Tesis - Dirección General de Servicios Telemáticos
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FACULTAD DE TELEMÁTICA INGENIERÍA DE SOFTWARE Y CIENCIAS DEL AMBIENTE: MÉTODO TECNOLÓGICO ÓPTIMO PARA LA RECUPERACIÓN DE PERFILES ATMOSFÉRICOS TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN COMPUTACIÓN Presenta: Jorge Fernando Galindo Núñez Asesores: D. en C. Pedro Damián Reyes y D. en C. Ignacio Galindo Estrada Colima, Col., México, Enero 2012 M. en C. Sara Sandoval Carrillo Coordinadora de Posgrado en Telemática PRESENTE Por este medio le comunicamos que el asesorado Ing. Jorge Fernando Galindo Núñez ha concluido su trabajo de tesis titulado “Ingeniería de software y ciencias del ambiente: método tecnológico óptimo para la recuperación de perfiles atmosféricos” y autorizo la impresión y presentación del mismo para la obtención del título de Maestro en computación. El documento está compuesto por 5 capítulos con el orden siguiente: Capitulo 1. Introducción Capitulo 2. Estado del arte Capitulo 3. Metodología de la investigación Capitulo 4. Desarrollo de la Metodología Capitulo 5. Análisis y Conclusiones Sin más por el momento me despido de usted enviándole un cordial saludo. Colima, Col., a 9 de diciembre de 2011 _________________________________________ Dr. Pedro Damián Reyes Índice 1. Introducción ..................................................................................................................................... 9 1.1 Introducción ................................................................................................................................... 5 1.2 Planteamiento del problema ......................................................................................................... 7 1.3 Hipótesis ......................................................................................................................................... 8 1.4 Objetivo .......................................................................................................................................... 8 1.5 Objetivos específicos ...................................................................................................................... 8 1.6 Justificación .................................................................................................................................... 9 2. Estado del Arte ............................................................................................................................... 10 2.1 Marco contextual ......................................................................................................................... 11 2.1.1 Descripción y uso de los Perfiles Atmosféricos ..................................................................... 11 2.1.2 El uso de los Perfiles Atmosféricos: caso Centro Universitario de Investigación en Ciencias del Ambiente (CUICA) .................................................................................................................... 18 2.2 Marco teórico ............................................................................................................................... 20 2.2.1 Obtención de DMV’s ............................................................................................................. 20 3. Metodología de la investigación .................................................................................................... 25 3.1 Procesamiento de Datos Crudos .................................................................................................. 26 3.2 Ingeniería de software basada en componentes para una herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos .......................................................................................................................... 34 3.3 Evaluación del software ............................................................................................................... 42 3.3.1 Cuestionario .......................................................................................................................... 45 4. Desarrollo de la metodología ............................................................................................................. 46 4.1 Perfiles atmosféricos con mayor resolución: Cambios en IAPP ................................................... 47 4.2 Diseño de interfaces de usuario ................................................................................................... 50 5. Análisis y conclusiones ....................................................................................................................... 54 5.1 Análisis de resultados. .................................................................................................................. 55 5.1.1 Evaluación de la herramienta REPEAT .................................................................................. 55 5.2 Conclusiones ................................................................................................................................. 66 5.3 Trabajo a futuro............................................................................................................................ 69 Glosario .................................................................................................................................................. 70 Referencias Bibliográficas ...................................................................................................................... 71 ILUSTRACIÓN 1 RELACIÓN ENTRE LA TEMPERATURA DE PUNTO DE ROCÍO Y LA PRESIÓN (REYES COCA, 2002) ............................. 17 ILUSTRACIÓN 2 ESQUEMA GENERAL DEL GLOBO CAUTIVO INSTRUMENTADO .......................................................................... 21 ILUSTRACIÓN 3 ESQUEMA GENERAL DEL GLOBO CAUTIVO INSTRUMENTADO .......................................................................... 22 ILUSTRACIÓN 4 ESQUEMA CORRESPONDIENTE A UN SATÉLITE NOAA‐N (2008) ............................................................... 23 ILUSTRACIÓN 5 DIAGRAMA DE PROCESOS QUE INCLUYEN LA DE‐CONMUTACIÓN Y EL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE CALIBRACIÓN, NAVEGACIÓN SATELITAL Y LOCALIZACIÓN ................................................................................................................ 28 ILUSTRACIÓN 6 DIAGRAMA DE PROCESOS EN LA APLICACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE CALIBRACIÓN, NAVEGACIÓN SATELITAL Y LOCALIZACIÓN .................................................................................................................................................... 29 ILUSTRACIÓN 7 DIAGRAMA DE PROCESOS DE LA OBTENCIÓN DEL ARCHIVO DE NIVEL 1D Y EL MAPEO DE LOS INSTRUMENTOS CONTENIDOS EN EL PAQUETE DE DATOS CRUDOS ...................................................................................................... 31 ILUSTRACIÓN 8 INGENIERÍA DE SOFTWARE BASADA EN COMPONENTES ............................................................................ 35 ILUSTRACIÓN 9 UNIÓN DE LOS COMPONENTES QUE INTEGRARAN LA HERRAMIENTA DE RECUPERACIÓN DE PERFILES ATMOSFÉRICOS36 ILUSTRACIÓN 10 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA HERRAMIENTA DE RECUPERACIÓN DE PERFILES ATMOSFÉRICOS .............................. 37 ILUSTRACIÓN 11 ALIMENTACIÓN DE DATOS Y RECUPERACIÓN DE RESULTADOS DEL COMPONENTE A .......................................... 38 ILUSTRACIÓN 12 ALIMENTACIÓN DE DATOS Y RECUPERACIÓN DE RESULTADOS DEL COMPONENTE B .......................................... 39 ILUSTRACIÓN 13 INTERFAZ DE OPCIONES, CONFIGURACIÓN Y EJECUCIÓN .............................................................................. 51 ILUSTRACIÓN 14 INTERFAZ DE OPCIONES, CONFIGURACIÓN Y EJECUCIÓN .............................................................................. 52 ILUSTRACIÓN 15 INTERFAZ GRÁFICA CON LA PRESENTACIÓN DE DATOS HACIA EL USUARIO ....................................................... 53 ILUSTRACIÓN 16 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DE USABILIDAD DE ACUERDO A LA CALIFICACIÓN OBTENIDA MEDIANTE LA HERRAMIENTA DE CUESTIONARIOS SUS (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ........................................................... 56 ILUSTRACIÓN 17 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 1 “PIENSO QUE PODRÍA UTILIZAR EL SISTEMA DIARIAMENTE” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) .................................................................................................................. 58 ILUSTRACIÓN 18 . RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 2 “PIENSO QUE EL SISTEMA ES INNECESARIAMENTE COMPLICADO” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ............................................................................................. 58 ILUSTRACIÓN 19 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 3 “PIENSO QUE EL SISTEMA ES FÁCIL DE UTILIZAR” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ............................................................................................................................... 59 ILUSTRACIÓN 20 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 4 “PIENSO QUE NECESITO CAPACITACIÓN PARA SER CAPAZ DE UTILIZAR ESTE SISTEMA” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ................................................................................ 