Revista de Matemática: Teoría y Aplicaciones ISSN Impreso: 1409-2433 ISSN electrónico: 2215-3373

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Análisis de los conglomerados de precipitación y sus cambios estacionales sobre América Central para el período 1976-2015
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Palabras clave

Central America
precipitation
cluster analysis
trend analysis
unsupervised machine learning
gap statistic
climate variability
América Central
precipitación
análisis de conglomerados
aprendizaje automatizado
estadístico de brecha
análisis de tendencias
variabilidad climática

Cómo citar

Maldonado, T., Alfaro, E. J., & Hidalgo, H. G. (2021). Análisis de los conglomerados de precipitación y sus cambios estacionales sobre América Central para el período 1976-2015. Revista De Matemática: Teoría Y Aplicaciones, 28(2), 337–362. https://doi.org/10.15517/rmta.v28i2.42322

Resumen

La ubicación geográfica de América Central juega un papel importante en la descripción de la variabilidad climática de la región. Está rodeado por dos grandes masas de agua, el Pacífico Tropical del Este en el lado occidental y el Mar Caribe en el lado oriental. La región es sensible al efecto de los sistemas dinámicos tanto a gran escala como a escala regional que actúan en sus proximidades, siendo la topografía el principal modulador local de la variabilidad en la región. Para tener en cuenta esta variabilidad climática espacial se utilizaron 57 estaciones meteorológicas con datos diarios de precipitación en América Central para el periodo 1976-2015. Se definieron índices mensuales para describir cuánto y cómo llueve: acumulado total mensual (ACU), cantidad de días con lluvia (DCP), porcentaje de días que no sobrepasan el percentil 20 (extremos secos), y el porcentaje de días que exceden el percentil 80 (extremos húmedos). Por medio de técnicas de aprendizaje automatizado (análisis de conglomerados) se estimaron un número óptimo de grupos para cada variable. La optimización se realizó utilizando el estadístico de brecha. Se encontró un patrón de grupos localizados principalmente en la vertiente Pacífico y Caribe, mientras que en todas las variables se identificó un grupo localizado en la región del Caribe de Costa Rica. Al analizar los cambios en los 40 años de análisis, no se encontraron cambios ni tendencias significativos en las escalas de tiempo mensual estacional y anual ni a nivel de estación, grupal ni regional.

https://doi.org/10.15517/rmta.v28i2.42322
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E. Aguilar, T.C. Peterson, P.R. Obando, R. Frutos, J.A. Retana, M. Solera,..., R. Mayorga, Changes in precipitation and temperature extremes in Central America and northern South America, Journal of Geophysical Research: Atmospheres (2005), 1961–2003. Doi: 10.1029/2005JD006119

E.J. Alfaro, Some characteristics of the annual precipitation cycle in Central America and their relationships with its surrounding tropical oceans, Tópicos Meteorológicos y Oceanográficos 9(2002), no. 2, 88–103. Doi: 10669/15428

E. Alfaro, L. Cid, Ajuste de un modelo VARMA para los campos de anomalías de precipitación en Centroamérica y los índices de los océanos Pacífico y Atlántico Tropical, Atmósfera 12(1999), no. 4, 205–222. Doi: 10669/15236

E. Alfaro, F. Soley, Ajuste de un modelo VAR como predictor de los campos de anomalías de precipitación en Centroamérica, Rev. Mate. Teor. Aplic. 8(2001), no. 1, 99–116. Doi: 10.15517/RMTA.V8I1.199

M. Alfaro-Córdoba, H.G. Hidalgo, E.J. Alfaro, Aridity trends in Central America: A spatial correlation analysis, Atmosphere 11(2020), no. 4, 427. Doi: 10.3390/atmos11040427

J.A. Amador, A climatic feature of the tropical Americas: The trade wind easterly jet, Tópicos Meterológicos y Oceanográficos 5(1998), no. 2, 91–102. Doi: 10669/76623

J.A. Amador, The intra–Americas sea low–level jet: Overview and future research. Annals of the New York Academy of Sciences 1146(2008), no. 1, 153–188. Doi: 10.1196/annals.1446.012

J.A. Amador, A.M. Durán-Quesada, E.R. Rivera, G. Mora, F. Sáenz, B. Calderón, N. Mora, The easternmost tropical Pacific. Part II: Seasonal and intraseasonal modes of atmospheric variability, Revista de Biología Tropical 64(2016), no. 1, S23–S57. Doi: 10.15517/RBT.V64I1.23409

