Correlation Analysis and Residual Error between Re-Analysis Data of the CFSR Model and Meteorological Stations

Abstract

The article describes a work of analysis of correlations between Re-Analysis Data (RAD) of the climate-forecasting model known worldwide as CFSR (Climate Forecast System Reanalysis), and those provided by local Meteorological Stations (MS), installed in the geographical area study. We also seek to quantify and characterize the residual error in order to validate the RAD as a source of alternative information to the data of the MS (DMS). The study area that encompasses the work corresponds to the northern region of Chile Tarapacá region, adjacent to border areas with Peru, Bolivia and Argentina. There is evidence that MS Data in the Tarapacá region present quality problems to calculate the Climatic Extremes Indices (CEI). For this reason, this work performs the indicated analysis, through the use of Data Mining (DM) techniques, which include the correlation coefficients of Pearson, Spearman and Kendall. In addition, descriptive statistics are used, considering temperature and precipitation data, provided by 82 MS for the period 19832012. The study concludes that there are severe residual errors, and it is not recommended to use the RAD as an alternative information source to calculate the CEI, since these can be affected. However, the RAD manage to reproduce the behavior of the meteorological variables, which is why they can be used for qualitative studies of these.

El artículo describe un trabajo de análisis de correlaciones entre Datos de Re-Análisis (DRA) del modelo de pronóstico del clima conocido mundialmente como CFSR (Climate Forecast System Reanalysis), y los provistos por Estaciones Meteorológicas (EM) locales, instaladas en la zona geográfica de estudio. También se busca en este trabajo, cuantificar y caracterizar el error residual, con el objetivo de validar los DRA como fuente de información alternativa a los datos de las EM (DEM). La zona de estudio que abarca el trabajo, corresponde al norte de Chile región de Tarapacá, colindante con zonas fronterizas con Perú, Bolivia y Argentina. Existe evidencia que los Datos de las EM en la región de Tarapacá presentan problemas de calidad para calcular los Índices de Extremos Climáticos (IEC). Por tal razón, este trabajo realiza el análisis señalado, a través del uso de técnicas de Minería de Datos (MD), que incluyen los coeficientes de correlación de Pearson, Spearman y Kendall. Además, se utiliza estadística descriptiva, considerando datos de temperatura y precipitación, proporcionados por 82 EM para el período 1983– 2012. El estudio concluye que existen errores residuales severos, y no se recomienda utilizar los DRA como fuente información alternativa para calcular los IEC, ya que estos pueden verse afectados. Sin embargo, los DRA logran reproducir el comportamiento de las variables meteorológicas, por lo cual se pueden emplear para estudios cualitativos de estas.