60 ILUSTRACIÓN 21 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 5 “ENCUENTRO LAS FUNCIONES DEL SISTEMA BIEN INTEGRADAS” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) .............................................................................................. 60 ILUSTRACIÓN 22 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 6 “CREO QUE EL SISTEMA TIENE MUCHAS INCONSISTENCIAS” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) .................................................................................................................. 61 ILUSTRACIÓN 23 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 7 “IMAGINO QUE LA MAYORÍA DE LA GENTE APRENDERÍA A REALIZAR ESTE PROCEDIMIENTO RÁPIDAMENTE” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ................................................ 62 ILUSTRACIÓN 24 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 8 “ENCONTRÉ EL SISTEMA MUY INCÓMODO” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ............................................................................................................................... 63 ILUSTRACIÓN 25 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 9 “ME SENTÍ CONFIADO AL UTILIZAR ESTA TÉCNICA” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ............................................................................................................................... 64 ILUSTRACIÓN 26 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN SOBRE LA SENTENCIA 10 “NECESITO APRENDER MUCHAS COSAS ANTES DE COMENZAR A UTILIZAR ESTA TÉCNICA” (FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA 2011) ............................................................. 65 AGRADECIMIENTOS A mis abuelos Dr Miguel A. Núñez Solorzano y Mtra. Celia Lepe Aguayo lo amo y saben que sin ustedes no me encontraría hoy celebrando un éxito mas, siendo las personas mas importantes en mi vida, nunca cambien y tengan por seguro que siempre han sido, son y será mi mayor motivación. Su Cariño, apoyo y amor siempre me animan a seguir su ejemplo y algún día convertirme en un ejemplo para muchos como hoy lo son ustedes, GRACIAS. A mi familia, mi madre Alma Celia Núñez, mi hermana Alma Celia Galindo por darme mi espacio cuando era necesario y por no dejarme solo cuando más lo necesitaba. Por mostrarme, madre con tu ejemplo lo que es obtener las cosas por que quieres y las mereces. Tus sabios consejos hermana siempre me acompañaran como lo hicieron y me apoyaran a tomar las mejores decisiones como lo realice hasta hoy. Por eso y mucho más, GRACIAS. A mi Novia, Stephany Monserat Guerrero. Chaparrita sin tu apoyo y la fe que tienes en mi no hubiera tenido ni la motivación, ni la visión, ni la perspectiva para cumplir este objetivo propuesto. Me enseñaste a no darme por vencido y no quedarme conforme con lo que pudo haber sido, y lograste meter en razón a mi mente y corazón para terminar hoy. Por darme tu apoyo incondicional y apoyarme en las buenas y en las malas, GRACIAS A mis maestros y tutores que me guiaron, me dieron el ejemplo y me enseñaron todo lo que es necesario para desarrollarse académica y profesionalmente. Aquellos que tuvieron la paciencia para celebrar conmigo mis éxitos y toleraron mis fracasos sin dejarme caer, siempre tendiendo una mano donde apoyarme con palabras de aliento cuando mas lo necesite. Exigiendo lo mejor de mi, no solo porque era posible, sino por que era el único camino. A todos y cada uno de ellos, GRACIAS. A mis compañeros, colegas y amigos, Axel, Sergio, Enrique, Xavier, Maythé y Hugo. Que aunque no muchas veces estuvimos de acuerdo o peleábamos por tener distintas opiniones, chic@s sé que sin ustedes, jamás hubiera llegado tan lejos, siempre fueron un gran apoyo y me enseñaron a darme cuenta de soluciones e ideas que tal vez sin ustedes nunca se me habrían ocurrido. Y hoy no podría cumplir este sueño y volverlo una realidad. Por ayudarme a cumplir este sueño y los que me faltan, GRACIAS. A mi colega y amigo Emilio Hiuzar que coopero con esta investigación compartiendo sus conocimientos para mejorar este proyecto y obtener así un excelente resultado. Por tu ayuda, amistad y paciencia, GRACIAS. A mis asesores D. en C. Pedro Damián Reyes y D. en C. Ignacio Galindo Estrada que me alentaron siempre a mirar de frente y no dejarme vencer ante ningún obstáculo. Por guiarme y compartir conmigo su sabiduría y experiencia durante y a todo momento, GRACIAS. A todos aquellos que no mencione pero saben que siempre están en mi mente y mi corazón por que lo merecen. Si a ustedes muchas gracias por estar siempre a mi lado, no los olvido siempre los llevo conmigo. Los quiero a todos, GRACIAS. RESUMEN Este trabajo presenta el desarrollo de un método óptimo para la recuperación de perfiles atmosféricos a partir de la integración y modernización de algoritmos ya utilizados, que facilitan al usuario la obtención correcta de datos por medio de pases satelitales de la NOA. El resultado de lo anterior permitió el conjunto de dos disciplina; la ambiental y la computación, cuya complejidad han permitido un trabajo interdisciplinario óptimo. Así se logra el desarrollo de una herramienta de software que utiliza una interfaz gráfica para asegurar los procesos y minimizar los errores de los mismos. Para la recuperación de perfiles atmosféricos (REPEAT) se utilizó una metodología denominada ingeniería en Software basada en componentes, en la cual los componentes existentes permiten crear nuevas herramientas, en este caso una con utilidad en las ciencias del ambiente. ABSTRACT This research presents the development of an optimal method for recovering atmospheric profiles based on the integration and modernization of algorithms already used, which provide users with the proper data collection through NOA’s satellite passes. The result of this research allowed combining two disciplines: the environmental one and computing, so the complexity permitted an optimal interdisciplinary work. . This is how achieved to develop a software tool that uses a graphical interface to ensure processes and minimize errors. For retrieval of atmospheric profiles (REPEAT) it was used a methodology called Software engineering component‐based, which allows existing components to create new tools, in this case one to use in the environmental sciences. Capítulo 1. Introducción 1.1 Introducción ................................................................................................................................... 5 1.2 Planteamiento del problema ......................................................................................................... 7 1.3 Hipótesis ......................................................................................................................................... 8 1.4 Objetivo .......................................................................................................................................... 8 1.5 Objetivos específicos ...................................................................................................................... 8 1.6 Justificación .................................................................................................................................... 9 1.1Introducción En todo el mundo, las ciudades se han desarrollado y expandido conforme al crecimiento de la población en una determinada área. Estas transformaciones han producido cambios en el ambiente, modificando el comportamiento y las condiciones del clima. La atmósfera urbana se compone de una gran cantidad y variedad de partículas, algunas de ellas determinan un aumento en la temperatura debido a su capacidad de absorción del calor y otras que se consideran contaminantes pueden llegan a producir reacciones en la población que alteran la calidad de vida de sus habitantes (Capelli de Steffens, Piccolo, Hernández, y Navarrette, 2001). Como ejemplo, el proceso de urbanización en una zona genera perturbaciones en la temperatura, especialmente en las noches y en situaciones de estabilidad con cielos despejados y baja velocidad del viento, la ciudad es más caliente que sus alrededores (Landsberg, 1981); a estas zonas se les identifica como Islas Urbanas de Calor (UHI por sus siglas en Ingles). La isla de calor puede definirse como el “exceso de calor generado en un ambiente urbano por efecto de la acción antrópica" (Capelli de Steffens, et al., 2001). La intensidad de este fenómeno varía con el tiempo y el espacio siendo un resultado de las características meteorológicas, geográficas y sobre todo urbanas, pues estas variaciones en el clima son causadas por las acciones humanas, un ejemplo de ello es que en las ciudades se cuenta con alcantarillado, desagües y colectores, los cuales sirven como medios rápidos para el escurrimiento del agua de lluvia. Esto provoca una escasa evaporación y, por lo tanto, el aporte de las precipitaciones a la humedad relativa del ambiente no es significativo, por el contrario, en las zonas rurales el agua se encuentra presente todo el tiempo, lo que permite que pueda ser absorbida por la tierra permeable, o bien, por la vegetación. De forma experimental se realizaron varios estudios empleando diversos métodos para entender el fenómeno de las UHI: 5 Comparando temperaturas de estaciones urbanas y rurales (Camilloni y Barros, 1997; Figuerola y Mazzeo, 1998; Montávez, Rodríguez, y Jiménez, 2000). Mediante el método de los recorridos (Gómez y Garcia, 1984; Schiller y Oxford Brookes, 2004). Mediante observaciones aéreas con imágenes térmicas desde satélites o aviones, etc. (Gómez, 1993). Así mismo puede deducirse que este fenómeno está asociado a zonas urbanas de alta densidad de población y al crecimiento descontrolado de las ciudades, lo cual se une a una serie de factores, que en conjunto producen el aumento de temperatura de estas zonas. Las UHI en climas templados y cálidos, producen una sucesión de impactos relacionados, económicos, ambientales y sociales, repercutiendo en la salud y la productividad de sus habitantes (Galindo Estrada, 2009). Sin embargo, este fenómeno sólo se estudia utilizando un solo perfil de parámetros físicos, el cual pertenece a la superficie, debido a la falta de variables en cuanto a perfiles atmosféricos distintos entre ellos por la altura en que fueron tomados, apareciendo temperaturas superiores en las zonas más bajas de las capas atmosféricas inmediatamente por encima de las islas de calor urbanas, aun cuando durante el inicio de la formación de la UHI la expansión vertical de la UHI es pequeña(Montávez, González‐Rouco, y Valero, 2009). 