J.A. Amador, E.R. Rivera, A.M. Durán-Quesada, G. Mora, F. Sáenz, B. Calderón, N. Mora, The easternmost tropical Pacific. Part I: A climate review, Revista de Biología Tropical 64(2016), no. 1, S1–S22. Doi: 10.15517/RBT.V64I1.23407

J.A. Amador, E.J. Alfaro, O.G. Lizano, V.O. Magaña, Atmospheric forcing of the eastern tropical Pacific: A review, Progress in Oceanography 69(2006), no. 2-4, 101–142. Doi: 10.1016/j.pocean.2006.03.007

T.G. Anderson, K.J. Anchukaitis, D. Pons, M. Taylor, Multiscale trends and precipitation extremes in the Central American Midsummer Drought, Environmental Research Letters 14(2019), no. 12, 124016. Doi: 10.1088/1748-9326/ab5023

T. Calinski, J. Harabasz, A dendrite method for cluster analysis, Communications in Statistics 3(1974), no. 1, 1–27. Doi: 10.1080/03610927408827101

R. Fuentes-Franco, E. Coppola, F. Giorgi, E.G. Pavia, G.T. Diro, F. Graef, Inter-annual variability of precipitation over Southern Mexico and Central America and its relationship to sea surface temperature from a set of future projections from CMIP5 GCMs and RegCM4 CORDEX simulations, Climate Dynamics 45(2015), 425–440. Doi: 10.1007/s00382-014-2258-6

F. Giorgi, Climate change hot-spots, Geophysical Research Letters 33(2006), no. 8, L08707. Doi: 10.1029/2006GL025734

Y. Gotlieb, P.M. Pérez-Briceño, H.G. Hidalgo, E.J. Alfaro, The Central American Dry Corridor: A consensus statement and its background, “Yu’am” Revista Mesoamericana de Biodiversidad y Cambio Climático 3(2019), no. 5, 42–51.

H. S. Guillén-Oviedo, L. Cid-Serrano, E.J. Alfaro-Martínez, Comparison of parameters of the generalized extreme value distribution associated with extreme rainfall events in Central America, Uniciencia 34(2020), no. 1, 111–128. Doi: 10.15359/ru.34-1.7

J.A. Hartigan, Clustering Algorithms, John Wiley & Sons, New York, 1975.

J.A. Hartigan, M.A. Wong, Algorithm AS 136: A k-means clustering algorithm. Journal of the Royal Statistical Society, Series C (Applied Statistics) 28(1979), no. 1, 100-108. Doi: 10.2307/2346830

C. Hennig, M. Meila, F. Murtagh, R. Rocci, Handbook of Cluster Analysis, 1era Ed. Chapman & Hall, London, 2015. Doi: 10.1201/b19706

H. Hidalgo, E. Alfaro, B. Quesada-Montano, Observed (1970-1999) climate variability in Central America using a high-resolution meteorological dataset with implication to climate change studies, Climatic Change 141(2017), 13–28. Doi: 10.1007/s10584-016-1786-y

H.G. Hidalgo, E.J. Alfaro, J.A. Amador, A. Bastidas, Precursors of quasidecadal dry-spells in the Central America Dry Corridor, Clim. Dyn. 53(2019), 1307–1322. Doi: 10.1007/s00382-019-04638-y

H.G. Hidalgo, J.A. Amador, E.J. Alfaro, B. Quesada, Hydrological climate change projections for Central America, Journal of Hydrology 495(2013), 94–112. Doi: 10.1016/j.jhydrol.2013.05.004

H.G. Hidalgo, A.M. Durán-Quesada, J.A. Amador, E.J. Alfaro, The Caribbean low level jet, the inter-tropical convergence zone and precipitation patterns in the intra Americas sea: a proposed dynamical mechanism, Geogr. Ann. Series A Phys. Geogr. 97(2015), no. 1, 41–59. Doi: 10.1111/geoa.12085

P.A. Imbach, B. Locatelli, L.G. Molina, P. Ciais, P.W. Leadley, Climate change and plant dispersal along corridors in fragmented landscapes of Mesoamerica, Ecology and Evolution 3(2013), no. 9, 2917–2932. Doi: 10.1002/ece3.672

