Contribuciones al estudio del total de ozono en columna sobre la Península Ibérica mediante técnicas estadísticas y de soft-computing

Resumen

En esta tesis doctoral se propone una revisión de los diferentes métodos de categorización de la variabilidad del ozono en columna sobre la Península Ibérica que avanza sobre la utilidad de nuevos métodos recientemente probados. El ozono en un gas extremadamente importante en la atmósfera por su papel en la modulación de la radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra. La inyección de sustancias destructoras de dicho gas en la atmósfera llevó a la necesidad de elaborar un protocolo internacional (el Protocolo de Montreal) para regular inicialmente y prohibir finalmente las sustancias que originan, entre otros efectos, el agujero de ozono de la Antártida. Como se verá en este trabajo, los niveles de ozono en la estratosfera están muy relacionados con factores dinámicos y termodinámicos que, a su vez, caracterizan las variaciones y cambios en el clima. Por ello, estudiar las variaciones de ozono conlleva estudiar la variabilidad climática y viceversa. En este trabajo, se ha comenzado por estudiar las series de Total de Ozono en columna mediante herramientas simples para realizar una caracterizacion básica del fenómeno y conocer los rasgos grandes de su variabilidad. Seguidamente se han aplicado otros métodos más sofisticados como las modelos lineales de regresión múltiple, funciones Kernel, las herramientas de agrupación en conjuntos (clusters) y los modelos autorregresivos de media móvil, con estas herramientas se ha demostrado que los valores promedio de ozono variaban en el trascurso de tres décadas y también lo hacen las relaciones estadísticas con otras variables atmosféricas. Como ejemplo de singularidad, el periodo 1991-1993, registró valores mínimos notablemente inferiores debido sobre todo, a la ocurrencia de la erupción volcánica del Monte Pinatubo en junio de 1991. Como contribución al estudio de las características de las observaciones tomadas mediante diferentes instrumentos, se han realizado diferentes comparaciones entre observaciones de Total de Ozono en Columna y datos obtenidos en tierra mediante espectrofotómetros Brewer. Se ha encontrado un nuevo método para clasificar los dias de verano sobre Madrid, según las mediciones de radiación solar y nubosidad, y se ha aplicado este método para mejorar las comparaciones entre datos de sensores a bordo de diferentes satélites y datos de Brewer, pudiéndose encontrar interesantes conclusiones acerca del comportamiento de los algoritmos de recuperación del dato de dichos instrumentos a bordo de los satélites. Finalmente, en este trabajo se han aplicado Técnicas de Computación Avanzada tales como Redes Neuronales, Programación Evolucionante y Bancos de Redes Neuronales para mejorar la caraterización y la predicción de las series de TOC con buenos resultados tal y como se mostrará en la parte final de la Tesis, en donde se muestran las posibilidades de estas técnicas en la obtención de modelos que relaciones el Total de Ozono en Columna con diferentes variables atmosféricas termodinámicas y con diferentes índices climáticos.