6 1.2Planteamientodelproblema En México no existen suficientes estudios sobre estrategias tecnológicas que permitan el procesamiento y recuperación de perfiles atmosféricos, desconociéndose en gran parte de qué manera se comportan las distintas capas de la atmósfera frente a ciertos fenómenos tales como el efecto invernadero o las UHI. Por lo anterior, no es factible pronosticar o evaluar de qué forma afectan éstos fenómenos de manera vertical, es decir con relación a la altura a nuestra atmósfera. Considerando lo anterior, es necesaria la implementación de estudios que utilicen los perfiles atmosféricos con la finalidad de apoyar la tomar decisiones de impacto trascendental para el bienestar de nuestra sociedad y nuestro planeta. Debido a que la recuperación de perfiles atmosféricos facilita el estudio de estos fenómenos, resulta necesario la implementación de un método que mediante el uso de herramientas de tecnología permita llevar a cabo dicha tarea. En esta investigación se definirán los métodos actuales y opciones viables para optimizar el procedimiento con que se lleva a cabo la recuperación de perfiles atmosféricos, con la colaboración del Centro Universitario de Investigación en Ciencias del Ambiente (CUICA) de la Universidad de Colima Campus Coquimatlán; responsable de desarrollar investigaciones relacionadas con las ciencias del Ambiente y de la Tierra, así como, registrar, almacenar y procesar la información recibida de satélites de Órbita baja como son NOAA‐N, GOES‐N y FEN YUN. Haciendo uso de las herramientas con las que cuenta el centro actualmente y tomando en consideración las necesidades que requiere para hacer uso de estos datos sobre perfiles atmosféricos. 7 1.3Hipótesis Mediante la aplicación de ingeniería y nuevas tecnologías de desarrollo de software se optimiza y acelera el proceso de obtención y recuperación de perfiles atmosféricos al mismo tiempo que se aligeran los métodos actuales. 1.4Objetivo Optimizar un método para la recuperación de perfiles atmosféricos de manera eficiente, óptima y confiable utilizando nuevas tecnologías y la ingeniería de software basada en componentes. 1.5Objetivosespecíficos Investigar métodos de sondeo meteorológico vertical para la recuperación de perfiles atmosféricos. Desarrollar un método capaz de acelerar el proceso de recuperación de perfiles atmosféricos. Implementar este método como una herramienta tecnológica con un alto grado de usabilidad para el usuario. Evaluar el método desarrollado con la finalidad de demostrar su usabilidad y la mejora que implica su uso. 8 1.6Justificación En todo el mundo se realizan diversas iniciativas para prescindir de algunos fenómenos meteorológicos causados por la acción antrópica tales como el efecto invernadero o la mitigación de las UHI, estudiando su comportamiento y tendencias, pretendiendo la reducción de los efectos que esta acción causa. Entre estas iniciativas podemos nombrar el programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente oficina regional para América Latina y el Caribe. Así mismo, La Agencia de Protección al Medio Ambiente de los Estados Unidos donde la ciudades como Chicago evalúan cómo aminorar el fenómeno de las Islas de Calor Urbanas (Galindo Estrada, 2009). Sin embargo, en nuestro país son pocos los estudios que pretenden solucionar, aminorar o mitigar fenómenos como estos pues lo que nuestra investigación tiene como objetivo generar información con tendencia a apoyar la creación de análisis, pronósticos y estrategias, para la reducción o moderación de estos fenómenos y su impacto en la atmósfera así como en sus habitantes. Del mismo modo, esta información es utilizable en varios campos como son las predicciones Meteorológicas, la Climatología y la investigación en Ciencias del Ambiente y de la Tierra. 9 Capítulo 2. EstadodelArte 2.1 Marco contextual ......................................................................................................................... 11 2.1.1 Descripción y uso de los Perfiles Atmosféricos ..................................................................... 11 2.1.2 El uso de los Perfiles Atmosféricos: caso Centro Universitario de Investigación en Ciencias del Ambiente (CUICA) .................................................................................................................... 18 2.2 Marco teórico ............................................................................................................................... 20 2.2.1 Obtención de DMV’s ............................................................................................................. 20 10 El capítulo que se abordará a continuación se divide en 2 partes. La primera de ellas describe el marco contextual donde se estableció el contexto en que se utilizan los perfiles atmosféricos, la composición y los elementos presentes en ella; así mismo, describe el contenido de los perfiles atmosféricos y las variables físicas que contiene y, por último, el uso que se les da por medio de la aplicación en un caso local en el Centro Universitario de Investigación en Ciencias del Ambiente (CUICA). La segunda parte del capítulo pertenece al marco teórico, el cual describe algunos métodos para la obtención de los perfiles atmosféricos. 2.1Marcocontextual 2.1.1DescripciónyusodelosPerfilesAtmosféricos La humanidad ha puesto gran atención a los distintos fenómenos que se presentan en la atmósfera. Las tormentas, las inundaciones, las sequías, la contaminación del aire y otros fenómenos no son nuevos en el sistema terrestre incluso, se podría afirmar que los fenómenos atmosféricos son tan antiguos como la atmósfera misma. Lo que sí es nuevo, es la capacidad de comunicación e información a la que se tiene acceso y, en consecuencia, al creciente interés en mantener un equilibrio entre las distintas actividades socioeconómicas de la población con el medio ambiente, es decir, con la atmósfera, los océanos, la tierra, su flora y su fauna. La atmósfera, vital para la vida, es apenas una pequeña cubierta de aire de unos cuantos cientos de kilómetros de espesor, comparada con la Tierra, tiene más de 6000 Km de radio. La atmósfera proporciona un escudo importante que nos protege de la radiación solar y de distintos meteoros que pueden causar graves daños a la vida en la Tierra. A escala planetaria, la atmósfera está en equilibrio estable. Desde el espacio es un gran cuerpo azul en reposo aparente, pero vista desde una escala menor, la atmósfera es altamente inestable, ya que en ella se sumergen una infinidad de procesos atmosféricos que dan lugar a los fenómenos meteorológicos y climatológicos (Reyes Coca, 2002). 11 Los datos meteorológicos, particularmente aquellos en que los parámetros son relacionados con la altitud, han sido utilizados, principalmente y en gran medida, con la finalidad de pronosticar el clima y no para estudiarlo. Sin embargo, los instrumentos y las técnicas utilizadas para la obtención de estos datos han mejorado conforme la tecnología avanza, haciendo posibles mejores observaciones. Con un mayor interés en la investigación del clima, la utilidad del archivado de datos meteorológicos se está convirtiendo en un tema de preocupación (Elliott y Gaffen, 1991). Los parámetros de temperatura de la superficie y la precipitación son las variables climáticas más notables y las que han recibido control y seguimiento en mayor medida, debido a un largo historial que existe de ellos. Sin embargo, los perfiles atmosféricos que se relacionan con la altitud o, también llamados datos meteorológicos verticales, sólo están disponibles desde las últimas cuatro o cinco décadas, pero actualmente están recibiendo mayor atención. Por ejemplo, examinar la variable de la humedad atmosférica, hace notar que el aumento de temperatura proyectado por el efecto invernadero proviene de un crecimiento que se relaciona en gran medida con la concentración del vapor de agua y la nubosidad en la atmósfera (Aceituno, 1993). Por otro lado, la climatología, ciencia que estudia el clima, adquiere un notable desarrollo de interés en respuesta a los problemas que acompañan al creciente proceso de urbanización en nuestro planeta y los cambios que el efecto antrópico ocasiona al mismo (Capelli de Steffens, et