, for temperature. The stations record data daily, which was transformed into monthly data, their trend was calculated by multi resolution analysis (MRA), selecting the Daubechies wavelet (dB5) with six levels of degradation. The analysis shows slow and increasing trends in precipitation for the fifteen stations analyzed. A similar result was obtained for minimum temperature. While, for maximum temperature, slow decreasing trends were recorded in one station. For comprehensive climate change management plans, it is recommended to monitor these trends, if possible with longer historical series, to identify signs of change and possible effects on the regional climate.
Downloads
References
Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo -pnud, Informe sobre Desarrollo Humano 2019. Más allá del ingreso, más allá de los promedios, más allá del presente: Desigualdades del desarrollo humano en el siglo XXI. Nueva York: Oficina del Informe sobre Desarrollo Humano del pnud, 2020. Disponible en http://hdr.undp.org/sites/default/files/hdr_2019_es.pdf
Consejo Nacional de Política Económica y Social (Conpes), "Política de Crecimiento Verde (Conpes 3934)", 2018. Disponible en https://colaboracion.dnp.gov.co/CDT/Conpes/Econ%C3%B3micos/3934.pdf
O. Ocampo, "El cambio climático y su impacto en el agro", Revista De Ingeniería, n.° 33, pp. 115-123, 2011. Doi: https://doi.org/10.16924/revinge.33.11
Redacción Medioambiente, "Así frenó la economía el fenómeno de El Niño", El Espectador, 2018 [En línea]. Disponible en: https://www.elespectador.com/noticias/medio-ambiente/asi-freno-la-economia-el-fenomeno-de-el-nino-articulo-803891 [Accedido: 06-Mar-2020].
Colprensa, "Por fenómeno de El Niño, ganaderos piden prórrogas para pago de créditos", La Patria, 2014 [En línea]. Disponible en: http://www.lapatria.com/nacional/por-fenomeno-de-el-nino-ganaderos-piden-prorrogas-para-pago-de-creditos-109841 [Accedido: 06-Mar-2020].
S. Turbay et al., "Adaptación a la variabilidad climática entre los caficultores de las cuencas de los ríos Porce y Chinchiná, Colombia", Investigaciones Geográficas, no. 85, pp. 95-112, 2015. Doi: https://doi.org/10.14350/rig.42298
G. Poveda et al., "Socio-environmental Vulnerability and Adaptation to Climate Change in the Coffee Growing Communities of the Central Andes of Colombia", En Vulnerability Studies in the Americas: Extreme Weather and Climate Change, P. Musseta and M. Hurlbert, Eds. Cambridge (MA): Cambridge Scholars Publishing, 2020, pp. 158-180.
P. Mussetta et al., "Vulnerabilidad al cambio climático. Dificultades en el uso de indicadores en dos cuencas de Colombia y Argentina", Empiria. Revista de Metodología de Ciencias Sociales, no. 36, p. 119-147, 2017. Doi: https://doi.org/10.5944/empiria.36.2017.17862
Ideam, pnud, dnpc-mads, "Resumen ejecutivo Tercera Comunicación Nacional de Colombia a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (cmnucc)". Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático. Bogotá, Colombia. 2017.
Intergovernmental Panel on Climate Change -ipcc. Summary for Policymakers. En: Global Warming of 1.5 °C. An ipcc Special Report on the Impacts of Global Warming of 1.5 °C above Pre-Industrial Levels and Related Global Greenhouse Gas Emission Pathways, in the Context of Strengthening the Global Response to the Threat of Climate Change, Sustainable Development, and Efforts to Eradicate Poverty. 2018. [V. Masson, P. Zhai, H. O. Pörtner, et al. (Eds.)]. World Meteorological Organization, Ginegra, Suiza, 32 pp. Disponible en https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/05/SR15_SPM_version_report_LR.pdf
J. L. Useros, "El cambio climático: sus causas y efectos medioambientales", Anales de la Real Academia de Medicina y Cirugía de Valladolid, vol. 50, pp. 71-98, 2012.
L. Alexander, et al. "Global Observed Changes in Daily Climate Extremes of Temperature and Precipitation", Journal of Geophysical Research, vol. 111, n.° 5, 2006. Doi: https://www.doi.org/10.1029/2005jd006290
M. Collins et al. "Long-term Climate Change: Projections, Commitments, and Irreversibility". En Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, T. F. Stocker et al. Eds. Cambridge (MA): Cambridge University Press, 2013, pp. 1029-1136. Doi: https://www.doi.org/10.1017/CBO9781107415324.024
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales -Ideam, "Escenarios de cambio climático - Ideam", Ideam.gov.co, 2020 [En línea]. Disponible en: http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/escenarios-cambio-climatico [Accedido: 06-May-2020].
K. Trenberth, "Changes in Precipitation with Climate Change", Climate Research, vol. 47, no. 1, pp. 123-138, 2011. Doi: https://doi.org/10.3354/cr00953
H. Shiogama et al., "Emission Scenario Dependency of Precipitation on Global Warming in the miroc3.2 Model", Journal of Climate, vol. 23, no. 9, pp. 2404-2417, 2010. Doi: https://doi.org/10.1175/2009JCLI3428.1
J. Corredor, "Análisis preliminar de precipitación máxima en Colombia", Ciencia e Ingeniería Neogranadina, vol. 17, no. 1, pp. 79-93, 2007. Doi: https://doi.org/10.18359/rcin.1087
J. Corredor y V. Peñaranda, "Identificación de los parámetros del modelo del número de curva y su incertidumbre mensual en la cuenca alta del río Bogotá", Ciencia e Ingeniería Neogranadina, vol. 22, no. 1, pp. 75, 2012. Doi: https://doi.org/10.18359/rcin.250
O. Castellanos-Domínguez, A. Fúquene-Montañez y D. Ramírez-Martínez, Análisis de tendencias: de la información hacia la innovación. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia, 2011.
