Methodology for climatic study of the coastal flooding in Cuba. Application in the north coast of central and East region

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Axel Hidalgo-Mayo
Ida Mitrani-Arenal
Wilber Ramírez-Espinos
Yadira Pérez-Calzada
Orlando Lázaro Córdova-García
Amaury Machado-Montes de Oca

Abstract

This paper aims to develop a methodology that structures the climatic studies of coastal flooding in the Cuban archipelago, based on the sources of information available in Cuba and updated statistical methods used by the international scientific community. The methods used were the non-parametric tests of Spearman, Mann-Kendall and Pettitt, the distributions of Poisson and Gumbel, as well as the tests of goodness of fit χ2 and Kolmogorov-Smirnov. Cuban coastal weather stations were used as sources of information, as well as the archives of the Institute of Meteorology and the National Hurricane Center. As a result, the period of return of the maximum wind speed was obtained, for the probabilities of 10%, 4% and 2%, and of moderate and strong floods, as well as the statistical trend of the maximum annual wind and coastal flooding. It is concluded that the proposed methodology is based on the current state of international knowledge on this subject, while it corresponds to the sources of information and meteorological data available in Cuba. The methods used and the results obtained in this research are valid for the development of future investigations of this type, as well as their application in the disaster reduction plans and climate change adaptation policies that the Cuban State develops within the framework of the "Life Task".

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Hidalgo-MayoA., Mitrani-ArenalI., Ramírez-EspinosW., Pérez-CalzadaY., Córdova-GarcíaO. L., & Machado-Montes de OcaA. (2020). Methodology for climatic study of the coastal flooding in Cuba. Application in the north coast of central and East region. Revista Cubana De Meteorología, 26(2). Retrieved from http://rcm.insmet.cu/index.php/rcm/article/view/511
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References

Ballester, M.; González, C. & Pérez, R. 2010. Variabilidad de la actividad ciclónica en la región del Atlántico Norte y su pronóstico. La Habana: Editorial Academia, 170 p., ISBN: 978-959-270-175-5.
Boettle, M.; Rybski, D. & Kropp, J. P. 2016. “Quantifying the effect of sea level rise and flood defence - a point process perspective on coastal flood damage”. Natural Hazard and Earth Systems Sciencies, 16: 559-579, DOI: 10.5194/nhess-16-559-2016.
British Oceanographic Data Center 2009. GEBCO Digital Atlas. version 2.12, [ Windows ], Liverpool, United Kingdom: Natural Environmental Research Council, Available: .
Caires, S. 2011. Extreme Value Analysis: Wave Data. (ser. JCOMM Technical Report No. 57), Geneva: World Meteorological Organization and Intergovernmental Oceanographic Commission, 33 p.
Caires, S. & Sterl, A. 2005. “100-Year Return Value Estimates for Ocean Wind Speed and Significant Wave Height from the ERA-40 Data”. Journal of Climate, 18(7): 1032-1048.
Cochran, W. G. 1954. “Some methods for strengthening the common χ2 test”. Biometrics, 10(4): 417-451.
Coles, S. 2001. An Introduction to Statistical Modeling of Extreme Values. (ser. Springer Series in Statistics), London: Springer-Verlag London, 208 p., ISBN: 1-85233-459-.
Córdova, O., L.; García, M. & López, A. 2018. “Cronología de las inundaciones costeras en la provincia de Ciego de Ávila. Periodo 1960-2017”. Revista Cubana de Meteorología, 24(2): 136-145, ISSN: 0864-151X.
Dickinson, J. & Chakraborti, S. 2003. Nonparametric Statistical Inference. (ser. Statistics: Textbooks and Monographs, no. ser. 168), Fourth Edition ed., New York: Marcel Dekker, Inc., 645 p., ISBN: 0-8247-4052-1.
Dowdy, S.; Wearden, S. & Chilko, D. 2004. Statistics for Research. (ser. Wiley Series in Probability and Statistics), Third Edition ed., New Jersey: John Wiley&Sons, 627 p.
Feld, G.; Randell, D.; Ross, E. & Jonathan, P. 2019. “Design conditions for waves and water levels using extreme value analysis with covariates”. Ocean Engineering, 173: 851-866, ISSN: 0029-8018, DOI: 10.1016/j.oceaneng.2018.10.027.