al., 2001). En este mismo sentido, la contaminación de la atmósfera y los cambios que ocurren en ella, se deben a las altas concentraciones de contaminantes que alcanzan niveles capaces de afectar al hombre, los animales, la vegetación o al clima. Tales concentraciones se producen cuando la atmósfera es incapaz de dispersar adecuadamente las emisiones que se reciben en el área, ya sea porque éstas son excesivas o por que las condiciones meteorológicas son desfavorables a la dispersión. De hecho, si los dos factores anteriores 12 coinciden, esto da como resultado, la existencia de un caso agudo de contaminación (Lopez Cabrera, 1980). Durante las últimas décadas, se han dedicado gran cantidad de recursos a la observación y medición de variables atmosféricas, tales como temperatura, presión, densidad y viento, conteniendo varios de estos parámetros componentes en las direcciones horizontales y verticales. Los métodos van desde la simple observación visual, con instrumentos mecánicos en la superficie terrestre y sensores instalados en globos de sondeo que alcanzan grandes alturas y transmiten los datos a receptores en una base terrestre, hasta los sensores remotos instalados en los satélites meteorológicos. En el pasado se hicieron muchos esfuerzos indirectos para obtener información de las zonas atmosféricas más inaccesibles, tales como la mesósfera y la termósfera. Actualmente se utilizan métodos directos, tales como cohetes. La existencia de estos vehículos no significa que el estudio de las propiedades atmosféricas sea sencillo y libre de errores. Una dificultad fundamental es que el aire a grandes altitudes, es extremadamente tenue y el tiempo disponible para una medición es muy breve, disponiéndose solamente de unos cuantos minutos para hacer todas las mediciones, pues los cohetes están en continuo movimiento, además de que éstos tienden a liberar gases en forma continua debido a que es el mecanismo que los mueve y los mantiene en el aire. Prácticamente las observaciones por medio de cohetes con fines científicos son pocas. Sin embargo, los satélites artificiales están teniendo un rápido progreso en el campo de la investigación científica. Este esfuerzo científico y tecnológico tiene como objetivo centrarse en el estudio de la estructura temporal y espacial de las variables atmosféricas pues, con ello, se pueden entender mejor los distintos fenómenos dinámicos y termodinámicos de la atmósfera tales como el transporte de calor, de energía y de masa, así mismo, quitar las variaciones espacio‐ temporal de los mismos. Entender estos fenómenos, podrá ayudar a mejorar la calidad de vida de los habitantes, así como su salud y, colateralmente, haciendo que la labor de 13 urbanización dañe en menor grado al entorno natural en el que se desenvuelve (Vallejo, Jáuregui‐Renaud, Hermosillo, Márquez, y Cárdenas, 2003). Sumado a lo anterior, Heinrich (1978) menciona que la atmósfera, como tal, está compuesta por agentes químicos tales como el oxigeno, argón, carbono, azufre, nitrógeno, plomo y gases neutros (Ver Tabla 1). La proporción de los gases de mayor concentración es controlada por la gravedad terrestre y se mantiene prácticamente constante hasta cerca de los 80 Km de altura. Por el contrario, los gases variables como el dióxido de carbono Vapor de Agua 2 , Ozono 3 y el metano 2 , 4 , tienen una proporción irregular y dependen principalmente de la influencia terrestre, oceánica, urbana y de la propia circulación atmosférica. Todos estos constituyentes tienen un efecto importante en el campo de radiación solar y en el balance de calor de la atmósfera, ya que la radiación solar es absorbida por los mimos gases y estos calientan la atmósfera (Reyes Coca, 2002). Los procesos de formación de la atmósfera terrestre aún no son totalmente entendidos y consecuentemente surgen muchas preguntas sin respuesta (Reyes Coca, 2002). Sin embargo, el estado físico y químico de la atmósfera puede ser parcialmente descrito por las variables de temperatura, presión, densidad y viento, siendo la mayoría de estos parámetros los que se incluyen dentro de los Perfiles Atmosféricos, utilizando las unidades de presión (hecto‐Pascales, hPa) para describir la altura en la que se toma la lectura del parámetro. Constituyente Nitrógeno Oxigeno Argón Dióxido de carbono Neón Helio Metano Kriptón Hidrogeno Símbolo 2 2 2 4 2 14 Porcentaje 78 20.9 9 10 3 10 1 10 5 10 1.5 1.1 10 3 10 Óxido nitroso Xenón Monóxido de carbono Ozono Vapor de agua 3 10 8.7 10 2.6 10 2 1.3 3 2 10 4 Tabla 1 Composición de la Atmósfera a nivel Superficial (Reyes Coca, 2002) La presión, se define como la fuerza, por área, que ejerce un fluido en cualquier dirección (Wilson y Buffa, 2003). Históricamente en 1644, se demostró que la fuerza ejercida por la atmósfera al nivel del mar, es equivalente al peso que tiene una columna de mercurio de casi 30 pulgadas de altura. Por convención internacional, una atmósfera estándar se define como la presión que soporta una columna de mercurio de 760 mm de altura, siendo equivalente a 1013 hectopascales. En meteorología, la presión registrada en un observatorio localizado a cualquier altitud sobre el nivel del mar, se llama presión actual que, para ser utilizada con fines prácticos, se debe reducir al nivel del mar, por lo que al corregirse se denomina presión atmosférica a nivel del mar. Así mismo, la temperatura es una medida, o indicación, relativa de qué tan caliente o frío esta un objeto. A nivel microscópico, la temperatura se asocia al movimiento traslacional de las moléculas (Reyes Coca, 2002), es decir, toda la materia está compuesta de átomos y moléculas que están en movimiento permanente por lo que, si la energía cinética de las partículas aumenta o disminuye, la temperatura del cuerpo o fluido también aumenta o disminuye, respectivamente. Este parámetro se puede indicar en varias escalas como son Centígrados (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (°K) o Reaumur (°R). Estas escalas se basan en distintos puntos de referencia para medir la temperatura. Los grados Centígrados se fundan en el punto de fusión (0°C) y ebullición (100°C) del agua destilada a una atmósfera (760 mmHg) de presión; la escala Fahrenheit se establece en el punto de fusión y ebullición de una solución saturada de sal (0°F, 212 °F) con un factor de conversión entre Centígrados y Fahrenheit de ° ° 32 /1.8 . En la escala de Grados absolutos, Kelvin o también denominada como Temperatura Termodinámica del Cero 15 Absoluto (0°K) corresponde al punto en que las moléculas y átomos de un sistema tiene la mínima energía térmica y cinética posible con un factor de conversión de ° 273.15 . Las escalas de grados Centígrados y Fahrenheit se utilizan para describir los fenómenos meteorológicos y en general para usos comerciales, mientras que la escala de grados Kelvin se usa principalmente en las ciencias exactas, espaciales y, en iluminación, es utilizado como referencia de la temperatura de color. En condiciones normales, la temperatura, a diferencia de la presión, puede variar mucho en distancias muy pequeñas, variando desde cerca del suelo y a sólo unos cuantos metros de altura. Los efectos térmicos (calentamiento radiactivo) y dinámicos (viento) pueden hacer que la temperatura tenga valores muy distintos (Martinez y Lira, 2008). El aumento o disminución de temperatura en relación de la altura no es constante, ya que depende fuertemente de las condiciones superficiales, geográficas y atmosféricas. La temperatura de punto de rocío es otro parámetro que cambia en relación a la altura debido a la presión en que se encuentra como se observa en Ilustración 1. El punto de rocío se define como aquella temperatura a la cual el vapor de agua presente en una mezcla de gases se condensa o solidifica, cuando la mezcla se enfría a presión constante (Reyes Coca, 2002). 16 Presión Agua líquida P2 Vapor de agua P1 Td1 Temperatura Td2 Ilustración 1 Relación entre la temperatura de punto de rocío y la presión (Reyes Coca, 2002) Estos son algunos de los parámetros que se encuentran dentro de los Perfiles atmosféricos, los cuales, contienen valores de temperatura, punto de roció y, de presión, para relacionarlos con la altura. También incluyen, parámetros como la concentración de Ozono , concentración del vapor de agua y emisividad de microondas de la superficie. 