Memoria para optar al título profesional de Geógrafo / La presente memoria está enfocada a la investigación de la sequía en Chile Central. Mediante la aplicación de una serie de índices de sequía, se intenta entender el comportamiento de las precipitaciones, para lo cual se utilizan las series de información de la DGA y DMC en 27 estaciones meteorológicas, desde 1980 a 2010. El objetivo principal es contribuir al conocimiento geográfico y climatológico de Chile Central, específicamente en las regiones de Santiago y Valparaíso, a través de un análisis de la sequía a resolución diaria, mensual e interanual, y su relación con patrones de variabilidad Climática de baja frecuencia. Los métodos y procedimientos utilizados son: persistencia de lluvia según el coeficiente de Besson, índice estandarizado de precipitación, el método de las rachas, porcentaje de la precipitación normal y deciles de Sequía. Se correlacionan los resultados de los índices aplicados, mencionados anteriormente, con la información de las teleconexiones climáticas: El Niño, Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) y Oscilación antártica (AAO), con el fin de entender los episodios de sequía en Chile Central y aportar los resultados a las comunidades agrícolas presentes en el área de estudio, para así realizar mejoras en la planificación agropecuaria

Memoria para optar al título de Geógrafo / En las últimas décadas las ciudades chilenas han experimentado un acelerado proceso de crecimiento espacial, que ha significado sustituir usos y coberturas de suelo naturales y agrícolas por áreas urbanas (Romero et al., 2010). Dicho crecimiento ha provocado que las áreas urbanizadas sean mucho más cálidas que sus entornos no urbanos, conformando las llamadas islas de calor urbano. Así como la ciudad genera fenómenos de islas de calor, también lo hace respecto a la generación de islas o islotes de frescor, que son paisajes que registran temperaturas menores dentro de las islas de calor urbano (Moreno, 1999). Los estudios sobre las islas de calor urbano han tomado cada vez más fuerza en el ámbito de la Geografía. La ciudad de Londres fue la primera en atraer la atención de este tipo de investigaciones, ya desde principios del siglo XIX. La mayoría de las investigaciones se concentran en ciudades de climas templados o mediterráneos, siendo escasos los estudios que se enfocan en ciudades de climas áridos. En estos medio ambientes, es posible esperar que existan diferencias o particularidades propias en la totalidad de los atributos de sus climas urbanos, especialmente en sus islas de calor y frescor, debido especialmente a la sequedad de la atmósfera, ausencia de vegetación y humedad en los suelos, mayor transparencia atmosférica y con ello balances de radiación diarios negativos y altas oscilaciones térmicas diarias. Para Oke (1978) la forma e intensidad de estos fenómenos varía con el tiempo y el espacio, siendo el resultado de las características meteorológicas, geográficas y urbanas. Esta investigación analiza el comportamiento espacial y temporal de la intensidad de las temperaturas atmosféricas de la ciudad de Copiapó, localizada en el borde sur del Desierto de Atacama, uno de los más áridos del mundo, buscando identificar la generación de islas de calor y frescor urbano. Además analiza las diferencias de temperaturas atmosféricas y el origen de las islas de calor y frescor urbano entre las zonas climáticas locales. Como las islas de calor han sido consideradas causas de estrés térmico sobre los habitantes de las ciudades, que amenazan con expandirse en la medida que se concreten los pronósticos de calentamiento global, es relevante proponer medidas para paliar sus efectos negativos e incrementar y consolidar las islas de frescor. La investigación se divide en tres partes: la primera tiene como objetivo analizar el comportamiento de las temperaturas atmosféricas e islas de calor y frescor urbano. Para ello se utilizaron once estaciones fijas distribuidas en la ciudad, de las cuales nueve pertenecen al proyecto FONDECYT N°1130305 y las dos restantes a una red de alcance nacional denominada Red Agroclima. Mientras las primeras son de carácter experimental y se localizan sobre paisajes urbanos