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rocio-rico-nieto
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LGK GF777
Clase 7: La atmósfera cambiante: una perspectiva sistémica
Modelos y observaciones (1)
GF 777Otoño 2002
LGK GF777
Contenidos de hoy• Integrando observaciones y modelación
• Observaciones y mediciones– Laboratorios– In situ– Percepción remota (LIDAR, Satélites)
• Modelación– Módulos químicos– Módulos meteorológicos– Métodos numéricos y resolución de EDP– Datos de entrada– Implementaciones computacionales– Evaluación y validación
LGK GF777
Modelación
Mediciones
LGK GF777
Mediciones •In situ•Percepción remota•Laboratorios
•Campañas...Procesos•Monitoreo...Tendencias
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•“Smog chambers”•Métodos espectroscópicos•Cromatografía•etc.
API Atmospheric Pressure IonizationCIMS Chemical Ionization Mass Spectrometry
PTRMS Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer
•In situ•Percepción remota
•Laboratorios
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•In situ•Percepción remota•Laboratorios
•Métodos espectroscópicos•Toma de muestras y operación (“Sampling”)•Simples, pequeños, baratos, etc.•Exactitud...•Precisión...•Reproductibilidad...•Representatividad•etc.
LGK GF777TOLOLO (30ºS,70ºW, 2200 m)
Isla de Pascua (27ºS, 110 W, 40 m)
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Absorción por O3 en 254 nm
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Titulación de O3 con solución de KI y corriente proporcional al contenido
de O3 (ECC)
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•In situ
•Percepción remota•Laboratorios
•Sensores pasivos (espectrómetros)•Sensores activos (LASER/LIDAR)
+ Globales- Resolución
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Light detection and ranging measuring systems (LIDAR) …Análogo óptico a un radar sólo que la
señal es luz “alineada” (LASER)
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LIDAR
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Los sensores pasivos en los satélites se basan en la medición de luz solar transmitida o dispersada o emitida en ondas largas
(termal o micro-ondas)(http://see.gsfc.nasa.gov/edu/SEES/strat/class/S_class.htm)
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+ Algoritmo de traducción de señal en medición
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Backscatter Ultraviolet (BUV) Technique
Incoming solar radiation at these wavelengths
penetrates into the the troposphere where it undergoes multiple
scattering and reflections off cloud and terrestrial surfaces. The ratios of radiance to irradiance
measurements at these wavelengths provide
estimates of the column O3
amount.
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Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS )
(http://jwocky.gsfc.nasa.gov/)
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Global Ozone Monitoring Experiment (GOME)
http://auc.dfd.dlr.de/GOME/
Columna de ozono29/5-2002
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LGK GF777O3 Total
NO2
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Center for Clouds, Chemistry and ClimateAntarctic Study Centre, Vasco-da-Gama
Atmospheric Research LaboratoryDepartment of Meteorology, Maldives
Desert Research Institute European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites
Florida State University, TallahasseeForschungszentrum Jülich
GKSS-Forschungszentrum GeesthachtImperial College, London
Indian Institute of Science, BangaloreIndian Institute of Technology, New Delhi
Indian Institute of Tropical Meteorology, PuneIndian Meteorological Department, New DelhiIndian Space Research Organization, Bangalore
Institut für TroposphärenforschungKoninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut
Laboratoire d’Optique AtmosphériqueLaboratoire de Météorologie Dynamique du CNRS
Laboratoire de Météorologie Physique, Université Blaise PascalLaboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Gif-Sur-Yvette.
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes AtmosphériquesMax Planck Institut für Chemie
Max Planck Institut für KernphysikMax Planck Institut für Meteorologie
Meteorologisches Institut der Universität HamburgMeteorologiska Institutionen, Stockholms Universitet
NASA - Goddard Space Flight CenterNational Center for Atmospheric Research
National Center for Medium Range Weather Forecasting, New DelhiNational Institute of Oceanography, GoaNational Physical Laboratory, New Delhi
NOAA - Atlantic Oceanographic and Meteorological LaboratoryNOAA - Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory
NOAA - Pacific Marine Environmental LaboratoryNorth Carolina State University, Raleigh
Oregon State University, CorvallisPhysical Research Laboratory, Ahmedabad
Scripps Institution of OceanographySeaSpace CorporationService d’Aéronomie
Space Application Centre, AhmedabadSpace Physics Laboratory, Thiruvananthapuram
Technische Universiteit DelftTel-Aviv UniversityUniversität Bremen
Universität Innsbruck Universiteit Utrecht
University Corporation for Atmospheric ResearchUniversity of Alaska, FairbanksUniversity of California, Irvine
University of California, RiversideUniversity of California, San Diego
University of Hawaii, ManoaUniversity of Maryland, College Park
University of Mauritius, ReduitUniversity of MiamiUniversität München
University of Washington, SeattleUniversity of Witwatersrand, Johannesburg
York University, Toronto
Instituciones partcipantes ~50, países ~30, científicos ~100
+Modelación: antes, durante y después
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MODELACIÓNAbstracción...Simplificación...Síntesis...Evaluación...Pronóstico
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
CI/CB
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•Módulos químicos•Módulos meteorológicos•Métodos numéricos y resolución de EDP•Datos de entrada•Implementaciones computacionales•Evaluación y validación
SQcct
c
)'vc'.(-v..v
CI/CB
LGK GF777
•Módulos químicos•Módulos meteorológicos
•Métodos numéricos y resolución de EDP•Datos de entrada
•Implementaciones computacionales•Evaluación y validación
•Reacciones en fase gaseosa•Reacciones?
•Tasas de reacción•Tasas de fotólisis
Aerosoles y nubes
Procesos de Deposición-Húmeda (nubes)
-Seca
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Datos de entrada
xFwcos2vsin2x
p1
a
uw
a
uvtan
dt
du :x
yFy
p
x
2
2usin1
a
vw
a
tanu
dt
dv :y
zFugz
p
cos21
a
vu
dt
dw :z
22
Datos Químicos: Tasas de reacción/Fotólisis
•“Off-line”
•“On-line”
Inventarios de emisiones
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•Módulos químicos•Módulos meteorológicos
•Métodos numéricos y resolución de EDP•Datos de entrada
•Implementaciones computacionales•Evaluación y validación
Advección-Eficientes-Precisos-Conservadores de masa
Parametrizaciones de subgrilla-Convección
-Mezcla turbulenta
Condiciones de borde-Laterales-Borde superior
Rapidez, memoria...
LGK GF777LGK Nov 98LGK Nov 98
Definición delProblema
Elección delmodelo
Recopilación dedatos
Implementación
Definición deescenarios
Ejecución delmodelo
Evaluación deresultados
VALIDACIÓN:• Comparación
sistemática contra observaciones
• Intercomparación
• Análisis de sensibilidad
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A propósito de validación...
http://web.mit.edu/afs/athena.mit.edu/org/i/igac/www/GIM.html
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• Asimilación de datos (“nudging”, “relaxation”)
• Modelación inversa
• Procesos heterogéneos..multifase/multiescala
• Anidamiento múltiple
• Resolución variable
• Modelos del sistema terrestre
Biósfera
Atmósfera
CriósferaLitósfera
Hidrósfera