La fractalidad temporal de la precipitación en la España peninsular y Baleares

Abstract

La dimensión fractal aplicada a la distribución temporal de la precipitación hace referencia al cumplimiento en mayor o menor medida de la característica de autosimilitud, es decir, a una recurrencia regular de la precipitación. Dicho de otra manera, equivaldría a una repetición regular en el tiempo en mayor o menor medida de los sucesos lluviosos a diferentes escalas temporales. Así, a valores más altos de la dimensión fractal (D), más se cumple esta característica, y a valores más bajos, menos se cumple. A partir de los datos de lluvia a resolución 10-minutal proporcionados por la red de estaciones automáticas de la Agencia Estatal de Meteorología española, se ha llevado a cabo el cálculo de la dimensión fractal para un total de 45 observatorios repartidos por la España peninsular y Baleares, tanto a nivel anual como para el semestre cálido (de abril a septiembre) y para el semestre frío (de enero a marzo y de octubre a diciembre). Los valores que se obtienen durante el semestre cálido son siempre inferiores a los obtenidos a nivel anual, al contrario que durante el semestre frío. Los mayores valores de dimensión fractal se dan en la región norte de la Península Ibérica, y los más bajos en la región oriental y valle del Ebro. El comportamiento es similar en ambos semestres. La dimensión fractal guarda una buena correlación negativa con el índice de concentración y una buena correlación positiva con la entropía, con lo que a valores más altos, menor concentración diaria de la precipitación y mayor nivel de desorden. Al igual que ocurre con la precipitación en el área de estudio, la dimensión fractal presenta una notable variabilidad interanual, donde no siempre ocurre que los valores anuales para el semestre cálido son inferiores a los valores del semestre frío del mismo año. Las relaciones entre las situaciones sinópticas y los valores de la dimensión fractal dependen en gran medida de la región del área de estudio que se considere. Los valores más elevados de D se dan en aquellas áreas en las que domina la lluvia de origen frontal frente a la de origen convectivo, ocurriendo lo contrario en aquellas áreas con valores de D más bajos.

The fractal dimension applied to the temporal distribution of rainfall refers to compliance, to a greater or lesser degree, with the characteristic of self-similitude, that is to say, with a regular recurrence of rainfall. Expressed in another way, it would be the equivalent of a regular repetition, in time and in varying degrees, of rainfall events at different temporal scales. Thus, at higher values of the fractal dimension (D), there is greater compliance with this characteristic, and at lower values, there is less compliance. We used rainfall data at a 10-minute resolution provided by the network of automatic stations belonging to the Spanish State Meteorology Agency to calculate the fractal dimension for a total of 45 observatories distributed throughout peninsular Spain and the Balearic Isles, both at annual level and for the warm six-month period (from April to September) and for the cold six-month period (from January to March and from October to December). The values obtained during the warm six-month period are always lower than those obtained at annual level, contrary to what occurs during the cold six-month period. The highest fractal dimension values are seen in the northern region of the Iberian Peninsula, and the lowest ones in the eastern region and the Ebro Valley. The behaviour pattern is similar in both six-month periods. The fractal dimension is closely and negatively related to the concentration index, and closely and positively associated with entropy; thus, at higher values, there is less daily rainfall concentration and a higher level of disorder. As occurs with rainfall in the study area, the fractal dimension exhibits noteworthy interannual variability, in which the annual values for the warm six-month period are not always lower than the values for the cold six-month period of the same year. The relationships between weather types and the values for the fractal dimension depend to a great extent upon the region of the study area considered. The highest values of D occur in areas in which frontal rainfall dominates over that of convective origin, and the opposite occurs in areas presenting lower D values.