específicos y diferentes entre si, la segunda constituye una fuente de información sistemática sobre los climas y por ello sigue los estándares de instalación y funcionamiento propios de los servicios meteorológicos. La segunda parte divide la ciudad en zonas morfológicas y de similares usos y coberturas de los suelos denominadas zonas climáticas locales (ZCL), a las cuales se les atribuyen temperaturas atmosféricas e intensidad de las islas de calor y frescor urbanos. Para estimar el valor de las diferencias entre zonas, se empleó el test de Kruskal-Wallis y como prueba posterior para comparaciones pareadas, el test de C Dunett. Por úlltimo, en una tercera etapa, para poder formular lineamientos para la mitigación de islas de calor y consolidación de islas de frescor urbano, se realizó una revisión blibiográfica que interpretase los resultados empíricos anteriomente mencionados. La Ciudad de Copiapó revela que en periodo estival, la isla de calor urbano es más intensa en las horas de la mañana, mientras que por la tarde se aprecia el efecto “oasis” o desarrollo de menores temperaturas al interior de la ciudad como consecuencia de los efectos de sombra y de la vegetación urbana. En invierno, la ciudad tanto en la mañana como en la tarde se comporta como una isla de frescor, pero durante la noche se observan islas de calor de alta intensidad. En la época estival es cuando las diferencias son estadísticamente más significativas entre las temperaturas atmosféricas de las ZCL, que se intensifican, en comparación a lo observado en invierno. Además se comprueba que en verano las ZCL de alta y baja densidad de baja altura se asocian estrechamente a la generación de las islas de calor, es decir, las series construidas o urbanizadas están asociadas a mayores intensidades de islas de calor. Por otro lado las zonas “extensiva de baja altura” y de “cobertura vegetal rasante” se relacionan al origen de islas de frescor urbano.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / as heladas son eventos extremos donde la temperatura del aire disminuye a 0º C o menos cerca de la superficie del suelo, por un lapso mayor a 4 horas provocado por diversos factores meteorológicos, así como las condiciones geomorfológicas de la región y los factores topoclimáticos de la zona. Este fenómeno se asocia a un daño a la actividad agrícola generando importantes perjuicios económicos y sociales. El objetivo de esta investigación es crear un indicador predictivo de heladas para la IV Región el cual traería ventajas para que el usuario tenga la oportunidad de tomar las medidas de resguardo adecuadas. Para lograr lo anterior se dispuso a: 1) Caracterizar el fenómeno de heladas en la región; 2) Identificar las variables meteorológicas que determinan al fenómeno de heladas junto al desarrollo de modelos y 3) Desarrollar un indicador de amenaza capaz de dar alarma cuando la temperatura vaya a alcanzar los 0°C Como metodología se realizó un análisis bibliográfico, en pos de identificar las dimensiones espaciales, temporales y funcionales dentro del área de estudio. Lo anterior se complementa con el estudio del comportamiento de las variables meteorológicas en relación a la posición topográfica de las estaciones seleccionadas. Luego se utilizó un análisis de regresión múltiple para identificar las variables que tienen mayor incidencia en la génesis de una helada. Mediante el procedimiento estadístico “Stepwise” se seleccionó los factores que explican el fenómeno, determinando la variable más relacionada en los modelos generados. Posteriormente, se aplicó el modelo del indicador de amenaza. Los resultados evidencian una marcada estacionalidad del fenómeno, junto a que la ubicación del mismo es influenciado por las condiciones topoclimáticas, siendo más frecuentes a mayor altitud. Las variables más incidentes dentro de las regresiones fue la temperatura mínima horaria y en menor grado, la velocidad del viento máxima. Se infiere que por la naturaleza lineal de las correlaciones escogidas estas tienden a la media de los datos, conllevando a una disminución en la precisión a la hora de la predicción de fenómenos que pertenecen a temperaturas extremas. Se concluye que la realización de estudios a menor escala