Ferreira, J. A. & Guedes, C. 1998. “An Application of the Peaks Over Threshold Method to Predict Extremes of Significant Wave Height”. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 120(8): 165-176.
GEOCUBA 2003. Derrotero de las costas de Cuba. La Habana: Agencia de Cartografía Náutica.
Goda, Y. 2000. Random Seas and Design of Maritime Structures. (ser. Advances Series on Ocean Engineering ), Second Edition ed., vol. 15, New Jersey-London: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 443 p., ISBN: 981-02-3256-X.
González, C. M.; González, P. & Hernández, J. F. 2017. “Evaluación de la afectación del huracán Irma, utilizando la modelación numérica en las provincias de Artemisa y Mayabeque”. Revista Cubana de Meteorología, 23(3): 363-377, ISSN: 0864-151X.
Guerra, C.; Menéndez, E.; Barrero, R. & Egaña, E. 2006. Estadística. Segunda Edición ed., La Habana: Editorial Félix Varela, 376 p., ISBN: 959-258-776-0.
Hernández, N.; Perigó, E.; Rojas, Y.; Laborde, N.; Pérez, Y.; Ortega, F. E.; Pérez, O. E.; Casals, R. & Cabrales, J. 2019. Cronología de las inundaciones costeras en Baracoa y cálculo del período de retorno de los organismos ciclónicos tropicales que han generado fuertes marejadas en el período 1871 - 2018. Resultado Científico, La Habana: Instituto de Meteorología, p. 57.
Hernández, N.; Vega, R. & Casals, R. 2002. “Estudio de los Sistemas Meteorológicos que han afectado a Baracoa por penetraciones del mar e inundaciones costeras”. Revista Cubana de Meteorología , 9(2): 58-68.
Hidalgo, A.; Hernández, N. & Perigó, E. 2019. “Períodos de retorno para las inundaciones costeras y los eventos extremos de viento y oleaje en la costa nororiental de Cuba”. Revista Cubana de Meteorología , 25(2): 191-202.
Hidalgo, A. & Mitrani, I. 2012. “Particularidades hidrometeorológicas del litoral Gibara-Playa Guardalavaca”. Revista Cubana de Meteorología, 18(2): 152-163, ISSN: 0864-151X.
Hidalgo, A. & Mitrani, I. 2015. “Tendencias climáticas de las inundaciones costeras en el litoral Gibara-Playa Guardalavaca, provincia Holguín, Cuba”. Revista de Climatología, 15: 93-102, ISSN: 1578-8768.
Hidalgo, A.; Mitrani, I. & Pérez, G. 2017. “Nueva clasificación de las inundaciones costeras en Cuba”. Revista Cubana de Meteorología, 23(2): 209-216, ISSN: 0864-151X.
Hidalgo, A.; Mitrani, I.; Pérez, G.; Hernández, N.; Córdova, O., L.; Regueira, V.; Ramírez, W.; González, C. M.; Machado, A.; Perigó, E.; Lorenzo, L.; Agüero, K.; Vinajera, V.; Jiménez, J.; Boligán, M.; Sánchez, L.; Victorero, A.; Mursulí, A.; García, L.; Ortega, F. E.; Castellanos, M. J.; Araujo, L. A.; Báez, E.; Laborde, N. & Casals, R. 2016. Cronología de las inundaciones costeras por penetración del mar para el archipiélago cubano. Resultado Científico, Holguín: CMP Holguín, Instituto de Meteorología, p. 40.
Insmet 2012. Atlas Climático de Cuba. La Habana: Grupo Empresarial Geocuba, 217 p., ISBN: 92-63-10781-5.
Laface, V.; Malara, G.; Romolo, A. & Arena, F. 2016. “Peak over threshold vis-à-vis equivalent triangular storm: Return value sensitivity to storm threshold”. Coastal Engineering, 116: 220-235, ISSN: 0378-3839, DOI: 10.1016/j.coastaleng.2016.06.009.
Landsea, C. W. & Franklin, J. L. 2013. “Atlantic Hurricane Database Uncertainty and Presentation of a New Database Format”. Monthly Weather Review, 141(10): 3576-3592, ISSN: 0027-0644, DOI: 10.1175/MWR-D-12-00254.1.
