Comparación de mediciones convencionales y automáticas de temperatura: procedimientos metodológicos y casos de estudio

Abstract

El Servicio Meteorológico Nacional de Argentina (SMN) se encuentra en proceso de automatización de su red de estaciones. Se están realizando mediciones automáticas y manuales en paralelo de distintas variables, las cuales deben ser contrastadas para determinar los efectos del cambio de instrumental. El presente trabajo aborda esta temática y describe los procedimientos estadísticos que utiliza el SMN para la comparación y la caracterización estadística de las series de temperatura horaria, y de temperatura máxima, mínima y media diaria. Dichos procedimientos incluyen la identificación de sesgos, la aplicación de tests de hipótesis y el análisis de presencia de tendencias y periodicidades en las series de las diferencias, junto con el de frecuencia estacional de eventos (“frío extremo”, “frío”, “medio”, “cálido” y “cálido extremo”). Los estudios se llevaron a cabo considerando el período completo de datos y desagregando la información en escalas mensual y estacional. Aquí se muestran los resultados de pares de estaciones ubicadas en Villa Gesell, Pigüé y Aeroparque Buenos Aires. Para estos tres lugares y el año completo, se encontraron medias inferiores a los 0.5°C en las series de las diferencias de las temperaturas máximas, mínimas y medias diarias, y en las series de las temperaturas horarias en los tiempos de observación. Las diferencias medias de las variables diarias resultaron, en su mayoría, negativas, lo que sugiere una sobreestimación por parte de los sistemas automáticos de observación. Para todas las ubicaciones y a partir del test de Kolmogorov-Smirnov, no se encontraron evidencias que permitan concluir que las series de temperaturas diarias obtenidas automática y convencionalmente no se extraen de la misma distribución, con un 95% de confianza. En cuanto a la comparación estacional de frecuencia de eventos, se observó una señal clara de sobreestimación y subestimación del número de casos registrados por parte de las estaciones automáticas en las categorías cálidas y frías, respectivamente, en Pigüé

The National Meteorological Service of Argentina (NMS) is in the process of automating its network of stations. Automatic and manual measurements of different variables are being collected in parallel, which must be compared in order to determine the effects of the change of instrumentation. This work addresses this topic and describes the statistical procedures used by the NMS for the comparison and statistical characterization of the hourly and daily maximum, minimum, and mean temperature series. These procedures include the identification of biases, the application of hypothesis tests and the analysis of the presence of tendencies and periodicities in the series of differences, together with the seasonal frequency of events ("extreme cold", "cold", "medium”, “warm” and “extreme warm”). The studies were carried out considering the entire data period and disaggregating the information on monthly and seasonal scales. The results of pairs of stations located in Villa Gesell, Pigüé and Aeroparque Buenos Aires are shown here. For the three places and the whole year, averages of less than 0.5°C were found in the series of the differences of the daily maximum, minimum and mean temperatures, and in the series of the hourly temperatures at the observation times. The average differences of the daily variables were, mostly, negative, suggesting an overestimation by automatic observation systems. For all the locations and based on the KolmogorovSmirnov test, no evidence was found that would allow concluding that the daily temperature series obtained automatically and conventionally are not extracted from the same distribution, with 95% confidence. Regarding the seasonal comparison of frequency of events, a clear sign of overestimation and underestimation of the number of cases registered by the automatic stations in the warm and cold categories, respectively, was observed in Pigüé.