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Reconstruction of missing data and analysis of air temperature variability at the Arctowski Station (Antarctic Peninsula region), 1977–2025

Este estudio reconstruye los datos faltantes de la temperatura media diaria del aire para la Estación Arctowski (1977–2025) utilizando la reanálisis ERA5 y modelos de regresión, revelando una variabilidad local significativa y periodos alternos de calentamiento/enfriamiento sin una tendencia a largo plazo estadísticamente significativa, al tiempo que señala un aumento de la oceanicidad climática.

Autores originales: Marek Kejna, Joanna Plenzler, Sławomir Sulik

Publicado 2026-07-10

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CC BY 4.0

Autores originales: Marek Kejna, Joanna Plenzler, Sławomir Sulik

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina la Península Antártica en la Antártida como un gigantesco patio de juegos helado donde el clima es el juego más impredecible de todos. Durante casi 50 años, los científicos han estado llevando la puntuación en un lugar específico llamado Estación Antártica Polaca Henryk Arctowski (HA), ubicada en la Isla de la Rey Jorge. Pero, como un diario con páginas arrancadas, su registro meteorológico tenía enormes vacíos. Algunos años faltaban por completo; otros meses tenían agujeros.

Este artículo es la historia de cómo los investigadores Marek Kejna y su equipo actuaron como detectives para llenar esas páginas faltantes, no mediante conjeturas, sino utilizando un mapa digital del cielo sumamente preciso llamado ERA5.

El gran robo de datos: Llenando los huecos
El equipo no podía simplemente usar los datos de las estaciones cercanas porque las montañas locales y los patrones de viento hacen que la Isla de la Rey Jorge sea un poco una isla meteorológica propia. En su lugar, tomaron datos horarios de la rejilla de reanálisis ERA5, un modelo computacional masivo y global que rastrea la atmósfera.

Descubrieron que, aunque el modelo computacional era excelente, no era perfecto. Era como un amigo que te dice que la temperatura es "fría", pero no nota que en realidad es "gélida" o "fresca". Específicamente, el modelo solía ser un poco más frío en comparación con la estación real, especialmente en el verano. La diferencia era de aproximadamente 0.6 °C en promedio, pero en febrero, la estación real era un acogedor 1.1 °C más cálida de lo que el modelo predecía.

Para solucionar esto, el equipo construyó un conjunto de "reglas de traducción" personalizadas (ecuaciones de regresión) para cada mes. Piensa en ello como un anillo de decodificación secreto: si la computadora decía que estaban a -5 °C en julio, la regla les decía que la estación real estaba en realidad a -5.01 °C. Si la computadora decía que estaba a 1 °C en febrero, la regla la ajustaba a unos cálidos 2.1 °C. Una vez que aplicaron estas reglas a los días faltantes, obtuvieron un registro completo e ininterrumpido de 1977 a 2025.

El reporte del clima: ¿Qué encontraron?
Con el diario completo restaurado, el equipo analizó profundamente el clima de los últimos 48 años. Esto es lo que dicen los números:

El frío promedio: La estación es el lugar más cálido de toda la región, con una temperatura anual promedio de -1.6 °C. Eso puede sonar gélido, pero en la Antártida, ¡es prácticamente una ola de calor!
Las estaciones: El mes más frío es julio, con un promedio de -5.8 °C. El más cálido es febrero, alcanzando un promedio de 2.3 °C.
Los extremos: Las temperaturas fluctúan salvajemente. Lo más frío que se ha registrado fue -32.3 °C (el 24 de julio de 1986), y lo más cálido fue un agradable 16.7 °C (el 20 de enero de 1979).
El efecto del "océano": El clima aquí está fuertemente influenciado por el océano. La temperatura no fluctúa tan drásticamente como lo hace en un continente congelado; la diferencia entre los meses más calurosos y los más fríos es de solo 7.4 °C. Esto es como vivir en una casa con un excelente aislamiento: el océano evita que la temperatura se vuelva loca.

El misterio de la tendencia faltante
Aquí está el gran giro: si observas todo el período de 48 años de 1977 a 2025, no hay una tendencia estadísticamente significativa que muestre que la estación se esté calentando o enfriando en general. El artículo descarta explícitamente una línea de calentamiento simple y constante para este lugar específico durante este tiempo determinado.

En cambio, la temperatura actúa como una montaña rusa sin una dirección clara, solo grandes bucles:

Se calentó hasta 1984.
Luego se enfrió hasta 1994.
Se calentó de nuevo hasta 1999.
Se enfrió hasta 2015.
Y finalmente, comenzó a subir de nuevo después de 2015.

Los autores sugieren que estos altibajos son causados por grandes patrones atmosféricos, como el Modo Anular del Sur y los "ríos atmosféricos" (que son como gigantescos e invisibles ríos de aire cálido que fluyen desde los trópicos hacia los polos).

