Análisis de la variabilidad del vapor de agua atmosférico en la Península Ibérica a distintas escalas temporales a partir de datos GPS

Abstract

El vapor de agua es uno de los componentes más importantes de la atmósfera debido al papel fundamental que desempeña en el ciclo hidrológico, el efecto invernadero (el gas que más contribuye al efecto invernadero), el transporte de energía en forma de calor latente y la estabilidad vertical atmosférica. Asimismo, también interviene en el balance radiativo terrestre debido a su gran capacidad de absorción de la radiación infrarroja, siendo el mayor absorbente de la radiación solar. El 99% del vapor de agua se encuentra en la capa más baja de la atmósfera, la troposfera. Este estudio completa el realizado por Ortiz de Galisteo sobre el comportamiento del contenido total de vapor de agua en columna, obtenido de medidas de once estaciones de receptores GPS sobre la Península Ibérica del 2002-2008, ampliando el período de estudio en 10 años más (2002-2019). La importancia de ampliar el número de años de datos radica en que la Organización Meteorológica Mundial (OMM) establece que la climatología de cualquier variable meteorológica se debe calcular en base a un periodo de referencia de treinta años. Aunque el análisis abarcado no cumple con ello, ahora se dispone de datos para 18 años y, por lo tanto, los resultados obtenidos son más representativos. En concreto, se ha ampliado el estudio del ciclo anual, el ciclo diurno y la variabilidad diaria. Además, se han realizado otros estudios complementarios como ha sido una estadística completa mensual de las medias diarias; la descomposición del ciclo diurno en componentes principales (PCA); la variabilidad a distintos intervalos temporales (desde una hora a un año); y, por último, se ha analizado la tendencia del vapor de agua con el fin de observar si el cambio climático que está teniendo lugar a nivel global afecta a la cuantía del vapor de agua en la Península Ibérica. El programa de cálculo empleado para el desarrollo de dicho estudio es el software R. Los resultados concuerdan con lo establecido por Ortiz de Galisteo en el caso del ciclo anual. Aunque en el caso del ciclo diurno se observa alguna diferencia como es el desfase de horas. Además, este estudio ha corroborado que el comportamiento atípico de la estación de San Fernando y el mínimo relativo observado para el mes de julio en el ciclo anual de las estaciones del suroeste peninsular no eran debidos a una anomalía introducida por disponer sólo de una serie corta de años de datos.

Water vapor is one of the most important components of the atmosphere due to the fundamental role that it plays in the hydrological cycle, the greenhouse effect (the most contributing gas), the transportation of energy in the form of latent heat and the vertical atmospheric stability. Likewise, it also intervenes in the terrestrial radiative balance due to its great capacity for absorbing infrared radiation, being the largest absorber of solar radiation. 99% of water vapor is in Troposphere, the lowest layer of the atmosphere. This study completes the one carried out by Ortiz de Galisteo on the behavior of the total content in the atmospheric column of water vapor, obtained from measurements of eleven GPS receiver stations over the Iberian Peninsula from 2002-2008, extending the period of study by 10 more years (2002-2019). The importance of expanding the number of years of data lies in the fact that the World Meteorological Organization (WMO) establishes that the climatology of any meteorological variable must be calculated based on a reference period of thirty years. Although the covered analysis still does not comply with this, now the time series covers 18 years of data and, therefore, the results obtained are more representative. Specifically, it has been expanded the study of the annual cycle, the day cycle and daily variability. In addition, other complementary studies have been carried out, such as a complete monthly statistic of the daily means; the decomposition of the diurnal cycle into principal components (PCA); the variability at different time intervals (from one hour to one year); and, lastly, the trend of water vapor has been analyzed in order to determine if the global climate change, that is taking place, is affecting the amount of water vapor over the Iberian Peninsula. R software has been used to carry out this study. The obtained results agree with what was established by Ortiz de Galisteo for the annual cycle. Although in the case of the diurnal cycle some differences are observed, such as a time lag. Furthermore, this study has corroborated that the atypical behavior at San Fernando station and the relative minimum observed in the annual cycle for the month of July at the stations of the south-west peninsula were not due to an anomaly introduced by having only a short time series of data.