Variabilidad espacio-temporal de la lluvia en los Andes tropicales y la Amazonia a partir de conceptos de escalamiento y teoría de la información

Abstract

Resumen: En este trabajo se examina la sensibilidad a la cantidad de registros disponibles de diversos parámetros de escalamiento temporal en series de precipitación ubicadas en el Valle de Aburrá y San Nicolás. Se observan leyes potenciales asociadas a la entropía de Shannon y la cantidad de ceros para diferentes intervalos de agregación. Se estudian los patrones de escalamiento espacial en tormentas intensas dentro de Sistemas Convectivos de Meso-escala según la Misión para la Medición de la Lluvia Tropical (TRMM) durante 2003-2010 mediante métodos como (i) el Espectro de Potencias Isotrópico Fourier 2D,(ii) el Análisis de Escalamiento de Momentos (AEM) y (iii) la Función de q-Entropía Espacial Generalizada, este último, método novedoso en análisis de multi-escala de la lluvia. Los resultados sugieren diferencias en la dinámica de los eventos ocurridos sobre el océano y sobre el continente. Se utiliza la entropía de Shannon, la Función de q-Entropía Generalizada y la relación entropía contra momentos estadísticos con datos de precipitación amazónica obtenida durante la campaña de mediciones WETAMC/LBA. Los resultados sugieren una relación entre la física de los procesos responsables de la lluvia, su dinámica espacial y los estadísticos de la teoría de la información. Finalmente, la relación potencial entre la entropía y los momentos estadísticos de tercer y cuarto orden (asimetría y curtosis) conectan las propiedades espacio-temporales de la lluvia con características de convección, transporte e intermitencia en flujos turbulentos

Abstract: This work examines the sensitivity to the record lengths available in different temporal scaling parameters in rainfall series in the Aburrá Valley and San Nicolás Plateau. Power laws are observed associated with Shannon’s entropy, and the amount of zeroes, for different intervals of aggregation, We study the spatial scaling patterns in intense storms within convective systems Meso-scale in the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) during 2003-2010 using methods such as (i) the isotropic Fourier power spectrum 2D, (ii) the moment-scaling analysis and (iii) Spatial Generalized q-Entropy Function, the latter is one novel method in analysis of multi-scale spatial rainfall. The results suggest differences in the dynamics of the events over the ocean and the continent. It uses the Shannon’s entropy, the q-Entropy Function and relationship entropy versus statistical moments to study patterns of spatio-temporal scaling in Amazon precipitation information obtained during the measurement campaign WETAMC/ LBA. The results suggest a relationship between the physics of the processes responsible for the rain, their spatial dynamics and statistical information theory. Finally, are found power laws between Shannon’s entropy and statistical moments (Skewness and Kurtosis) connecting the spatio-temporal properties of rainfall with characteristics like convection, transport and intermittency in turbulent flows