junto a un análisis topoclimático lograría un indicador más específico y preciso para una zona más acotada, así mismo deben favorecer metodologías con algoritmos no lineales para la modelación, por otro lado se destaca la influencia de la temperatura horaria mínima y la velocidad del viento horaria máxima como las variables meteorológicas más influyentes en la génesis de una heladas. / Frosts are extreme events where the air temperature drops to 0° C or less close to the soil surface for more than 4 hours caused by various meteorological factors within and geomorphological conditions of the region and topoclimatic factors area . This phenomenon is associated with damage to agriculture generating significant economic and social damage. The objective of this research is to create a predictive indicator for frosts in the IV Region which would bring advantages for the user to have the opportunity to take appropriate safeguard measures. To achieve this the following steps were executed : 1) characterize the phenomenon of frost in the region; 2) Identify the meteorological variables that determine the phenomenon of frost by the development of models and 3) Develop an indicator of threat capable of alarm when the temperature is going to reach 0° C. A literature review was performed as methodology in order to identifying the spatial, temporal and functional dimensions within the study area. This was complemented with the study of the behavior of weather variables in relation to the topographic position of the selected stations. Multiple regression analysis was then used to identify the variables that have the greatest impact on the genesis of a frost. Using the statistical procedure "Stepwise" factors that explain the phenomenon was selected by determining the related models generated variable. Subsequently, the model was applied threat indicator. The results show a marked seasonality of the phenomenon, along with the location of it is influenced by topoclimatic conditions, more frequent at higher altitudes being. The more incident within the regression variables was the minimum time and temperature to a lesser extent, the maximum wind speed. It is inferred that by the nature of the model they tend linear average of the data, leading to a decrease in accuracy particulare in phenomenas of extremely temperature like the frosts. It is concluded that studies on a smaller scale with a topoclimate analysis achieved a more specific and accurate indicator of a particular region, also it should be encouraged methodologies with nonlinear algorithms, also the more important weather variables for the formation of a frost are the hourly minimum temperature and maximum hourly wind speed.

Geógrafo / No autorizada para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile.

Magíster en Meteorología y Climatología / Se analizan los indicadores climáticos extremos de precipitación y temperatura propuestos por el Expert Team on Climate Change Detection Monitoring and Indices (ETCCDMI), a partir de series diarias de temperaturas extremas y precipitación en 17 puntos a lo largo de Chile, correspondientes al periodo 1961-1990. Con el fin de proyectar su comportamiento para fines del siglo XXI, se realizaron simulaciones bajo el escenario futuro SRES A2 del modelo regional climático PRECIS (Providing Regional Climates for Impact Studies) para 1961-1990 y 2071-2100. Se calcularon los indicadores ya mencionados para cada uno de los dos periodos de 30 años. Del análisis de los datos de temperaturas extremas diarias y precipitación diaria generados en las simulaciones de PRECIS, se concluyó que el modelo reproduce adecuadamente en todas las estaciones, el ciclo anual y la distribución de frecuencias de las temperaturas extremas, pero revelando subestimaciones de los valores medios mensuales en la región norte y sobrestimaciones de los mismos en la región central y sur. En relación a la precipitación, PRECIS en general la subestima, logrando reproducir en forma satisfactoria el ciclo anual sólo en la región entre 30°S y 41°S. Este estudio y otros recientes muestran que la temperatura mínima diaria aumentó significativamente en el periodo 1961-1990, entre los 18°S y 40°S. Por otra parte, se