Aplicaciones hidrológicas del análisis multifractal de datos de precipitación

Abstract

Esta tesis doctoral se centra en el análisis multifractal de series históricas de datos de precipitación y en el posterior uso de los parámetros obtenidos para diversas aplicaciones hidrológicas. Para ello se ha trabajado con datos de lluvia registrados en diversas localidades de España y de Chile, a los que se les han aplicado una serie de procedimientos de control de calidad que garanticen los resultados de análisis posteriores. La tesis está dividida en dos partes fundamentales. La primera de ella se centra en la formación de regiones homogéneas de precipitación en base a la caracterización multifractal de los datos validados. Para ello se utilizan por un lado, los parámetros multifractales obtenidos tras la aplicación del formalismo multifractal de turbulencia a datos de precipitación diaria en estaciones de la provincia de Málaga (España) y de la región del Biobio (Chile). Por otro lado, se utilizan los valores de la dimensión fractal generalizada obtenidos tras la aplicación del formalismo multifractal del Strange Attractor a las series de lluvia diaria disponibles para la región del Maule (Chile). En la segunda parte propone una metodología para determinar el tiempo mínimo entre eventos necesario para delimitar eventos de lluvia. Esta metodología se basa en la combinación de los resultados obtenidos tras la aplicación el análisis multifractal a series históricas de datos horarios de precipitación en Málaga (España) y Bullileo (Chile), junto con el comportamiento críticamente autoorganizado de las mismas. Para todo ello se describen los fundamentos teóricos de las diversas teorías aplicadas, las características más relevantes de los datos de precipitación usados, los resultados obtenidos en cada una de las aplicaciones llevadas a cabo y las conclusiones más relevantes a las que se ha llegado en esta tesis.

This phD thesis is focused in the multifractal analysis of rainfall data series for its use in hydrological purposes. Rainfall data sets from some locations of Spain and Chile have been used after applying some quality control methods in order to guarantee the final results. The document can be divides into two main parts. The first one shows how to form homogeneous rainfall regions by using the multifractal characterization of the validated rainfall data sets. Firstly, the turbulence formalism was applied to the daily rainfall data series from Malaga region (Spain) and Bibobio region (Chile), and the multifractal parameters were obtained. Afterwards, the generalized fractal dimension values were obtained for the Maule region (Chile) through the Strange Attractor multifractal method. The second part describes a methodology to determine the minimum inter-event time needed to separate rainfall events. The method is based on the combination of the multifractal results previously obtained for the hourly rainfall data sets in two locations (Malaga, in Spain, and Bullileo, in Chile) and the self-organized criticality behaviour of both data sets. The theoretical fundaments of all the theories applied are described in the document, along with the main characteristics of rainfall data used, all the results obtained for each application and the most relevant conclusions of this phD thesis.