2024-03-29T09:52:53Zhttps://www.tdx.cat/oai/requestoai:www.tdx.cat:10803/4578902017-12-12T14:18:08Zcom_10803_120col_10803_181
Modelación espacio-temporal de polen y esporas de hongos aerovagantes de Catalunya (1994-2015)
Vélez-Pereira, Andrés M.
andres.velez@uab.cat
true
Belmonte, Jordina
De Linares, Concepción
true
Aerobiologia
Aerobiología
Aerobiology
Modelació
Modelación
Modelling
Medi ambient
Medio ambiente/
Environment
El desarrollo de modelos sobre el polen y esporas de hongos aerovagantes busca,
entre otros objetivos, evaluar y predecir sus concentraciones o dinámica estacional;
establecer, desarrollar o validar modelos de transporte atmosférico; o correlacionar las
concentraciones con impactos o cambios en los procesos ambientales. El objetivo
general de esta tesis fue desarrollar diferentes modelos estadísticos para estudiar la
variación espacio-temporal de polen y esporas de hongos aerovagantes en
Catalunya. En el primer capítulo se analizaron los modelos predictivos y de dispersión
presentes en la literatura, concluyendo que los modelos basados en la observación
(OBM) se han empleado frecuentemente para predecir concentraciones futuras, los
modelos basados en la fenología (PHM) para caracterizar el periodo de floración y
otros (Otros modelos) en establecer estimaciones espaciales en áreas no
monitoreadas. También se reporta que los PHM concentran una mayor diversidad de
modelos, son más sencillos de aplicar y emplean una menor cantidad de variables
independientes en comparación con los OBM. Los modelos de dispersión, se
clasifican según sea el sentido de la modelación (Forward o Backward) y presentan
un número menor de aplicaciones debido a sus altos requerimientos técnicocientíficos,
siendo la mayor limitación el establecimiento del flujo y la fuente de
emisión. En el segundo capítulo se validó un modelo de distribución gamma que
permitiera caracterizar series anuales de datos a través de los parámetros del modelo
con el fin de establecer una clasificación genérica que agrupe en categorías los tipos
de pólenes y esporas de hongos. Los resultados mostraron que el parámetro α del
modelo cambia razonablemente de año a año, dependiendo de las condiciones
meteorológicas, con una buena estabilidad interanual y espacial; permitiendo
establecer una clasificación genérica de las partículas aerovagantes estudiadas en
cinco categorías para polen y cinco para esporas de hongos. Esta clasificación refleja
la fuerte relación del parámetro α con la distribución ecológica (potencial y/o
ornamental) en el caso de los taxones polínicos, y la fuerte relación entre los taxones
fúngicos y el uso del suelo y/o el bioclima de la zona; y permite reducir el número de
taxones con los que desarrollar nuevos modelos de predicción. En el tercer capítulo
se parte de la clasificación genérica de gamma, seleccionando 12 taxones (seis
polínicos y seis fúngicos) con el fin de desarrollar modelos de predicción por umbrales
de concentración mediante regresión logística y árboles de regresión, e identificar la
herramienta más eficaz de predicción en los cuatro umbrales de concentración
planteados (bajo, medio, alto y muy alto). Los dos modelos arrojan resultados
similares en cuanto a la relación y/o influencia de los parámetros meteorológicos en
los diferentes umbrales, presentando valores altamente satisfactorios en los
parámetros de sensibilidad y especificidad durante la validación. No obstante, se
observa que la regresión logística presenta una mayor precisión (sensibilidad) en
establecer la superación de un umbral de concentración y por consiguiente resulta ser
el más idóneo para las estimaciones futuras. Finalmente, en el capítulo 4 se
estableció un análisis de tendencias en el índice anual de 20 taxones fúngicos en el
período 1995-2013. El análisis muestra que 12 taxones presentan tendencias
significativas de crecimiento y dos disminuyen. Estas tendencias pueden estar
explicadas en la diversidad de características geográficas y de uso del suelo de las
localidades estudiadas; adicionalmente el aumento de las temperaturas y la
inestabilidad de las precipitaciones, establecidas como efectos del cambio climático
en Catalunya en los últimos 50 años, podrían estimular la esporulación en las zonas
montañosas y contenerla en el litoral catalán meridional, afectando así la presencia de
esporas.
The development of airborne pollen and fungal spores models aims among
others, to evaluate and predict their concentrations and/or seasonal dynamics;
to establish, develop and/or validate atmospheric transport models; and/or to
correlate concentrations with impacts or changes detected in environmental
processes. The general objective of this thesis was to develop different
statistical models to study the spatial-temporal variation of the main airborne
pollen and fungal spores in Catalonia. In the first chapter we analyzed the
predictive and dispersion models present in the literature, concluding that the
models based on observations (OBM) have been frequently used to predict
future concentrations, the models based on phenology (PHM) to characterize
the flowering period, and a range of other models (Other models) to establish
spatial estimates in unmonitored areas. PHM are more diverse, easier to apply
and they use a smaller number of independent variables than OBM. The
dispersion models (other models) are classified according to the direction of the
modeling (Forward or Backward) and present a smaller number of applications
due to their high technical-scientific requirements, being their greatest limitation
the establishment of the flow and the emission source. In the second chapter,
we validated a gamma distribution model to characterize annual series of pollen
and spores data and to establish the few of them showing representative
patterns. From the results we concluded that the α parameter of the model
changed reasonably from year to year, depending on the meteorological
conditions, with good inter-annual and spatial stability and allowing to establish
a generic classification of the airborne particles studied in five categories for
pollen and five for fungal spores. This classification showed a strong relation of
α parameter with the ecological distribution of the plant (potential and/or
ornamental) in the case of the pollen taxa and with the land use and/or the
bioclimate of the zone in the case of the fungal spores. The classification
established will allow reducing the number of taxa with which to develop new
prediction models in the third chapter we selected 12 taxa (six pollen and six
fungal) and developed predictive models based on concentration thresholds
instead of on concentrations. We evaluated the predictive potential of of logistic
regression models and regression tree models at four concentration thresholds
(low, medium, high and very high). The two models showed similar results
regarding the relationship and/or influence of the meteorological parameters in
the different thresholds, presenting highly satisfactory values on sensitivity and
specificity during the validation. However, we observed that the logistic
regression models gave a greater precision (sensitivity) in establishing the
exceedance of a concentration threshold and therefore that they are the most
suitable for future estimates. Finally, in chapter 4 it was undertaken a trend
analysis with the annual index of 20 fungal spore taxa of the period 1995-2013.
The analysis showed t12 taxa with significant increasing trends and two with
decreasing trends. These results were mainly attributed the diversity of
geographic characteristics and land use of the studied localities. Also, the
increasing trends of the temperature and the instability of the precipitation in
Catalonia in the last 50 years could be stimulating the sporulation on mountain
areas and limiting it on the coast, thus affecting the presence of spores.
2017-12-12T13:41:21Z
2017-12-12T13:41:21Z
2017-09-26
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
9788449075971
http://hdl.handle.net/10803/457890
spa
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info:eu-repo/semantics/openAccess
Universitat Autònoma de Barcelona
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)