observó un incremento significativo en el porcentaje de días al año cuando la temperatura máxima sobrepasa el percentil 90% (noches cálidas), en el número de días con temperatura máxima por sobre los 25°C (días de verano) y en la frecuencia de días con temperatura mínima superior a 20°C (noches tropicales), mientras que los indicadores de extremos fríos disminuyeron su frecuencia. Asimismo, en un porcentaje importante de indicadores se observa que la tendencia cambia al considerar un periodo más extenso (1961-2010), demostrando que la variabilidad decadal incide significativamente en las tendencias climáticas, lo que conlleva a incertidumbre en la interpretación futura. Con esto, para fines del siglo XXI, se proyecta un aumento en los valores medios de temperatura sin cambios significativos en la varianza, por lo que se concluye que los eventos anormalmente cálidos (fríos) serán más (menos) frecuentes. En la región norte del país los cambios más significativos son: una disminución de la amplitud térmica diurna, aumento en la temperatura mínima más alta del año, incremento de las noches cálidas y días cálidos (igual a las noches cálidas pero para la temperatura máxima), y decrecimiento en igual orden de magnitud de la frecuencia de noches frías y días fríos (porcentaje del número de días inferior al percentil 10%, para la temperatura mínima y máxima, respectivamente). Las noches tropicales y días de verano se incrementarán significativamente. En la zona central entre 29ºS 33ºS, los cambios más notables ocurrirán en la región adyacente a la cordillera. La temperatura mínima y máxima aumentan en el futuro, pero ésta última lo hace a una tasa mayor, lo que implica un crecimiento de la amplitud térmica diurna. Aumentará la frecuencia de periodos anormalmente cálidos (Tmax > 32ºS) y disminuirá la frecuencia de heladas (Tmin < 0°C) y en particular las más intensas (Tmin < -2°C) desaparecerán casi por completo. En relación a la precipitación en esta región, se proyecta una disminución del total anual aunque no en una forma significativa. En la región sur (37°S - 42°S), la frecuencia de noches tropicales aumentará en al menos 2 eventos por año. Respecto de la precipitación en esta región, se proyecta una disminución significativa para fines del siglo XXI. Finalmente, en la región austral (43°S 53°S), los cambios más importantes están asociados a los indicadores de la temperatura máxima, como un aumento significativo de los días cálidos. Aquí, la precipitación disminuye sólo en la parte norte, mientras que hacia el sur se espera un incremento en la frecuencia precipitación diaria superior a 10 mm. Se destaca la importancia de este estudio en cuanto a poner en evidencia los cambios actuales y la proyección futura de los eventos extremos de precipitación y temperatura en el país, para apoyar la realización de estudios de impactos en las diversas áreas socioeconómicas.

Magíster en Meteorología y Climatología / En el valle de Cajamarca, ubicado en la sierra norte del Perú, la utilización de modelos meteorológicos de mesoescala y la modelación atmosférica son escasos al igual que los estudios de caracterización climática. En la presente investigación se realizó la caracterización climática de las principales variables meteorológicas en el valle utilizando datos de la red de estaciones del SENAMHI. Además se modelaron las condiciones de mesoescala para los meses de marzo y agosto de 2010 y así medir el desempeño del modelo meteorológico de mesoescala WRF en la representación de temperatura, precipitación y vientos. Los resultados de la modelación reproducen de buena forma el ciclo diario de temperatura, la modesta variabilidad inter-diaria de las temperaturas máximas y la mayor variabilidad de las temperaturas mínimas. El modelo sobrestimó en magnitud a las temperaturas mínimas en las partes altas y en el fondo del valle, mientras que en la ladera fueron subestimadas. Reproduce de buena manera la circulación local durante el día, lo que no ocurre con los vientos nocturnos. El modelo logra captar la estacionalidad marcada de la precipitación con condiciones secas durante agosto y las lluviosas que ocurren en marzo, sobrestimando sus valores sobre todo en las partes altas del valle.