E. Moreno-Sarmiento, "Predicción con series de tiempo y regresión", Panorama, vol. 2, no. 4, 2013. Doi: https://doi.org/10.15765/pnrm.v2i4.262
L. Castro y Y. Escobar, "Análisis de tendencia y homogeneidad de series climatológicas", Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente, 2010, n.° 9, p. 15-25.
A. Velasco-Rivera y M. Granados-Ortiz, "Tendencias e incidencia de los fenómenos macroclimáticos en la hidrología del alto y medio Magdalena", Ciencia e Ingeniería Neogranadina, vol. 16, no. 2, pp. 29-44, 2006. doi: https://doi.org/10.18359/rcin.1231
A. Araghi, M. Mousavi Baygi, J. Adamowski, J. Malard, D. Nalley and S. Hasheminia, "Using wavelet transforms to estimate surface temperature trends and dominant periodicities in Iran based on gridded reanalysis data", Atmospheric Research, vol. 155, pp. 52-72, 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2014.11.016
C. Torrence y G. Compo, "A Practical Guide to Wavelet Analysis", Bulletin of the American Meteorological Society, vol. 79, no. 1, pp. 61-78, 1998. Doi: https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<0061:APGTWA>2.0.CO;2
D. Nalley, J. Adamowski y B. Khalil, "Using discrete wavelet transforms to analyze trends in streamflow and precipitation in Quebec and Ontario (1954-2008)", Journal of Hydrology, vol. 475, pp. 204-228, 2012. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.09.049
N. Olivera, Wavelets de Haar y Daubechies y sus aplicaciones, Tesis de grado, Matemática Computacional, Universidad Jaume I, Castellón de la Plana, España, 2018. Disponible en http://hdl.handle.net/10234/177642
Ministerio de Tecnologías de la Información y Comunicaciones -MinTIC, "Datos Abiertos - Catalogo Estaciones Ideam", Datos.gov.co, 2020 [En línea]. Disponible en: https://www.datos.gov.co/Ambiente-y-Desarrollo-Sostenible/Catalogo-Estaciones-IDEAM/n6vw-vkfe. [Accedido: 06-Mar-2020].
A. Rahman, A. Anik, Z. Farhana, S. Devnath y Z. Ahmed, "Pattern Recognition of Rainfall Using Wavelet Transform in Bangladesh", Open Journal of Statistics, vol. 08, no. 01, pp. 134-145, 2018. Doi: https://doi.org/10.4236/ojs.2018.81009
Mathworks, "Border Effects- Matlab & Simulink-MathWorks América Latina", La.mathworks.com, 2020 [En línea]. Disponible en: https://la.mathworks.com/help/wavelet/ug/dealing-with-border-distortion.html [Accedido: 06-Mar-2020].
J. D. Pabón, "Cambio climático en Colombia: tendencias en la segunda mitad del siglo XX y escenarios posibles para el siglo XXI", Rev. Acad. Colomb. Cienc., vol. 36, n.° 139, pp. 262-278, 2012.
G. Hurtado, Análisis del comportamiento promedio y tendencias de largo plazo de las temperaturas mínimas medias para las regiones hidroclimáticas de Colombia. Bogotá: Ideam, 2012.
G. Hurtado, Análisis del comportamiento promedio y tendencias de largo plazo de la temperatura máxima media para las regiones hidroclimáticas de Colombia, Bogotá: Ideam, 2012.
E. P. Pérez, V. H. Ramírez y A. J. Peña, "Variabilidad espacial y temporal de la temperatura del aire en la zona cafetera colombiana", Investigaciones Geográficas, Boletín del Instituto de Geografía, vol. 89, n.° 2016, pp. 23-40, 2016. Doi: https://doi.org/10.14350/rig.38707
O. L. Ocampo-López, J.J. Vélez-Upegui, T. Forero-Hernández y J.P. Marín-Salazar, "Análisis de tendencias climáticas on RClimdex en el departamento de Caldas Colombia", Sci. T., vol. 25, n.° 04, pp. 595-603, 2020.
R. Mayorga, G. Hurtado y H. Benavides, "Evidencias de cambio climático en Colombia con base en información estadística", Nota Técnica Ideam, Bogotá, 2011.
O. Ocampo, Modelación hidrológica y agronómica de los efectos del cambio y la variabilidad climática en la producción cafetera de Caldas, Tesis doctoral, Ingeniería Línea Automática, Universidad Nacional de Colombia, Manizales Colombia, 2018. Disponible en https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63694 [Accedido: 05-May-2021].
E. Hernández-Leal, N. Duque-Méndez y J. Moreno-Cadavid, "Generación de pronósticos para la precipitación diaria en una serie de tiempo de datos meteorológicos", Ingenio Magno, vol. 7, n.° 1, pp. 144-155, 2006 http://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/ingeniomagno/article/view/1172
Corporación Autónoma de Caldas -Corpocaldas, "Corpocaldas -Cambio Climático -Agendas Climáticas Municipales", Corpocaldas.gov.co, 2019 [En línea]. Disponible en: http://www.corpocaldas.gov.co/dynamic_page.aspx?p=1598. [Accedido: 10-Jun-2020].
