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En la presente tesis se estudia la variabilidad espacio-temporal de la hidroclimatologia de Colombia. Utilizando los preceptos de la circulación inducida por una fuente de Calor diabática propuesta por Matsuno – Webster- Gill. Se demuestra que la circulación general de la atmósfera al norte de América del sur es inducida por una fuerte fuente de calor diabático ubicada al occidente de Colombia por lo que en bajos niveles de la atmósfera existen dos ciclones al oeste de la fuente de calor asociado a media onda planetaria localizada al oeste de la fuente de calor diabática responsable de los fuertes vientos del oeste. Al este de la fuente de calor existe una celda de Walker responsable de los vientos del este en respuesta a una onda Kelvin. El marco físico propuesto explica las principales características de la distribución espacio-temporal de la precipitación en Colombia, incluyendo las épocas secas y húmedas además de la condición de veranillo desde la escala diaria hasta la escala inter- anual. Utilizando los modelos ocultos de Markov se evidencian los cambios en la distribución espacial y la frecuencia de la precipitación sobre Colombia y su relación con la Oscilación de Madden Julian, El Niño- Oscilación del Sur (ENSO) y el cambio Climático. In this thesis, the spatio-temporal variability of the Colombia's Hydroclimatology is studied using the precepts of heat‐induced tropical circulation proposed by Matsuno - Webster-Gill (MWG). This work demonstrated that the general circulation in northern South America is induced by a strong source diabatic heat source located in the west of Colombia, so at low levels of the atmosphere there are two cyclones in the west side of the heat source associated with half planetary wave responsible for strong westerly winds. To the east of the heat source, there is a Walker cell responsible for the easterly winds in response to a Kelvin wave. The proposed physical framework explains the main characteristics of the space-time distribution of precipitation in Colombia, including the dry and wet days and seasons as well as the condition of summer drought from the daily to inter-annual time scale. Using the hidden Markov models, we also illustrate the changes in the spatial distribution and frequency of precipitation over Colombia associated with the MWG circulation and its relationship with Madden Julian Oscillation, El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Climate change. Doctorado

O presente trabalho tem por objeto disponibilizar uma nova ferramenta para a previsão de vazões médias mensais utilizando o método não paramétrico de regressão conhecido como polinômios localmente ponderados ou mínimos quadrados móveis. O esquema de prognóstico proposto tem por conceito básico ponderar com maior valor aquelas observações mais próximas no momento de efetuar um prognóstico; apresentam-se as equações básicas do método e o procedimento para encontrar os parâmetros das regressões locais. A metodologia proposta aplicada à previsão das vazões médias mensais do rio Tocantins-Araguaia no Brasil conseguiu representar adequadamente as principais características das series de tempo para as diferentes estações fluviométricas.

La estrecha relación no lineal entre los caudales y los procesos climáticos de escala global justifican la modelación no lineal para la predicción de caudales. El presente trabajo muestra una aproximación a la dinámica no lineal de los caudales usando un modelo no paramétrico de regresión basado en las funciones de influencia radial y técnicas de descomposición espectral. El modelo propuesto es aplicado para la predicción de los caudales medios mensuales para horizontes de pronóstico de 1,3 y 6 meses. El pronóstico de tipo multivariado incluye variables macro-climáticas. El esquema propuesto de regresión analiza de manera conjunta la estructura de correlación entre las variables macro climáticas y los caudales de los ríos, las funciones de influencia radial y las técnicas de reconstrucción espectral. El esquema de pronóstico propuesto es aplicado en la predicción de los caudales medios mensuales del río Guatapé en Colombia, los resultados indican que el modelo híbrido propuesto presenta un excelente ajuste.

Se analiza la representación de la dinámica de una serie de caudales usando un modelo no lineal basado en la Trasformada de Onditas. El modelo propuesto utiliza una combinación aleatoria de subseries obtenidas a partir de los modos de oscilación que componen la serie original mediante la trasformada de onditas. El método presentado se compara con los modelos estocásticos lineales a partir de la simulación de la serie de caudales medios mensuales de la estación RG8 sobre el río Grande en Colombia.

Se describe los métodos del promedio simple (MPS),el promedio ponderado (MPP), la red neuronal (MRN) y el sistema de inferencia difuso tipo Takagui-Sugeno (ANFIS), para combinar los pronósticos de cuatro modelos usados en la predicción de caudales medios mensuales. Las metodologías aquí presentadas son utilizadas en la predicción de los caudales medios mensuales del Río Guadalupe en Colombia. Una comparación entre los modelos de combinación demuestra que el ANFIS posee mayor eficiencia.