Ingeniero Civil Industrial / De acuerdo al Instituto Meteorológico Británico, más del 80% de la actividad económica mundial depende del estado del clima. Algunas industrias donde esto se hace más evidente son: la industria energética, petrolera, agrícola, pesquera, del turismo, entre otras. De esta forma es muy relevante contar con herramientas que permitan manejar el riesgo del clima en los distintos sectores de la economía. A consecuencia de esto se han diseñado una serie de instrumentos financieros, llamados derivados climáticos, que entregan a las empresas una alternativa de cobertura frente a este riesgo. El explosivo desarrollo que estos instrumentos han tenido en los últimos años y la alta correlación existente entre las utilidades de las empresas y las condiciones meteorológicas de donde éstas se encuentran, dan pie al presente trabajo . Los derivados son instrumentos financieros cuyo valor depende del precio de otro activo negociable como commodities, acciones, bonos o monedas. A diferencia de los derivados tradicionales, el precio de un derivado climático depende de parámetros meteorológicos que se pueden medir objetivamente como: temperatura promedio, velocidad del viento, precipitaciones o nieve caída, todos en un período y lugar determinado. De esta forma, estos instrumentos ofrecen a las empresas una opción de cobertura frente a condiciones climáticas adversas. El principal objetivo del trabajo es desarrollar un modelo estadístico de valorización de derivados climáticos. Para esto se estudiaron los distintos modelos de valorización propuestos en la literatura, que en su mayoría corresponde a simulaciones de Monte Carlo de la variable relevante, y se analizaron los resultados que entregaban estos modelos para una serie de datos de precipitaciones acumuladas mensuales en Los Angeles, CA, EE.UU. Se buscó proponer mejoras a estos modelos de valorización y para esto se estudió el ajuste de los datos a funciones de distribución distintas de las propuestas en la literatura. Finalmente se encontró una función que entregaba un mejor ajuste que el resto de las funciones estudiadas en la literatura y que tiene la particularidad de que puede acotar los resultados entregados tras las simulaciones, esta es la función de JohnsonSB. Luego de esto se pudo observar que existía una gran pérdida de precisión en el ajuste debido a que la data mostraba comportamientos distintos en las distintas partes de la curva y de esta manera se propone separar en dos la data, a priori, buscar ajustes para cada parte de la curva y el punto de separación sería justamente el strike para cada derivado. Los resultados de las simulaciones por separado exhiben mejores resultados que los modelos propuestos en la literatura y que el benchmark considerado en el estudio, que corresponde a los precios que entrega una empresa alemana de manejo de riesgo climático. Las diferencias entre el modelo propuesto y el benchmark van entre 11% y 33% en el caso de la opción call y entre 28% y 32% para la put. De esta manera se puede concluir que el modelo propuesto presenta un mejor desempeño que los modelos propuestos en la literatura y que separar la data permite disminuir la pérdida de ajuste de las funciones de distribución seleccionadas para modelar simular a la variable precipitaciones.

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Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / El estudio del potencial eólico permitió recopilar información para la identificación de las zonas con características adecuadas para el desarrollo de proyectos de generación eólica. Para esto fue necesario caracterizar los regímenes de viento de una zona específica. Una herramienta que ha tenido buenos resultados para esta caracterización es la modelación de campos de viento, en los cuales la información meteorológica existente es interpolada y ajustada a los efectos específicos asociados al terreno del lugar de estudio. Este estudio integró información de estaciones meteorológicas de superficie, ubicadas en la Región del Maule, con la base de datos global del proyecto NCEP/NCAR Reanalysis para la estimación de campos de viento mediante la implementación del modelo de diagnóstico meteorológico CALMET. Los campos de viento obtenidos de la modelación permitieron caracterizar información de la velocidad del viento de la región y estimar la densidad de potencia eólica. El análisis de los resultados muestra que las zonas con la más alta disponibilidad de potencial eólico se encuentran en la cordillera de los Andes, específicamente en las altas cumbres, destacando el volcán Nevados de Longaví con una densidad de potencia eólica de 1186 (W/m2), 1596 (W/m2) y 1843 (W/m2), a las alturas de 50, 100 y 140 metros respectivamente. Además algunos sectores costeros y de la cordillera