Liang, B.; Shao, Z.; Li, H.; Shao, M. & Lee, D. 2019. “An automated threshold selection method based on the characteristic of extrapolated significant wave heights”. Coastal Engineering, 144: 22-32, ISSN: 0378-3839, DOI: 10.1016/j.coastaleng.2018.12.001.
Mellado, E. & Borrajero, I. 1997. Programa para el Cálculo de Índices de Tendencia en Series Temporales. version 2.0, La Habana: Instituto de Meteorología .
Méndez, F., J.; Menéndez, M.; Luceño, A. & Losada, I., J. 2006. “Estimation of the long-term variability of extreme significant wave height using a time- dependent Peak Over Threshold (POT) model”. Journal of Geophysical Research, (111), DOI: 10.1029/2005JC003344,.
Mitrani, I.; Díaz, O. O.; Vichot, A.; Hernández, I.; Hidalgo, A.; García, E. & Rodríguez, J. A. 2012. “Tendencias climáticas de las inundaciones costeras severas en áreas de Cuba”. Revista Ciencias de la Tierra y del Espacio, 13(2): 68-84, ISSN: 1729-3790.
Mitrani, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Hernández, I.; Salas, I.; Pérez, R.; Díaz, O. O.; Vichot, A.; Pérez, A.; Cangas, R.; Álvarez, L.; Pérez, O., E.; Rodríguez, J. A.; Rodríguez, C. M.; Pérez, A. L.; Morales, A.; Viamontes, J. & Pérez, J. 2017. Inundaciones costeras en Cuba y sus tendencias climáticas. La Habana: CITMATEL, 192 p., ISBN: 978-959-237-730-1, Available: , [Consulted: February 7, 2018 ].
Mitrani, I.; Hernández, I.; García, E.; Hidalgo, A.; Díaz, O. O.; Vichot, A. & Rodríguez, J. A. 2016. “The Coastal Flood Regime around Cuba, the Thermohaline Structure Influence and Its Climate Tendencies”. Environment and Ecology Research, 4(2): 37-49, DOI: 10.13189/eer.2016.040201.
Mitrani, I.; Pérez, R.; García, O.; Salas, I.; Juantorena, J.; Ballester, M.; Beauballet, P.; Pérez, A. L. & Rodríguez, C. 2000. “Las zonas más expuestas a las inundaciones costeras en el territorio cubano y su sensibilidad al posible incremento del nivel medio del mar por cambio climático”. Revista Cubana de Meteorología, 7(1): 45-50.
Mitrani, I. & Salas, I. 1998. “Elaboración del régimen de olaje extremo por métodos numéricos.”. In: Desarrollo de las Técnicas de Predicción de las Técnicas de Predicción de las Inundaciones Costeras, Prevención y Reducción de su Acción Destructiva., La Habana: Instituto de Meteorología , pp. 73-81.
Mitrani, I.; Vega, R.; Pérez, R.; Díaz, L.; Salas, I.; Barreras, O.; Pérez, P. J.; Casals, R. & del Sol, A. 1994. Características hidrometeorológicas generales de la zona costera correspondiente al Malecón Habanero. Informe Técnico, La Habana: Instituto de Meteorología .
Mitrani, I.; Vega, R.; Pérez, R. & Salas, I. 1999. “Determinación de las características extremas del viento, el oleaje y la sobreelevación del nivel del mar en las costas de Cuba”. Revista Cubana de Meteorología, 6(1): 38-42.
Montoya, R.; Menéndez, M. & Osorio, A. 2018. “Exploring changes in Caribbean hurricane-induced wave heights”. Ocean Engineering, 163: 126-135, DOI: 10.1016/j.oceaneng.2018.05.032.
Moreno, A. 1998. Desarrollo de las Técnicas de Predicción de las Inundaciones Costeras, Prevención y Reducción de su Acción Destructiva. Informe Final del Proyecto Cuba 94/003, no. Proyecto Cuba 94/003, La Habana: Instituto de Meteorología , p. 172.
Ortiz, R. 1973. Trayectoria de Huracanes y de Perturbaciones Ciclónicas del Océano Atlántico, del Mar Caribe y del Golfo de México (1919-1969). La Habana: Editorial Organismos, 109 p.
Pérez, P. J. 1994. Estudio del régimen de vientos y olas en diferentes zonas marinas de interés socioeconómico para Cuba. Informe Técnico, La Habana: Instituto de Meteorología .