17 2.1.2ElusodelosPerfilesAtmosféricos:casoCentro UniversitariodeInvestigaciónenCienciasdelAmbiente (CUICA) Reyes Coca (2002) cuando habla del futuro de la meteorológica menciona que: “Son pocos los países que no tienen programas de investigación y educación superior en meteorología, entre los que desgraciadamente se puede contar a México”. Además, prioriza la necesidad de este tipo de investigaciones en países en vías de desarrollo y menciona universidades que cuentan con algunos programas que imparten conocimiento técnico, por lo que es notable la ausencia del gobierno en esta materia, a diferencia de otros países como: Estados Unidos y algunos países Europeos. En Colima, no existe ningún programa profesional ni universitario que ofrezca este tipo de educación, sin embargo, la Universidad de Colima cuenta con el Centro Universitario de Investigación en Ciencias del Ambiente (CUICA) que se encarga de desarrollar investigaciones en materia de cambios ambientales y evolución climatológica. El CUICA es el único responsable en la Universidad de Colima de registrar, almacenar y procesar la información de los Satélites Geoestacionarios de Operación Ambiental (GOES), los Satélites de la Agencia Nacional del Océano y la Atmósfera (NOAA) y los satélites Meteorológicos Fen‐Yun puestos en órbita por el Gobierno Chino. Entre los trabajos más recientes se encuentra la estimación de la dinámica de una columna de erupción volcánica utilizando datos AVHRR en tiempo real y detección de islas de calor en la ciudades de Colima y Guadalajara llevándolos a cabo con información satelital. Sin embargo, dentro de la detección de islas de calor se intento integrar información con dirección/tendencia vertical a la atmósfera, donde se detectó el problema para la obtención de Perfiles Atmosféricos, debido a esto el proyecto actual busca desarrollar un método óptimo para la Recuperación de Perfiles Atmosféricos haciendo uso de herramientas modernas de la tecnología. Por lo tanto se convirtió en un objetivo el desarrollar una herramienta de software que facilite tratar los datos crudos obtenidos en la estación terrena, 18 no para imaginería, si no para ser procesados e interpretados de una forma precisa y exacta recuperando los Perfiles Atmosféricos de la instrumentación del satélite NOAA, para hacer uso de ellos en investigaciones posteriores. 19 2.2Marcoteórico 2.2.1ObtencióndeDMV’s Los Datos Meteorológicos Verticales o también llamados perfiles atmosféricos se obtienen a través de distintas técnicas y métodos y, como se mencionó anteriormente, pueden variar desde la simple observación visual con instrumentos mecánicos en la superficie terrestre; sensores instalados en globos de sondeo o cohetes, los cuales alcanzan grandes alturas dentro de la atmósfera y transmiten los datos a receptores ubicados en una base terrestre; hasta los sensores remotos instalados ya en los satélites meteorológicos (Cuevas, Sancho, y Redondas, 1996). La observación visual simple hace uso, en la superficie terrestre, de instrumentos mecánicos básicos para obtener mediciones como la presión, la temperatura y humedad. Uno de los ejemplos más claros es un globo cautivo o sonda anclada (Ilustración 2) la cual consiste esencialmente en uno o varios sensores meteorológicos colocados a diferentes alturas de un hilo de sujeción. Conforme se eleva el globo se obtiene el comportamiento de algún parámetro meteorológico en altura con una frecuencia dada. Aunque este método tiene la ventaja de poder obtener varios perfiles sin perder la sonda en la atmósfera, tiene sus desventajas y grandes restricciones, por ejemplo, su alcance vertical, se limita por lo general a sólo un kilómetro de altura y el costo de varios sistemas de medición se considera elevado (Cuevas, et al., 1996). Por otra parte, los globos de radiosonda, otro método utilizado para la obtención de Perfiles atmosféricos, se componen de sensores de temperatura, humedad y presión, utilizando principalmente un sensor resistivo de temperatura denominado termistor; un barómetro aneroide, el cual mide la presión sin contener líquido alguno, en contraste con el barómetro de mercurio, entre otros instrumentos. Todos estos forman un sistema que se “cuelga” mediante un cordel a un globo de caucho sintético, el cual es llenado con helio y luego liberado para escalar de forma vertical hacia la atmósfera con una velocidad 20 aproximada de 5 m/s. Por obvias razones el equipo va enganchado a un pequeño paracaídas que amortigua la caída del sistema una vez que el globo revienta por la presión de la altura. 100 mts Termómetro. Barómetro. Higrómetro Adqusidor. 100 mts 100 mts Cuenta Vueltas Carrete Motor Ilustración 2 Esquema general del globo cautivo instrumentado Mientras, en tierra se instala una estación terrena con el equipo necesario para poder recibir y procesar las señales enviadas por la sonda. Prácticamente las observaciones por medio de cohetes, es una técnica con una estructura parecida a la del globo radiosonda (Ilustración 3) pero con la diferencia que el sistema se integra dentro del cohete y este se mueve con una velocidad mayor, este método ha sido utilizado poco con fines científicos, sin embargo, los satélites artificiales están teniendo un rápido progreso en el campo de la investigación científica. 21 Globo (goma natural) Radiosonda Antena monitor UHF Antena monitor VLF Unidad programable Impresora de la UP (solo parámetros Met.) PC o Compatible Impresora de DMV Ilustración 3 Esquema general del globo cautivo instrumentado Un ejemplo son los satélites de la NOAA en Estados Unidos para la observación meteorológica, como el GOES I‐M y los NOAA‐N. El primero, GOES I‐M es un satélite con una órbita geosíncrona directamente sobre el ecuador, también llamado geoestacionario, contando con 19 canales de radiometría para obtener parámetros específicos sobre perfiles 22 de temperatura, superficie, nubosidad y distribución del ozono. Hace uso de un set de 4 tipos de sensores los cuales censan en ondas visibles, ondas largas, medias y cortas de Infrarrojo (NOAA, 2008). La radiación emitida hacia los sensores pasa por un conjunto de filtros antes de alcanzar a ser detectada por los sensores, utilizando un total de 18 filtros divididos en 3 anillos concéntricos, uno por cada grupo de sensores de Infrarrojo. El primer grupo de filtros se compone de 7 filtros de onda larga, el segundo grupo de 6 filtros de onda corta y el tercer grupo de 5 canales de onda mediana, de forma aclaratoria la onda visible no pasa por ningún filtro. Su funcionamiento consiste en un barrido de Este a Oeste, dando paso en dirección Norte a Sur, y luego el barrido cambia de dirección de Oeste a Este con la misma dirección de Norte a Sur y así sucesivamente, hasta terminar de escanear con estos barridos toda la imagen. Ilustración 4 Esquema correspondiente a un Satélite NOAA‐N (2008) En comparación con los Satélites NOAA‐N, los cuales recorren una órbita polar baja, éstos cargan tres instrumentos de sondeo que se describen como una Sonda Infrarroja de Alta Resolución de Radiación, una unidad de sondeo avanzada de microondas y una sonda de humedad de microondas. Con estos instrumentos se obtienen mediciones de las 23 concentraciones de ozono, perfiles de temperatura, humedad, cobertura de nubosidad, contenido de vapor de agua, tasas de precipitación y humedad del suelo. Con estos datos, los científicos e investigadores, pueden determinar cuánta energía solar actualmente recibe la superficie, las concentraciones de ozono en la atmósfera y la influencia de rastros que constituyen la capa de ozono. Estos datos también se han utilizado para detectar incendios forestales, medir la temperatura del mar, monitorear vegetación, monitorear ubicación de las nubes y detectar actividad en volcanes Los resultados obtenidos de los satélites son un producto similar al que se ha obtenido y archivado por décadas haciendo uso de globos radiosonda, con la diferencia de que el sondeo satelital permite archivar un número mayor de perfiles y cuantiosas ubicaciones que las que se podrían tener con un sistema de globos radiosonda. En conclusión conocemos actualmente la forma en que está constituida nuestra atmosfera terrestre, que elementos la integran y lo inestable que puede llegar a ser. También se mencionó la importancia de obtener perfiles atmosféricos y lo significativo que es archivarla y analizarla, así mismo, algunas técnicas para la obtención de esta información y el por qué se eligió utilizar los datos enviados desde satélites artificiales. 24 Capítulo 3. Metodologíadela investigación 3.1 Procesamiento de Datos Crudos .................................................................................................. 26 3.2 Ingeniería de software basada en componentes para una herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos .......................................................................................................................... 34 3.3 Evaluación del software ............................................................................................................... 42 3.3.1 Cuestionario .......................................................................................................................... 45 25 En este capítulo se describe la metodología que se utilizó para desarrollar el método que se propone en esta investigación. A continuación se menciona la técnica con que se procesan e interpretan los pases Satelitales obtenidos en una estación terrena actualmente. Se dividió en 3 secciones la primera que describe el proceso utilizando 2 algoritmos de licencia GNU libre denominados AAPP e IAPP, manifestando la forma en que procesan, interpretan y recuperan perfiles atmosféricos. La segunda sección de este capítulo se detalla la forma en que se integraran estos algoritmos a una herramienta de software mediante la Ingeniería Basada en Componentes y por último la técnica utilizada para evaluar el software, utilizando la escala de usabilidad de sistemas (SUS). 3.1ProcesamientodeDatosCrudos La NOAA cuyo objetivo principal es informar sobre los cambios ocurridos en el ambiente, desde la superficie del sol hasta lo más profundo del mar. Provee proyección de imágenes y sondeos a través de satélites climáticos que siguen una órbita polar, operando instrumentos en las regiones del espectro electromagnético visible, infrarrojo y microondas permitiendo con un sistema directo de transmisión, el acceso a datos y parámetros en casi tiempo real. En 1992 la Organización Europea para la explotación de satélites meteorológicos (EUMETSAT, por sus siglas en inglés) tomo la iniciativa de comenzar actividades en procesamiento de ATOVS (Advance Television and infrared Observation satellite Vertical Sounder) a través de software. Su objetivo fue crear un paquete estándar para el tratamiento de los datos recibidos a nivel local de ATOVS desde los satélites de la NOAA y como resultado de esta iniciativa nació el software de pre‐procesamiento de paquetes de ATOVS y AVHRR (AAPP).