Modelado numérico y estadístico de la componente meteorológica del nivel del mar a escala regional y global

Abstract

RESUMEN: El objetivo general de esta tesis se centra en profundizar en el conocimiento de una de las variables que determinan el nivel del mar: la marea meteorológica. La marea meteorológica se define como la componente del nivel del mar que varía debido al efecto que los gradientes de presión y la tensión del viento ejercen sobre la superficie del mar. En esta tesis, el estudio de la marea meteorológica se aborda desde distintas perspectivas, incluyendo el modelado numérico, el modelado estadístico y el análisis de los eventos extremos. En primer lugar, se ha utilizado un modelo numérico para simular la marea meteorológica en un área que cubre todo el Mediterráneo y la región Atlántica de la Península Ibérica, incluyendo las Islas Canarias. Se han desarrollado dos bases de datos de alta resolución utilizando dos forzamientos atmosféricos distintos, lo que ha permitido estimar la sensibilidad del modelo a la resolución del forzamiento. Los resultados de estas simulaciones se han validado con datos de mareógrafos y con medidas de altímetro a lo largo de todo el dominio espacial. A partir de los resultados obtenidos también se ha estimado la variabilidad de la marea meteorológica en términos de estacionalidad y tendencias de largo plazo. En un siguiente paso, se ha utilizado una de las bases de datos anteriormente descritas para caracterizar los eventos extremos. Los valores extremos se han seleccionado utilizando el método de excedencias sobre un umbral y a continuación se ha aplicado un modelo estadístico para valores extremos dependiente del tiempo. Esto ha permitido estimar las tendencias de largo plazo en la magnitud, la duración y la frecuencia de los eventos extremos de marea meteorológica. Así mismo, también se ha calculado el nivel asociado al periodo de retorno de 50 años y la sensibilidad de la marea meteorológica a la Oscilación del Atlántico Norte. Por último, se ha estimado la marea meteorológica desde un punto de vista estadístico. El modelado numérico requiere un gran esfuerzo a nivel de computación y por tanto, cuando la zona de estudio o el periodo de tiempo que se quiere simular es grande, una opción más eficiente es utilizar el modelado estadístico. Para ello, se ha utilizado un modelo de regresión lineal multivariado que permite obtener la relación entre los campos de presión atmosféricos y la marea meteorológica. De esta forma, es posible reconstruir estadísticamente los niveles de marea meteorológica a partir de una base de datos atmosférica global que comienza a finales del siglo XIX (20th Century Reanalysis). De acuerdo con el objetivo general de esta tesis, el estudio de la marea meteorológica desde distintos puntos de vista ha contribuido a un mejor entendimiento de esta componente del nivel del mar, aportando nuevos datos sobre sus características a distintas escalas espaciales y temporales.

ABSTRACT: Lastly, the atmospheric surge was estimated from a statistical point of view. The numerical modelling requires a high computational effort, and hence, when the time coverage or the spatial extent under study is large, a different approach should be considered. A multivariate regression model was used to statistically reconstruct the surge levels from the 20th Century Reanalysis. This is done by finding the relationship between the atmospheric fields (mean sea level pressures) and the surge. This statistical simulation allowed us to developed a global atmospheric surge database that covers the period from the end of the XIX century to the present. According to the general objective of this thesis, the study of the atmospheric surge from these different viewpoints, contributed to a better understanding of this sea level component, giving insights of their characteristics at different temporal and spatial scales, and also about the advantages and shortcomings of the different simulation methods.