Satélites y aprendizaje automático para mejorar los registros de temperatura cerca de la superficie
Las estaciones meteorológicas generan registros útiles de datos climáticos en lugares y periodos determinados, pero en otras ubicaciones no es posible acceder a mediciones diarias o no ofrecen registros de la temperatura atmosférica. El proyecto EUSTACE, financiado con fondos europeos, extrajo mediciones de datos satelitales para calcular la temperatura atmosférica en la superficie en cualquier lugar del planeta con un grado de precisión inédito hasta ahora. Nuevos registros de datos climáticos El proyecto EUSTACE combina mediciones directas, cálculos satelitales y aprendizaje automático mediante un algoritmo para generar información sobre emplazamientos sobre los que no había datos. Gracias a esta técnica se han creado nuevos corpus relevantes. El equipo al cargo ofreció un corpus estandarizado en el que se incluyen registros de temperatura atmosférica en Europa desde 1951, con un análisis exhaustivo de las temperaturas máximas y mínimas diarias. Se realizaron previsiones de temperatura en todas las superficies de la Tierra, pero con estimaciones de incertidumbre nuevas y coherentes. El equipo logró construir estas estimaciones rigurosas utilizando datos de otros proyectos con satélites sobre la temperatura más superficial de terrenos terrestres, los oceánicos y helados. A su vez, esto permitió que el equipo pudiera analizar registros de temperatura atmosférica superficial globales y diarios desde 1850 (con estimaciones de incertidumbre), basados en la información combinada de cálculos satelitales y mediciones sobre el terreno. En la medida de lo posible, el proyecto también identificó mediciones de temperatura (realizadas por estaciones meteorológicas) con discontinuidades causadas por factores no climáticos, como los cambios en los instrumentos empleados, la ubicación de la estación o el procedimiento de medición. «Para estos productos, realizamos pruebas en conjuntos de datos simulados entre especialistas internacionales y con casos de uso específicos», explica Nick Rayner, coordinadora del proyecto. «Esto nos ayudó a entender cómo se emplean los datos climáticos, las preferencias sobre el formato de los datos y las variables necesarias. Por ejemplo, descubrimos que los datos de temperaturas máximas y mínimas son tan importantes como el promedio diario de temperatura». A continuación, se incluyeron muchos de estos requisitos de usuario en el diseño de la estructura de archivos de datos EUSTACE y en las correspondientes guías de usuario. La precisión de los productos EUSTACE se analizó y comparó con un subcorpus de mediciones obtenidas en estaciones ubicadas en tierra firme, sobre la cubierta de hielo, en barcos y en boyas para entornos con hielo. Estos datos se habían excluido del análisis previo a fin de proteger su independencia. «Los resultados de la validación mostraron que nuestros métodos funcionan bien, sobre todo las estimaciones de incertidumbre», comenta Rayner. Los productos de datos de EUSTACE se catalogaron en el archivo del Centro de Análisis de Datos Ambientales del Reino Unido (CEDA) y, donde es posible, están disponibles mediante una Licencia Abierta Gubernamental. Una manera de afrontar los retos de la sociedad En la actualidad, el equipo trabaja en la mejora de los corpus satelitales a fin de aumentar la precisión. También investiga el potencial de la digitalización (rescate de datos) de más datos históricos para mejorar el análisis global de la temperatura atmosférica; para ello, están limitando mejor la modelización estadística, sobre todo al trabajar en lugares que actualmente cuentan con muy poca representación. Una mejor comprensión de la temperatura atmosférica superficial contribuye a abordar mejor varios retos sociales; por ejemplo, puede ayudarnos a descubrir más cosas sobre la relación entre la temperatura del aire en la superficie y las enfermedades o el impacto de las molestias de origen térmico. Otras áreas que podrían aprovechar estos conocimientos son la investigación sobre agricultura y silvicultura sostenibles y sobre seguridad alimenticia, la investigación marina y marítima sobre aguas interiores y la generación de energías renovables. «Desde un punto de vista general, EUSTACE aportó una mayor comprensión histórica de la variabilidad, la gama y los extremos de la temperatura atmosférica superficial, lo que contribuye a desarrollar predicciones y proyecciones climáticas, y a la redacción de planes de mitigación y adaptación», concluye Rayner.
Palabras clave
EUSTACE, satélite, estación meteorológica, temperatura superficial, datos, aprendizaje automático, meteorológico, mitigación, adaptación, clima, sostenibilidad