(Atkinson, Brunel, y Labrot, 2006) El primer satélite que implemento herramientas de sondeo usando el estándar de paquetes desarrollado por la EUMETSAT fue el NOAA‐15 colocado en órbita en 1998. A partir del NOAA‐15 implemento ciertas cambios y mejoras, en comparación con sus predecesores. 26 El cambio de instrumentos tales como las Unidades de Sondeo Avanzado por microondas (AMSU‐N por sus siglas en ingles), el Radiómetro Avanzado de Alta Resolución (AVHRR), la Sonda de Radiación Infrarroja de alta Resolución (HIRS/N), el Radiómetro Espectral de Retro dispersión Solar Ultravioleta (SBUV) entre otros instrumentos permitieron efectuar el cambio en los subsistemas del satélite y en el formato de datos. Con estas modificaciones y mejoras en los satélites, así como en el formato de datos, el Software del AAPP (EUMETSAT) provee un procesamiento a los datos que se reciben en la estación terrena a nivel local. Este software realiza el procesamiento en cinco tareas principales(Atkinson, et al., 2006): 1.‐ De‐conmutar o Realizar una lectura y reconocimiento del paquete de datos crudos, separando los datos de los instrumentos de sondeo (HIRS, AMSU‐A, AMSU‐B, MHS, MSU) y del radiómetro AVHRR en archivos separados. o Efectuar una conversión de datos del nivel 0 a nivel 1a. o Utilizar los script HRPTDC 2.‐ Calcular los coeficientes de Calibración, navegación satelital y localización o Efectuar la localización del Satélite, geo localización de los pixeles, y cálculo de coeficientes de calibración para cada instrumentos TOVS/ATOVS. o Convertir, al final de este paso, los datos de nivel 1a en nivel 1b o Utilizar los scripts HIRSCL, AMSUACL, AMSUBCL, MHSCL, MSUCL Nota: Para el cálculo de coeficientes de calibración se utilizan ficheros de elementos de dos líneas (tle) como resultado se obtiene la posición del satélite entre otros 27 Satélite NOAA Boletín TBUS Obtención de boletines tbusing HRPT tbus_noaaXX.index Error_ Archivo HRPT Se toma información del archivo HRPT hrptidf De‐conmutación Decommutation Chequeo, corrección y exploración de datos en línea hk b HIRS AAPP l1a AMSUA AAPP l1a AMSUB or MHS AAPP l1a Número de órbita Obtención numero de orbita sdh2orbnum AVHRR AAPP l1a Ilustración 5 Diagrama de procesos que incluyen la de‐conmutación y el cálculo de los coeficientes de calibración, navegación satelital y localización 28 3.‐ Aplicar los coeficientes de calibración y convertir los datos de radiancia a temperaturas de emisión (brightness temperature) o Ejecutar la conversión de radiancia a temperaturas de emisión, aplicando los coeficientes de calibración previamente calculados en el paso anterior. o Convertir nuevamente los datos de nivel 1b a 1c o Hacer uso del Script ATOVIN satpos_NOAAXX_date.tx HIRS AAPP l1a AMUSA AAPP l1a AMSUB or MHS AAPP l1a AVHRR AA Cómputo de coeficientes de calibración, navegación y localización hirscl or hirscl_algoV4 hirs_historic_file_manage hcalcb_algoV4 Cómputo de coeficientes de calibración, navegación y localización amsuacl Cómputo de coeficientes de calibración, navegación y localización amsubcl or mhscl Cómput coeficien calibrac navegac localiza avhr HIRS AAPP l1b AMUSA AAPP l1b AMSUB or MHS AAPP l1b AVHRR AA Ilustración 6 Diagrama de procesos en la aplicación de los coeficientes de Calibración, navegación satelital y localización 4.‐ Mapear los instrumentos 29 o Reconocer datos contaminados por precipitación y mapear los datos en distintas cuadriculas de medición para distintos instrumentos o Utilizar el script ATOVPP 5.‐ Mapear AVHRR en HIRS y eliminación de nubes o Aplicar coeficientes de calibración para convertir las radiancias del Instrumento AVHRR en temperaturas de emisión, Mapear los datos desde un punto de vista del instrumento HIRS y aplica una máscara de nubosidad para discriminar pixeles contaminados. o Convertir, al final de este script, los datos de nivel 1c a 1d 30 HIRS AAPP l1b AMSUA AAPP l1b AMSUB or MHS AAPP l1b PASO 1: PRE‐ PROCESAMIENTO atovin PASO 1: PRE‐ PROCESAMIENTO atovin PASO 1: PRE‐ PROCESAMIENTO atovin HIRS AAPP l1c AMSUA AAPP l1c AMSUB or MHS AAPP l1c PASO 2: PRE‐PROCESAMIENTO atovpp AVHRR AAPP l1b HIRS AAPP l1d AVHRR mapeo /mascara de nubosidad avh2hirs HIRS AAPP l1d Ilustración 7 Diagrama de procesos de la obtención del archivo de nivel 1d y el mapeo de los instrumentos contenidos en el paquete de datos crudos Como resultado se obtiene un archivo de datos nivel 1d el cual contiene un mapa del conjunto de datos de los instrumentos a bordo del satélite, sin embargo este fichero no significa nada si no es interpretado. El Paquete de Procesamiento Internacional de ATOVS (IAPP por sus siglas en ingles) es el algoritmo desarrollado por la Universidad de Wisconsin para interpretar y recuperar la información sobre los perfiles atmosféricos incluidos dentro del archivo nivel 1d (Wisconsin‐Madison). 31 El IAPP se desarrolló para recuperar perfiles atmosféricos de temperatura, perfiles de humedad, concentración de ozono en la atmósfera, entre otros parámetros en ambientes tanto claros como nublados, a partir de las mediciones de los instrumentos ATOVS. Este algoritmo recupera la información en cuatro paso(Li et al., 2000)s: Primer paso: detección de nubes, clasificación y apantallamiento Segundo paso: ajuste del sesgo para las mediciones de ATOVS Tercer paso: proceso de recuperación por regresión. Cuarto paso: recuperación de variables físicas por proceso iterativa no‐lineal. Para la detección y eliminación de nubosidad, utiliza los datos de temperatura de emisión en todos los canales del instrumento HIRS y lo somete a las siguientes pruebas: 1) Si la emisión de temperatura de canal de onda larga es fría (<210 K) este campo de vista es clasificado como Nublado 2) Diferencias entre las temperaturas de emisión Observado y pronóstico por AMSUA. En condiciones de cielos despejados las diferencias entre los valores observados y los valores pronosticados por AMSUA de temperaturas de emisión, debe ser pequeña para todos los canales del HIRS, sin embargo, si existiera una discrepancia mayor entre alguno de los canales, este se consideraría nublado. 3) Se selecciona uno de los 8 campos adyacentes de visión y si la temperatura de emisión de onda larga es 4 K más frío que el campo de vista más cálido este campo de visión es clasificado como nublado. 4) La diferencia de la temperatura de emisión de los canales en diferentes ventanas. El HIRS/3 tiene cuatro canales de ventana, donde tres canales tienen la mayor trasparencia. Se calcula una corrección atmosférica para cada una de las ventanas y las tres estimaciones de temperatura de superficie tras esto se comprueba la consistencia, si alguno de los controles se satisface, entonces, el campo de vista es clasificado como nublado. a. En el día, 32 i. |TBO(18) – TBO(8)| > 10 K b. En la noche, i. |TBO(18) – TBO(8)| > 2.0 K ii. |TBO(8) – TBO(18)| > 4.0 K iii. |TBO(19) – TBO(18)| > 2.0 K iv. |TBO(18) – TBO(19)| > 4.0 K Siendo TBO(i) la temperatura de emisión para un canal i del instrumento HIRS Tras esto el algoritmo remapea las mediciones de AMSU‐A en el campo de vista (FOV) del HIRS/3 y a través de un proceso basado en campos de relación (FOR) que corresponden a una cuadricula de 3 x 3 adyacentes del HIRS, dando esto una mayor aproximación de los datos aunque una menor resolución de coordenadas. Tras esto se genera el modelo de transmisión para el cálculo de la ecuación de transferencia radiactiva (RTE), la cual es llamada capa de profundidad óptica de presión, la cual coordina niveles de presión desde 0.1 hasta 1050 hPa, usando 42 niveles distintos de presión. Si existe uno o más campos de vista claros dentro de los campos de relación, entonces el promedio de todas las radiancia de FOV’s claros se utilizan, asi como el promedio de los nueve FOV’s dentro de los FOR, para ajuste del sesgo. El procedimiento de recuperación regresiva implica dos pasos, el primero de ellos son datos iniciales de temperatura, perfiles de ozono, y temperatura de superficie, el cual es obtenido por medio de regresión estadística basada en el conjunto de datos de radiosonda global que tiene el servicio nacional de información y datos satelitales ambientales (NESDIS por sus siglas en inglés) perteneciente a la NOAA, y dos un proceso iterativo de solución a la ecuación de transferencia radiativa (RTE). Tras la resolución de se realiza la recuperación regresiva la cual mediante un cálculo rápido en el conjunto de datos, genera la recuperación de perfiles atmosféricos mediante aproximación de las mediciones de los instrumentos ATOVS tanto en cielos claros como nublados. 