P. Imbach, M. Beardsley, C. Bouroncle, C. Medellin, P. Läderach, H. Hidalgo,...,C.I. Donatti, Climate change, ecosystems and smallholder agriculture in Central America: an introduction to the special issue, Climatic Change 141(2017), 1–12. Doi: 10.1007/s10584-017-1920-5

P.D. Jones, C. Harpham, I. Harris, C.M. Goodess, A. Burton, A. CentellaArtola,..., T. Baur, Long-term trends in precipitation and temperature across the Caribbean, International Journal of Climatology 36(2016), no. 9, 3314-3333. Doi: 10.1002/joc.4557

A. Kassambara, Practical Guide to Cluster Analysis in R: Unsupervised Machine Learning (Vol. 1), STHDA, 2017. https://www.amazon.com/-/es/Mr-Alboukadel-Kassambara/dp/1542462703

V. Magaña, J.A. Amador, S. Medina, The midsummer drought over Mexico and Central America, Journal of Climate 12(1999), no. 6, 1577–1588. Doi: 10.1175/1520-0442(1999)012<1577:TMDOMA>2.0.CO;2

T.J. Maldonado, E.J. Alfaro, H.G. Hidalgo, A review of the main drivers and variability of Central America’s Climate and seasonal forecast systems, Revista de Biología Tropical 66(2018), no. 1, S153–S175. Doi: 10.15517/RBT.V66I1.33294

T. Maldonado, E. Alfaro, B. Fallas, L. Alvarado, Seasonal prediction of extreme precipitation events and frequency of rainy days over Costa Rica, Central America, using canonical correlation analysis, Adv. Geosci. 33(2013), 41–52. Doi: 10.5194/adgeo-33-41-2013

T. Maldonado, E. Alfaro, A. Rutgersson, J.A. Amador, The early rainy season in Central America: The role of the tropical North Atlantic SSTs, Int. J. Climatol. 37(2017), no. 31, 3731–3742. Doi: 10.1002/joc.4958

T. Maldonado, A. Rutgersson, E. Alfaro, J. Amador, B. Claremar, Interannual variability of the midsummer drought in Central America and the connection with sea surface temperatures, Adv. Geosci. 42(2016), 35–50. Doi: 10.5194/adgeo-42-35-2016

T. Maldonado, A. Rutgersson, R. Caballero, F.S.R. Pausata, E. Alfaro, J. Amador, The role of the meridional sea surface temperature gradient in controlling the Caribbean low-level jet, J. Geophys. Res. Atmos. 122(2017), 5903–5916. Doi: 10.1002/2016JD026025

G.W. Milligan, M.C. Cooper, An examination of procedures for determining the number of clusters in a data set, Psychometrika 50(1985), no. 2, 159–179. Doi: 10.1007/BF02294245

R. Mojena, Hierarchical grouping methods and stopping rules: an evaluation, The Computer Journal 20(1977), no. 4, 359–363. Doi:10.1093/comjnl/20.4.359

L.E. Quesada-Hernández, O.D. Calvo-Solano, H.G. Hidalgo, P.M. PérezBriceño, E. J. Alfaro, Dynamical delimitation of the Central America Dry Corridor (CADC) using drought indices and aridity values, Progress in Physical Geography 43(2019), no. 5, 627–642. Doi: 10.1177/0309133319860224

T.S. Stephenson, L.A. Vincent, T. Allen, C.J. Van Meerbeeck, N. McLean, T.C. Peterson,..., A.R. Trotman, Changes in extreme temperature and precipitation in the Caribbean region, 1961-2010, International Journal of Climatology 34(2014), no. 9, 2957–2971. Doi: 10.1002/joc.3889

M.A. Taylor, E.J. Alfaro, The climate of Central America and the Caribbean, in: J.E. Oliver (Ed.), Encyclopedia of World Climatology, Springer Netherlands, Dordrecht, 2005, pp. 183–189. Doi: 10.1007/1-4020-3266-837

R. Tibshirani, G. Walther, T. Hastie, Estimating the number of clusters in a data set via the gap statistic, Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Statistical Methodology) 63(2001), no. 2, 411–423. Doi: 10.1111/1467 9868.00293

D.S. Wilks, Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, 4ta Ed. Academic Press, Oxford, 2019. https://www.elsevier.com/books/statisticalmethods-in-the-atmospheric-sciences/wilks/978-0-12-815823-4

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