Caracterización del SOI usando ANFIS con residuales heterocedásticos

SOI characterization using ANFIS with heterocedastic residuals

En este trabajo se propone la representación de la dinámica del Índice de Oscilación del Sur usando una nueva clase de modelo híbrido no lineal. En este nuevo modelo, la no-linealidad en la media es representada usando un sistema adaptativo neuro difuso de inferencia (ANFIS), mientras que la varianza es representada usando una componente autoregresiva heterocedástica condicional. En adición, una estrategia de especificación es desarrollada para el modelo propuesto, la cual está basada en una batería de pruebas estadísticas. Los resultados indican que el modelo propuesto captura de mejor forma las principales características de la serie de tiempo estudiada, en comparación con otros modelos competitivos.

INTRODUCCIÓN

El fenómeno climático de El Niño – Oscilación del Sur (ENSO) se presenta como el resultado de la interacción océano-atmósfera en el Océano Pacífico ecuatorial, afectando de forma importante las condiciones climatológicas de las regiones comprometidas durante sus fases cálida y fría, conocidas como periodos de El Niño y La Niña, respectivamente [11]. Diversos estudios han determinado que El Niño es un evento recurrente y aperiódico que se presenta con un periodo comprendido entre 2 y 7 años, y que tiene una duración aproximada de 12 meses [6]; su intensidad depende de la magnitud de las anomalías y del área cubierta por las mismas.

Ambas fases del ENSO producen eventos extremos hidrometeorológicos, que tienen unos importantes impactos ambientales, sociales y económicos, que han sido documentados en diversas investigaciones [6]. Dichos impactos han confirmado la necesidad de entender y predecir este fenómeno con el fin de emprender tareas de planificación para la mitigación de sus efectos [8].

Debido a la naturaleza caótica del clima, la interacción de fenómenos que actúan en distintos lugares y momentos, y su aperiodicidad, el pronóstico del ENSO representa un problema complejo [15] que ha sido abordado por dos enfoques fundamentales. Por un lado se encuentran los modelos físicos que consideran los sistemas océano atmosféricos, mientras que por el otro se encuentran los modelos estadísticos [7] en que se pretende encontrar representaciones matemáticas de la dinámica que siguen las variables que pueden ser usadas para medir el fenómeno.

El SOI (Southern Oscillation Index) es un índice para medir la fuerza y la fase de la Oscilación del Sur, el cual permite determinar la presencia de los eventos de El Niño y La Niña; los valores extremos negativos corresponden al fenómeno de El Niño, mientras que los valores extremos positivos corresponden a La Niña.