33 3.2Ingenieríadesoftwarebasadaencomponentesparaunaherramientade recuperacióndeperfilesatmosféricos El término software generalmente es asociado a programas de computadora, sin embargo, su definición es más amplia donde el software no son sólo programas, sino todos los documentos asociados y la configuración de datos que se necesitan para hacer que estos programas operen de manera correcta (Sommerville, 2006). Un software consiste en diversos programas independientes, archivos de configuración que se utilizan para ejecutar estos programas y un sistema de documentación que describe la estructura del software. En esta investigación, la herramienta de software desarrollada recupera perfiles atmosféricos, a partir de paquetes de datos crudos transmitidos por satélites NOAA. Se desarrolló en un entorno gráfico con una IU y Utiliza componentes existentes para su funcionamiento (AAPP, IAPP y Panoply). El proceso de software lleva a cabo un conjunto de acciones, las cuales son actividades que generan un producto de software, de estas actividades existen cuatro fundamentales las cuales son: Especificación del software ‐. Aquí es donde se definirá el producto, identificando las necesidades y estableciendo los requerimientos de éste. Desarrollo del software ‐. Donde el software se diseña y se programa. Éste se comenta en la XX sección Validación del software ‐. Donde el software se válida para asegurar que es lo que el cliente requiere. Nota: Requiere cierta validación por parte de la usabilidad del sistema e intención de uso. 34 Evolución del software ‐. Donde el software se modifica para adaptarlo a los cambios requeridos por el cliente y el mercado. Nota: Maneja actualizaciones para los componentes con los cuales básicamente trabaja Para llevar a cabo la creación de una herramienta de software para la recuperación de Perfiles Atmosféricos, debe basarse en algún paradigma del desarrollo de software entre los cuales se incluyen el enfoque cascada, el desarrollo iterativo y la ingeniería en software basada en componentes. El que se acopla mejor a las especificaciones y necesidades del sistema es la ingeniería de software basada en componentes, la cual supone desde un inicio que las partes del sistema existen y se enfoca en la integración de estas partes más que en el desarrollo de las mismas (véase Ilustración 7). Ilustración 8 Ingeniería de software basada en componentes Para esta herramienta los componentes que ya existen, son aquellos ya desarrollados y de uso libre, de los cuales previamente se comenta en secciones anteriores, estos son el AAPP que denominaremos como componente A el cual que permite procesar paquetes de datos crudos recibidos por una estación terrena local y el IAPP que denominaremos como el componente B y el cual se encarga interpretar el procesamiento de los datos dando como resultado la recuperación de parámetros físicos en perfiles atmosféricos (véase Ilustración 8). 35 Los sistemas mencionados son los componentes A y B los cuales a través del desarrollo de un componente C que será la herramienta de software para la recuperación de perfiles atmosféricos, la cual, solicitara los servicios proveídos por A y B para simplificar la tarea de alimentación, validación, obtención de resultados y ajenos a estos procesos se incorporara una procedimiento de instalación de los tres componentes (véase Ilustración 9). Componente A Componente B Componente C Ilustración 9 Unión de los componentes que integraran la herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos La descripción de los componentes A y B se cubrió en secciones anteriores el componente C se desarrollara de la siguiente forma (véase Ilustración 10): Alimentación de datos en A Recuperación de resultados de A Alimentación de datos en B Recuperación de resultados en B Tratamiento de datos y presentación en C Instalación 36 Ubicación y Validación del paquete de datos crudos Generación del script para AAPP Presentación de resultados Procesado por el AAPP Almacenado de archivo de perfiles atmosféricos Procesado por el IAPP Almacenado de archivo nivel 1d Generación del script para IAPP Ilustración 10 Diagrama de flujo de la herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos Alimentación de datos en A El componente A será alimentado con los datos crudos recibidos en la estación terrena, esto mediante la generación hecho por el componente C de un script, el cual proveerá datos como: ubicación, año e instrumentos contenidos en el paquete de datos crudos. Así mismo, obtendrá los boletines de efemérides que provee en línea la fuente de datos de vigilancia espacial en www.spacetrack.org (véase Ilustración 11) Recuperación de resultados de A El componente A localizará los datos evaluara que sea usable y que el paquete de datos sea procesable y a continuación ejecutará la tarea de los procesarlos según los pasos descritos anteriormente sobre el flujo del algoritmo. 37 Archivo HRPT, año, instrumentos a procesar Ejecución de los script Generación de script s Procesado del AAPP Software obtención de efemérides Scripts y tle Archivo l1d Almacenamiento de la ubicación del archivo l1d Ilustración 11 Alimentación de datos y recuperación de resultados del componente A Al finalizar el componente C ubicará el archivo resultado del componente A y guardará su ubicación temporalmente. Alimentación de datos en B Con la ubicación del archivo resultante del componente A el componente C generará el script correspondiente para alimentar al componente B, el cual consiste en generar un archivo que incluye: la ubicación del archivo de nivel 1d, un archivo de topología, el identificador del satélite NOAA del cual se obtuvo el paquete de datos crudos originalmente, así como, los instrumentos que serán interpretados y, opcionalmente se podría seleccionar 38 interpretar solo los datos de cierta área demográfica usando 4 puntos del sistema de coordenadas geográficas (latitud, longitud) Recuperación de resultados en B Tras la interpretación del archivo de nivel 1d por el componente B el archivo de salida de este se convertirá a un archivo de texto con la opción de guardar ambos archivos o solo uno de ellos (véase Ilustración 12). Ejecución de los script Archivo l1d Interpretación del IAPP Software Generación de scripts Creación del archivo de configuración Archivos (*.nc y*.txt Almacenamiento de archivos Scripts y archivo de configuración Ilustración 12 Alimentación de datos y recuperación de resultados del componente B Tratamiento de datos y presentación en C Con los archivos de salida recuperados se mostrara su contenido en la interfaz gráfica del usuario de forma ordenada por relacionando: Latitud, Longitud y los 42 valores de presión con los parámetros físicos obtenidos. Mostrando así los perfiles atmosféricos que contenía el paquete de datos crudos original. 39 Latitud Longitud Niveles de Presión (hPa) Aprox. de Temperatura(K) 17.1072 17.1072 17.1072 17.1072 17.2568 17.2568 -95.071 -95.071 -95.071 -95.071 -94.1199 -94.1199 0.1 0.2 … 1050 0.1 … 234.4706 242.8458 … 304.5382 242.8458 … 295.9033 … 295.9106 … 299.2663 … 0.1 … 0.1 … 1050 … -107.1126 -107.1126 -105.6509 -105.6509 -105.6509 … … … . 19.5014 19.5014 19.8124 19.8124 19.8124 … … … … … … … … … … … Tabla 2 Representación de los datos en relación con los perfiles atmosféricos Instalación Este script corresponde a una anexo de la herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos, debido a que solo se ejecuta una sola vez y después no es necesario nuevamente, su utilidad reside en facilitar la instalación de los componentes A, B y C así como descargar automáticamente librerías y archivos desde repositorios que podrían no estar incluidos en el sistema operativo y necesarios para ejecutar cualquiera de los componentes. El script de instalación se ejecuta en 5 pasos: Configuración de SO o Solicitud de contraseña de administrador o Complementar la lista de repositorios del sistema operativos (SO) y actualizarla o Descargar e instalar librerías de configuración y de operación desde los repositorios Instalación del AAPP Software o Descomprimir los archivos fuente del AAPP (durante el desarrollo se utilizó la versión 6.12). 40 o Agregar la ubicación de la estación local (Durante esta investigación, “19.213,‐ 103.802,374.00, 4.000, cuica”) a la lista de estaciones, editando el archivo AAPP 6.12/AAPP/src/navigation/libnavtool/stations.txt o Ejecutar el script “configure” ubicado en AAPP 6.12/AAPP/ con los parámetros adecuados. En este caso se usó en la línea de comandos “$./configure – fortran‐compiler=gfortran –site‐id=CUI”. o Compilar con “ $make all ” o Exportar y definir la variable AAPP PREFIX al PATH (variables de entorno) con la ruta al archivo ATOVS ENV6. En nuestro caso: $export PATH=PATH:/home/usuario/AAPP 6.12/AAPP/bin $export AAPP PREFIX=/home/usuario/AAPP 6.12/ Nota: Problemas menores encontrados durante su instalación: Para su compilación con gfortran se necesitó instalar ksh para la ejecución del script fortran compatibility. Hay problemas de versión (aún no resueltos) a la hora de intentar compilar el código fuente del paquete junto con la librería HDF5. Instalación del IAPP Software o Descomprimir los archivos del IAPP Software o Configurar el IAPP Software e instalar, configurando el script Make_IAPP.ksh Instalación de la herramienta de recuperación de perfiles atmosféricos o Instalación del entorno de la máquina virtual de Java o Configurar la aplicación dentro del sistema operativo Eliminación de archivos temporales Finalizando de esta manera la instalación de los componentes que la herramienta requiere para su funcionamiento y ejecución. 