Pérez, P. J.; Casals, R.; del Sol, A. & Díaz, L. 2001. “Análisis de los fenómenos meteorológicos que provocaron penetraciones del mar en el malecón habanero”. Revista Cubana de Meteorología, 8(1): 50-58, ISSN: 0864-151X.
Pérez, R. 2013. Cronología de los huracanes de Cuba. Reporte de Investigación, La Habana: Instituto de Meteorología , p. 8.
Povea, Y. & Mitrani, I. 2016. “Particularidades de las inundaciones costeras en la bahía de Mariel”. Revista Ciencias de la Tierra y del Espacio, 17(2): 160-170, ISSN: 1729-3790.
Ramírez, W.; Pérez, Y. & Estrada, E. 2017. “Procedimiento para la estimación del estado de la superficie marina y cronología de inundaciones costeras en Guayabal y Cascarero”. Revista de Innovación Tecnológica. CIGET. Las Tunas., 23(3).
Ramos, L. E. 2009. Huracanes. Desastres Naturales en Cuba. La Habana: Editorial Academia , 192 p., ISBN: 978-959-270-161-8.
Regueira, V. A. & Barcia, S. 2019. “Cronología de inundaciones costeras por penetración del mar, en la provincia Cienfuegos”. Revista Cubana de Meteorología, 25(0), ISSN: 2664-0880, Available: , [Consulted: August 28, 2019 ].
Rodríguez, J. Á.; Yanes, A. & Dorta, P. 2017. “Determinación y caracterización de situaciones de temporal marino e inundación costera por rebase del oleaje en San Andrés, NE de Tenerife (1984-2014)”. Investigaciones Geográficas (Esp), (68): 95-114, ISSN: 0213-4691.
Salas, I. & Mitrani, I. 1992. “Elementos de ola de viento en un ciclón tropical”. Revista Cubana de Meteorología, 5(2): 40-44.
Salas, I.; Moreno, A.; Mitrani, I. & Lezcano, J. C. 1992. “Oleaje máximo y régimen hidroclimático de la costa sur de la región oriental.”. Revista Cubana de Meteorología, 5(1): 12-16.
Sneyers, R. 1990. On the statistical analysis of series of observation. Geneva: World Meteorological Organization, 192 p., ISBN: 92-63-10415-8.
Stocker, T., F.; Qin, D.; Plattner, G.-K.; Tignor, M.; Allen, S., K.; Boschung, J.; Nauels, A.; Xia, Y.; Bex, V. & Midgley, P., M. (eds.). 2013. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, USA: Cambridge University Press, 203 p., ISBN: ISBN 978-92-9169-138-8.
Toimil, A.; Losada, I., J. & Camus, P. 2016. “Metodología para el análisis del efecto del cambio climático en la inundación costera: aplicación a Asturias”. Revista Iberoamericana del Agua, 3(2): 56-65, DOI: 10.1016/j.riba.2016.07.004.
USACE 2006. Coastal Engineering Manual. (no. ser. Engineer Manual 1110-2-1100), vol. II, Washington, D.C.: U.S. Army Corps of Engineers, 1720 p., Available: , [Consulted: November 8, 2018 ].
Vinoth, J. & Young, I. R. 2011. “Global Estimates of Extreme Wind Speed and Wave Height”. Journal of Climate, 24(6): 1647-1665, DOI: 10.1175/2010JCLI3680.1.
Vousdoukas, M., I.; Voukouvalas, E.; Mentaschi, L.; Dottori, F.; Giardino, A.; Bouziotas, D.; Bianchi, A.; Salamon, P. & Feyen, L. 2016. “Developments in large-scale coastal flood hazard mapping”. Natural Hazard and Earth System Sciencies, 16: 1841-1853, DOI: 10.5194/nhess-16-1841-2016.
Wilks, D. S. 2011. Statistical methods in the atmospheric sciences. Third Edition ed., Oxford, United Kingdom: Elsevier/Academic Press, 676 p., ISBN: 978-0-12-385022-.
WMO 1994. Guide to the Applications of Marine Climatology. (no. ser. WMO # 781), Geneva: World Meteorological Organization , 144 p., ISBN: 92-63-10781-5.
Young, I. R.; Vinoth, J.; Zieger, S. & Babanin, A. V. 2012. “Investigation of trends in extreme value wave height and wind speed”. Journal of Geophysical Research, 117, DOI: 10.1029/2011JC007753.