de la Costa presentan condiciones óptimas para la generación eólica. En contraste, las zonas con la más baja disponibilidad eólica se presentan en los fondos de valles de montaña y la depresión intermedia. Con respecto / The study of wind potential allowed compiling information for the identification of areas with suitable characteristics for the development of wind projects. This required the characterization of the wind regimes in a specific area. A tool that has had good results for this characterization is the modeling of wind fields, where existing weather data is interpolated and adjusted to the specific effects associated with the terrain of the study site. This study has integrated data from surface weather stations, located in the Maule Region, with the global database project NCEP/NCAR Reanalysis for the estimation of wind fields by the implementation of the CALMET diagnostic meteorological model. The wind fields obtained from the data modeling allowed to characterize the wind speed in the region and estimate the wind power density. The results analysis shows that areas with the highest availability of wind potential is found in the Andes Mountains, specifically in the high peaks, standing out the Nevados de Longaví volcano, with a wind power density of 1186 (W/m2), 1596 (W/m2) and 1843 (W/m2), at heights of 50, 100 and 140 meters, respectively. Moreover, some coastal areas and the Coast Ranges presents optimal conditions for wind generation. In contrast, areas with the lowest availability of wind resources are located in the mountain valleys and the intermediate depression. In regard to the modeling evaluation, it was concluded that the results are adequate and broadly represent the characteristics of the wind resource in the Maule Region. However, the lack of meteorological stations with which the results can be compared makes difficult to verify completely the modeling validity. Despite this, the present study allows for a first approximation of wind conditions in the region.

Magíster en Meteorología y Climatología / Las bajas segregadas (BSs) son fenómenos típicos en las medias latitudes que frecuentemente generan precipitaciones de carácter inusual y tiempo severo. Tomando en cuenta sólo el Hemisferio Austral, varios estudios concernientes a estos sistemas han sido realizados, entre los cuales se cuentan climatologías, análisis de casos y simulaciones numéricas, pero pocas investigaciones han estudiado cómo la precipitación se comporta con las BSs más allá de una escala regional. En el presente trabajo se ha estudiado a las BSs tomando en cuenta tanto características meteorológicas (intensidad, contribución del vapor de agua, circulación de los niveles bajos, etcétera.) como las influencias geográficas. La metodología implicó el desarrollo de un algoritmo semi-automático de identificación y seguimiento de BSs dentro del dominio 10- 50° S durante el período 1998-2014 (17 años). Dicho algoritmo incorporó tres condiciones: 1) presentar un mínimo local de altura geopotencial en 300 hPa, 2) presentar un mínimo de espesor en la capa 300-600 hPa, y 3) cumplir la condición de que el sistema escapara del cinturón de los máximos vientos del oeste. Además, las BSs debían tener un mínimo de 24 horas de tiempo de vida para ser consideradas en este estudio. Los datos de precipitación fueron obtenidos de TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) utilizando el producto satelital 3B42 (Merged HQ/Infrared Precipitation). En el HS, la precipitación en las BSs se desarrolla principalmente en el flanco este de ellas, mostrando una interacción importante con la actividad convectiva subtropical sobre el Pacífico occidental y sobre los bordes orientales de Sudamérica, África y Australia. Sobre tales áreas, se produjeron los mayores aportes de precipitación acumulada a nivel anual por parte de estos eventos. Las BSs que se desarrollaron sobre las regiones cercanas al predominio de los anticiclones subtropicales mostraron patrones de precipitación más débiles y dispersos. A pesar de ello, las mayores contribuciones relativas de precipitación a nivel anual se produjeron sobre tales zonas de características semidesérticas. Además, los sistemas que se generaron al sur de los 35°S tendieron a generar importantes circulaciones ciclónicas en niveles bajos, y también a producir estructuras de precipitaciones similares a los hallados en los ciclones extratropicales en su estado de oclusión. La variable que mejor explicó la generación de precipitaciones en las BSs fue el aporte de humedad (cuantificado como agua precipitable), y de manera secundaria la intensidad de estos sistemas. Fuera de la escala sinóptica, factores locales de la topografía parecen ser muy importantes en realzar la precipitación en presencia de estos eventos.