¿Qué pasa con el hielo?
El equipo también analizó los "Grados Día Positivos" (días lo suficientemente cálidos como para derretir el hielo) y los "Grados Día de Escarcha" (días lo suficientemente fríos como para congelar las cosas). Aunque la cantidad de derretimiento o congelación cambia mucho de un año a otro, el artículo señala que no se observó ninguna tendencia estadísticamente significativa para los Grados Día Positivos ni para los Grados Día de Escarcha durante el período analizado. En lugar de un cambio constante hacia más derretimiento o más congelación, los datos muestran una alta variabilidad y fluctuaciones a lo largo de varios años, sin una dirección clara a largo plazo en las sumas.

La conclusión
Este artículo no afirma haber resuelto el misterio del calentamiento global en la Antártida. En cambio, demuestra que incluso en un lugar conocido por su rápido cambio, el clima puede ser una mezcla caótica de períodos de calentamiento y enfriamiento que se cancelan entre sí a lo largo de las décadas. Los datos son ahora completos y confiables, mostrando que, aunque la Península Antártica es un "punto caliente" de cambio, la estación Henryk Arctowski ha sido un lugar de cambios salvajes en lugar de una línea recta hacia arriba o hacia abajo. ¿El futuro? El artículo sugiere que si seguimos observando, podríamos ver más calentamiento en las próximas décadas, pero para los años 1977 a 2025, la historia es de variabilidad, no de una sola dirección.

Resumen Técnico: Reconstrucción de Datos Faltantes y Análisis de la Variabilidad de la Temperatura del Aire en la Estación Arctowski (1977–2025)

Planteamiento del Problema
La Península Antártica es reconocida como un "punto caliente" (hotspot) climático que experimenta cambios ambientales rápidos, incluyendo una deglaciación y cambios de temperatura significativos. Sin embargo, los registros meteorológicos a largo plazo en las estaciones de esta región suelen contener lagunas de datos debido a interrupciones operativas, fallos de equipos o desafíos logísticos. La Estación Antártica Polaca Henryk Arctowski (HA), ubicada en la Isla de la Reyna (King George Island) y operativa desde 1977, posee una historia de casi cinco décadas marcada por observaciones intermitentes. Estas lagunas dificultan el análisis de la variabilidad y las tendencias climáticas a largo plazo. Además, aunque los conjuntos de datos de reanálisis como ERA5 ofrecen cobertura global, a menudo exhiben sesgos sistemáticos al compararse con las mediciones de estaciones locales en regiones polares debido a diferencias en la orografía, el balance de radiación superficial y la circulación local. El desafío principal abordado en este estudio es la reconstrucción de los datos faltantes de la temperatura media diaria del aire en la estación HA para crear una serie temporal continua y homogénea para el periodo 1977–2025, considerando las discrepancias entre los datos de la estación local y los valores del reanálisis ERA5.

Metodología
El estudio empleó un enfoque de múltiples etapas para reconstruir los datos faltantes y analizar la variabilidad de la temperatura:

Identificación de Datos y Selección de Fuentes: Los autores identificaron periodos específicos de datos diarios faltantes dentro del registro 1977–2025 de la estación HA, que cubren aproximadamente el 29.8% del total de los días. Los valores faltantes fueron suplementados utilizando datos horarios del reanálisis ERA5 (Servicio de Cambio Climático de Copernicus) correspondiente a la celda de la cuadrícula que engloba la estación HA (62.00°–62.25° S, 58.25°–58.50° W).
Modelado de Regresión: Para abordar las diferencias sistemáticas entre la estación HA y los valores de ERA5 —particularmente el hallazgo de que la HA es generalmente más cálida que la cuadrícula de ERA5, especialmente en verano—, los autores desarrollaron ecuaciones de regresión lineal mensual. Estos modelos fueron calibrados utilizando un conjunto de datos completo y homogéneo de 2013 a 2025, donde tanto los datos de la estación como los de ERA5 estaban disponibles. Los coeficientes de correlación de Pearson ( $R$ ) para estas ecuaciones mensuales oscilaron entre 0.92 y 0.95.
Validación y Pruebas de Homogeneidad: Los datos reconstruidos fueron validados contra los datos medidos del periodo 1978–1990, obteniendo un coeficiente de correlación de $R = 0.949$ . La homogeneidad de la serie reconstruida 1977–2025 fue probada mediante la Prueba de Homogeneidad de la Normal Estándar (SNHT) de Alexandersson (1986).
Análisis Climático: El estudio calculó diversos parámetros climáticos, incluyendo:
- Temperatura media, máxima y mínima.
- Índices de continentalidad (índice de Gorczyński, $K_G$ ) y oceanidad (índice de Marsz, $O_M$ ).
- Grados Día Positivos (PDD) y Grados Día de Escarcha (FDD).
- Análisis de tendencias utilizando la prueba t de Student para medias anuales y mensuales.
- Análisis comparativo con estaciones vecinas: Bellingshausen y Faraday/Vernadsky.

