Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Caracterización de las estaciones térmicas y fito-fenológicas en áreas extratropicales |
| Título alternativo: | Characterization of thermal and fitophenological seasons in extratropical areas |
| Autor: | López de la Franca Arema, Noelia |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA)
|
| Publicación en la Web: | 2022-03-29 |
| Fecha de defensa: | 2021-03-17 |
| Fecha en portada: | 2020 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos |
| Director: | Menéndez, Claudio Guillermo; Flombaum, Pedro |
| Consejero: | Penalba, Olga Clorinda |
| Jurado: | Domínguez Alonso, Marta; Garbulsky, Martín Fabio; Gassmann, María Isabel |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | RITMO DEL CICLO ANUAL DE TEMPERATURA; ESTACIONES TERMICAS; ESTACIONES FITO-FENOLOGICAS; REGIONES CONTINENTALES EXTRATROPICALES; PROCESOS FISICOS Y DINAMICOSTEMPERATURE ANNUAL CYCLE TIMING; THERMAL SEASONS; FITOPHENOLOGICAL SEASONS; EXTRATROPICAL CONTINENTAL REGIONS; PHYSICAL AND DYNAMIC PROCESSES |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema |
| Ubicación: | Dep.ATM 006821 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. López de la Franca Arema, Noelia. (2020). Caracterización de las estaciones térmicas y fito-fenológicas en áreas extratropicales. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema |
Resumen:
En latitudes extratropicales los ciclos de vida de animales y plantas están modulados por el ciclo anual de la temperatura. En las últimas décadas, se observaron cambios en la percepción del ritmo de las estaciones desde los puntos de vista ecológico, a través del estudios de las fases de crecimiento de las especies vegetales terrestres (estaciones fito-fenológicas) y también climático, a través del ciclo anual de la temperatura (estaciones térmicas). Sin embargo, no existe consenso en cuanto a una definición univer-sal. En la presente Tesis Doctoral, se aborda el concepto de dividir el año en cuatro estaciones a partir de umbrales dinámicos desde estos dos enfoques con el fin de encontrar definiciones que sean aplicables a cualquier región extratropical continental. Además, se busca identificar los principales procesos físicos que caracterizan las estaciones térmicas relacionados con la influen-cia de la radiación neta en superficie, de la partición entre los flujos turbulentos de calor sensible y latente, de la nubosidad y de la circulación atmosférica. Para la definición de la estaciones se utilizaron la temperatura del aire media (TM), la máxima (TX) y la mínima (TN) diarias a 2 metros procedentes de reanálisis (ERA-Interim, JRA-55 y NCEP2), y el índice de vegetación NDVI a partir de información satelital (GIMMS3g) a nivel global para el periodo 1982-2014. Para evitar resultados espurios, los ciclos anuales de estas variables fueron suavizados a partir de splines cúbicos. En primer lugar se definieron las estaciones térmicas a partir de la onda anual de TM identificando los días de máxima (DXT) y mí-nima (DNT) temperatura y los días de máximo calentamiento (DXC) y enfriamiento (DXF). Los resultados muestran que las métri-cas extremas (DXT y DNT) ocurren antes en zonas continentales que en zonas costeras, lo que indica una fuerte influencia oceá-nica. Por otra parte, las métricas intermedias (DXC y DXF) están más relacionadas con la insolación en los equinoccios de prima-vera y otoño, respectivamente. En zonas húmedas, los procesos radiativos tienen una gran influencia sobre DXT, la circulación at-mosférica sobre DNT y la humedad del suelo sobre DXC. En zonas de transición, donde existe acople suelo-atmósfera, los proce-sos radiativos en superficie son los factores dominantes para la ocurrencia de las métricas, excepto para DXT que está más influ-enciado por la advección térmica. Por su parte, en las zonas áridas las métricas estacionales dependen principalmente de la radia-ción neta en superficie. En segundo lugar, se analizaron los desfases entre inicio, fin y duración de la estación térmica cálida (periodo de tiempo compren-dido entre DXC y DXF) y la estación de crecimiento vegetal. Los resultados mostraron patrones regionales coherentes tanto en el inicio como en el fin de la estaciones para las zonas monzónicas, subhúmedas, semiáridas y áridas. Los patrones reflejan limita-ciones regulados por la temperatura en regiones con disponibilidad baja de agua, y por las precipitaciones y su estacionalidad en regiones semiáridas y áridas. También se analizaron, años con anomalías cálidas o húmedas. En general se observa que ante con diciones anómalas la estación térmica es menos sensible que la estación de crecimiento, y que la sensibilidad está modulada por el régimen climático de cada región. Por lo tanto, este análisis aporta una mirada original al estudio de las estaciones a escala glo-bal. Por último, se presenta una definición de las estaciones térmicas a partir de los ciclos anuales de TX y TN, empleando sus percen-tiles 75 y 25 para identificar las estaciones extremas (verano e invierno térmicos) y a partir de ellas las estaciones intermedias (oto-ño y primavera). Se obtuvo que las definiciones térmicas de las estaciones son similares a las definiciones astronómicas con una diferencia máxima de 15 días entre ambas y duraciones de alrededor de 90 días. Anomalías positivas en la radiación de onda cor-ta y en el calor sensible respecto al latente durante el fin de la primavera adelantan el comienzo del verano térmico. El comienzo del invierno está más influenciado por la circulación atmosférica. Anomalías positivas del calor sensible sobre el latente durante el fin del verano se relacionan con atrasos del comienzo del otoño. Con respecto a la primavera, aumentos en la radiación de onda larga se relacionan con retrasos de la llegada de la primavera, si bien la advección térmica y la nubosidad nocturna también cum-plen un rol importante (anomalías positivas de la nubosidad nocturna durante el fin del invierno se relacionan con adelantos en el inicio de la primavera).