Resultos Clave

Reconstrucción de Datos: Se determinó que el conjunto de datos reconstruido para 1977–2025 es homogéneo, con el estadístico de la prueba SNHT ( $T(k) = 7.86$ ) situándose por debajo del valor crítico (8.20) con un nivel de significancia de 0.05.
Características de la Temperatura: La estación HA exhibe la temperatura media anual del aire más alta de la región con $-1.6^\circ\text{C}$ . El ciclo anual muestra inviernos suaves (media de julio: $-5.8^\circ\text{C}$ ) y veranos frescos (media de febrero: $2.3^\circ\text{C}$ ). Los valores extremos oscilan entre $-32.3^\circ\text{C}$ y $16.7^\circ\text{C}$ .
Discrepancias Estacionales con ERA5: Existen diferencias significativas entre la HA y ERA5. Mientras que las diferencias invernales son mínimas (la HA es a veces más fría), las diferencias estivales son sustanciales, siendo la HA hasta $1.1^\circ\text{C}$ más cálida que ERA5 en febrero. Esto sugiere que factores locales, como los efectos de foehn y la radiación solar sobre el terreno libre de hielo, influyen significativamente en el microclima de la estación en comparación con la cuadrícula más amplia de ERA5.
Tendencias y Variabilidad: No se observó una tendencia de calentamiento o enfriamiento a largo plazo estadísticamente significativa para todo el periodo 1977–2025 ( $p = 0.74$ ). En su lugar, los datos revelan distintos periodos de fluctuación multidecadal: calentamiento hasta 1984, enfriamiento hasta 1994, calentamiento hasta 1999, enfriamiento hasta 2015 y un ascenso subsecuente.
Influencia Oceánica: La región se caracteriza por rasgos climáticos oceánicos extremos, indicados por una baja amplitud térmica anual ( $7.4^\circ\text{C}$ ), un bajo índice de continentalidad de Gorczyński ( $12.0\%$ ) y un alto índice de oceanidad de Marsz ($11.2$).
Grados Día: La suma media anual de Grados Día Positivos (PDD) fue de $329.6^\circ\text{C}$ , y los Grados Día de Escarcha (FDD) de $-898.4^\circ\text{C}$ . No se encontraron tendencias estadísticamente significativas para PDD o FDD durante el periodo de estudio, aunque se observó una alta variabilidad interanual.
Consistencia Regional: La variabilidad de la temperatura en la HA correlaciona fuertmente con la estación Bellingshausen ( $R=0.95$ ) y moderadamente con Faraday/Vernadsky ( $R=0.65$ ), reflejando impulsores atmosféricos regionales compartidos.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo posiciona el conjunto de datos reconstruido 1977–2025 como un recurso crítico para comprender la dinámica climática en la Península Antártica. Los autores afirman que el estudio aborda con éxito el problema de las lagunas de datos en los registros polares de largo plazo, proporcionando una serie homogénea que permite un análisis robusto de la variabilidad.

Las principales reivindicaciones respecto a la significancia del estudio incluyen:

Contribución Metodológica: El estudio demuestra que, si bien ERA5 es una herramienta valiosa para llenar vacíos, la sustitución directa introduce sesgos. El desarrollo de ecuaciones de regresión mensual basadas en condiciones locales es un paso necesario para reconstruir con precisión los datos de las estaciones polares.
Contexto Climático: Los resultados corroboran la naturaleza compleja del clima de la Península Antártica, caracterizada por una alta variabilidad interanual y distintos periodos de calentamiento/enfriamiento, en lugar de una tendencia lineal. Esto respalda el concepto de un "hiato antártico" (un periodo de estancamiento del calentamiento) entre finales de la década de 1990 y 2015, seguido de una nueva fase de calentamiento.
Impulsores Locales vs. Globales: Los hallazgos destacan que los factores locales (orografía, extensión del hielo marino, vientos de foehn) juegan un papel decisivo en los registros de temperatura, superando a menudo las tendencias de los reanálisis más amplios. La ventaja térmica específica de la estación en verano se atribuye a estos mecanismos locales.
Línea Base Ambiental: Los datos reconstruidos sirven como una línea base para evaluar el impacto del cambio climático en la criosfera (glaciares y permafrost) y el ecosistema en general en la región de la Bahía Admiralty, un sitio de investigación multidisciplinaria intensiva.

Los autores concluyen que la variabilidad observada se alinea con los cambios en la circulación atmosférica (Modo Anular del Sur, ríos atmosféricos) y la extensión del hielo marino, enfatizando la necesidad de un monitoreo continuo para comprender futuros regímenes climáticos en esta región sensible.

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