Abstract:
Plants and animals life cycles are modulated by the annual cycle of temperature. In the last decades, changes in rhythm of seasons are observed from ecological point of view, through the study of the development phases of vegetation terrestrial species (fitophe- nological seasons), but also in a climatological sense through the annual cycle of temperature (thermal seasons). However, there does not exist agreement about a universal definition of these seasons. In the present phD Thesis, a definition of seasons suitable at any extratropical continental region are approached from the concept of divide the year in four similar seasons using dynamic thresholds considering the climatological and phenological approach. Moreover, this Thesis searches to identify the main processes that characterize the thermal seasons related to the influence of surface net-radiation, partitioning of turbulent heat fluxes between sensible and latent heat fluxes, cloudiness and atmospheric circulation. Daily mean (TM, máximum (TX) and minimum (TN) air tem-perature at 2 metres from three global reanalysis datasets (ERA-Interim, JRA-55, NCEP2) were used to define the thermal sea-sons, while the satellite-derived vegetation index NDVI, from GIMMS3g ,dataset was used to characterize the fito-phenological sea-sons. Regions of analysis span from 23º to 60º latitudes, on both hemispheres and the considered period was 1982-2014. To avoid unrealistic or spurious results, the annual cycles of these variables were smoothed using cubic splines. Firstly, the thermal seasons were defined from the TM annual cycle identifying the annual TM maximum (DXT) and minimum (DNT), and the annual maximum warming (DXC) and cooling (DXF). The results show that the extreme metrics (DXT and DNT) happen before in continental than in coastal areas. In other hand, intermediate metrics (DXC and DXF) are more related with solar insola-ción during autumn and sprint equinoccios, respectively. In wet regions, radiative processes have a strong influence over DXT, at-mospheric circulation over DNT, and soil moisture over DXC. In transitional regions, where land and atmosphere are coupled, sur-face radiative processes are the main factors in the metrics occurrence, except for DXT that is more related with thermal advection. Seasonal metrics in dry areas mainly depends on surface net-radiation. Secondly, lags between start, end and duracion of warm thermal season (time period between DXC and DXF) and vegetation gro-wing season were analysed. The results show coherent regional time lags patterns in monsoon, subhumid, semiarid and arid re-gions. These patterns reflect limitations regulated by the temperature in monsoon areas and by the precipitation and their seaso-nality in semiarid and arid areas, respectively. Moreover, years with temperature and precipitation anomalies were analysed. The results show that warm season is less sensitive to anomalous conditions than growing season, being this sensitivity modulated by the different climatic regimes. Thus, these analyses give an original contribution to the season‘s study at global scale. Finally, a thermal definition of seasons, from TN and TX annual cycles, is proposed using the 25 and 75 percentiles of these varia-bles to identify winter and summer. As these seasons served as control, the intermediate seasons, spring and winter, were defined. The results show the thermal approach of seasons is similar to astronomical definition, with maximum differences of 10 days bet-ween them, and lengths around 90 days. Positive anomalies in the shortwave radiation and Bowen ratio (sensible / latent heat flu-xes) at the end of spring advance the start of thermal summer. Winter onset is more influenced by thermal advection. Positive ano-malies of Bowen ratio at the end of summer are related with delays of autumn beginning. Respect to spring, longwave radiation increases are related with delays of the spring arrival, even though the thermal advection and nocturnal cloudiness also play an important role (nocturnal cloudiness positive anomalies at the end of winter are related with spring beginning advances).
Citación:
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López de la Franca Arema, Noelia. (2020). Caracterización de las estaciones térmicas y fito-fenológicas en áreas extratropicales. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema
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López de la Franca Arema, Noelia. "Caracterización de las estaciones térmicas y fito-fenológicas en áreas extratropicales". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2020.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6821_LopezDeLaFrancaArema
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