41 3.3Evaluacióndelsoftware En la programación uno de los pasos finales antes de la implementación final de una herramienta es la evaluación y pruebas, esto con la finalidad de obtener retroalimentación sobre la aplicación, reconociendo errores que se pasaron por alto, posibles mejoras a implementar, trabajo a futuro con la aplicación, la usabilidad y al mismo tiempo puede ser evaluada para reiterar si la implementación el paso indicado a continuación. Por lo tanto al termino del desarrollo de la herramienta se evaluó con el objetivo de reconocer su mejora frente a la antigua técnica de recuperación de perfiles atmosféricos, la velocidad de procesamiento, la curva de aprendizaje y la usabilidad de la herramienta que ahora denominaremos REPEAT (Recuperador de Perfiles Atmosféricos). Para evaluarlo la prueba consiste en colocar a un número de usuarios potenciales que no hayan tenido contacto con ninguna de las técnicas de recuperación de perfiles atmosféricos. La muestra tomada no se seleccionó estadísticamente, debido a que según menciona Galindo (2010) en México el único centro dedicado a la investigación en ciencias del ambiente es CUICA y por lo tanto la población sería reducida al número de becarios que laboran en el centro, Nielsen (1999) afirma que 5 usuario son suficientes para descubrir los problemas más serios de usabilidad, pero solo pueden realizar de 3 a 5 tareas en un test, además que el efecto de cansancio es importante. Recomienda que las pruebas no duren más de 30 minutos y que si se testea una interfaz compleja se necesitaran más usuario. Bajo esta situación se seleccionaron usuarios medios, estudiantes de nivel licenciatura de entre 17 y 26 años de edad. La evaluación se llevó a cabo en la misma máquina en que fue desarrollada la herramienta, en 2 etapas; la primera con solo 9 usuarios, en la cual se le explicó al usuario de qué forma utilizar la antigua técnica para la recuperación de perfiles atmosféricos, dando a conocer la ubicación de un pase de satélite NOAA, los comandos que se utilizan en la terminal de comandos, así como, el orden en que este debía introducirse y la estructura de los archivos de configuración que utiliza cada algoritmo previo su ejecución. La segunda 42 etapa se llevó a cabo con los 9 usuarios restantes, en esta etapa a los usuario se les explicó dónde encontrar el pase del satélite NOAA y un breve recorrido por la interfaz de REPEAT. Al finalizar los experimentos el total de los individuos contestaron un cuestionario para evaluar la usabilidad de REPEAT y dejaron comentarios de manera abierta y anónima sobre mejoras en la aplicación. El cuestionario que se aplicó a los individuos participantes fue el cuestionario de Escala de Usabilidad (SUS por sus siglas en inglés) este tipo de cuestionarios fue desarrollado en 1986 como parte de la introducción de la ingeniería de usabilidad a los sistemas de oficina de Digital Equipment Co. Ltd.(Cortés, 2000). Su objetivo era suministrar un test fácil de completa, de calificar y que permitiera establecer comparaciones entre productos. Cortés (2000)menciona que este cuestionario se utiliza generalmente después de que el usuario ha tenido la oportunidad de utilizar un sistema pero antes de que cualquier informe o discusión tenga lugar. Se solicitará a los usuarios el registro inmediato de su respuesta a cada punto, en lugar de pensar largamente en los mismos ya que, de esta manera, todos los puntos pueden ser comprobados y, si el usuario a su vez no tiene la capacidad de responder alguna cuestión en particular, este habrá de señalar el valor central de la escala. Este cuestionario utiliza para su evaluación una escala de tipo Likert, que genera un único número el cual representa una medida de usabilidad del sistema sometido a estudio. Para evaluar la puntuación SUS es necesario sumar los atributos de cada pregunta, estos tendrán un valor entre 0 y 4. Para las preguntas impares (1,3,5,7,9) el valor será la posición de la escala menos 1, y para las preguntas pares (2,4,6,8,10) el valor será 5 menos la posición en la escala. Finalmente, la suma de los resultados se multiplica por 2.5 para obtener un valor global que se encuentra entre 0 y 100 siendo esta la evaluación SUS del sistema. Para esta investigación el cuestionario que se solicitó al participante que contestara y, de igual forma, también se le pidió información referente a la edad, sus conocimientos sobre 43 el sistema operativo y sobre compiladores de programación. Para destacar el nivel de aprendizaje que tiene el utilizar la técnica en base a la terminal o la herramienta desarrollada REPEAT. Con esto se puede concluir que las herramientas de evaluación utilizadas en esta investigación darán respuesta a la hipótesis que se declaró al principio del trabajo,evaluando si el método acelera y optimiza los métodos actuales y, al mismo tiempo, si aligera la recuperación de perfiles atmosféricos, lo que permitirá dar cumplimiento a los objetivos propuestos en este trabajo. Esto mediante la práctica de Ingeniería basada en componentes la cual según Galindo (2011) resulta ser una práctica que moderniza e integra distintas técnicas, evitando que se vuelvan obsoletas y devolviéndole su usabilidad, en este caso utilizando algoritmos de licencia GNU libres y, para finalizar la evaluación de la herramienta REPEAT utilizando cuestionarios SUS. El cuestionario que se presentó ante los participantes es el siguiente: 44 3.3.1 Cuestionario Por medio del siguiente cuestionario, se pretende llevar a cabo un estudio sobre la usabilidad de la herramienta REPEAT, desarrollada para la recuperación de perfiles atmosféricos. Tu ayuda es muy importante, por eso te solicito que te tomes tu tiempo y respondas este cuestionario lo más sincero posible. Por tu Ayuda Gracias. Instrucciones – Antes de comenzar a utilizar la herramienta, la cual se te ha explicado cómo utilizar, por favor, contesta las siguientes 4 preguntas. 1.- ¿Cuál es tu edad? ____ 1.- ¿Alguna vez has utilizado el sistema operativo UBUTU? Sí__ No__ 2.- ¿Tienes Conocimientos de programación? Sí__ No__ 3.- ¿Sabes utilizar Compiladores de Fortran, C++ y librerías NETCDF? Sí__ No__ Instrucciones - Al término de utilizar la herramienta, Contesta las siguientes preguntas, tachando (X) la respuesta que más se acerque a tu opinión. Con ellas podremos evaluar la usabilidad del Sistema. Pregunta 1.- Pienso que podría utilizar el sistema diariamente 2.- Pienso que el sistema es innecesariamente complicado 3.- Pienso que el sistema es fácil de utilizar 4.- Pienso que necesito capacitación para ser capaz de utilizar este sistema 5.- Encuentro las funciones del sistema bien integradas 6.- Creo que el sistema tiene muchas inconsistencias 7.- Imagino que la mayoría de la gente aprendería a realizar este procedimiento rápidamente 8.- Encontré el sistema muy incomodo 9.- Me sentí confiado al utilizar esta técnica 10.- Necesito aprender muchas cosas antes comenzar a utilizar esta técnica Completamente…………….……Completamente En Desacuerdo………………………. De acuerdo 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 GRACIAS!!! 45 Capítulo 4.Desarrollodela metodología 4.1 Perfiles atmosféricos con mayor resolución: Cambios en IAPP ................................................... 47 4.2 Diseño de interfaces de usuario ................................................................................................... 50 46 Este capítulo describe los cambios que se realizaron al algoritmo del IAPP para obtener una mayor resolución de datos lo que implica un número mayor de coordenadas geográficas y por lo tanto mayor información sobre los perfiles atmosféricos, seguido de esto se expone el desarrollo del diseño de la interfaz de la herramienta de Recuperación de Perfiles Atmosféricos (REPEAT), seguido de la explicación de su funcionamiento y las opciones que contiene la aplicación. 4.1Perfilesatmosféricosconmayorresolución:CambiosenIAPP El algoritmo del IAPP está desarrollado para recuperar los perfiles atmosféricos de temperatura, perfiles de humedad y otros parámetros tanto en la atmosfera clara como nubosa a partir de las mediciones del ATOVS. El algoritmo, como se explicó en la sección anterior, logra este objetivo en 4 pasos; para ello se utilizan 9 (matriz 3x3) patrones de observaciones adyacentes del instrumento HIRS/3 junto con los patrones de observación del instrumento AMSU‐A re mapeados a la resolución del HIRS/3. Tras esto la resolución espacial se reduce dando como resultado sólo un tercio de la resolución contenida por el HIRS/3. El algoritmo, propiamente, no incluye la característica para modificar la matriz que se utiliza para el algoritmo de detección de nubes, sin embargo, es posible modificar el código fuente del IAPP ya que es de código abierto, para obtener la resolución completa del HIRS/3 con la desventaja de deteriorar el algoritmo de detección de nubes, lo cual para ser aplicado en Investigaciones de Ciencias del Ambiente y de la Tierra no es un problema grave ya que, los datos a procesar, ya han sido filtrados de nubes. Aunque estas modificaciones en el área de la Meteorología sí podrían afectar, ambas técnicas se añadieron a la herramienta de software que se desarrolló Para obtener la máxima resolución para los perfiles atmosféricos las modificaciones al IAPP se describen a continuación: 47 1. En el archivo ./IAPP/cdlfiles/uwretrievals.cdl: Ubicar Num_of_FOVs = 9 ; Pres_Levels = 42 ; Across_Track = 18 ; // set size HIRS_Chans = 19 ; // set size AMSUA_Chans = 15 ; // set size MHS_Chans = 5 ; // set size Along_Track = unlimited ; Y sustituir por Num_of_FOVs = 1 ; Pres_Levels = 42 ; Across_Track = 56 ; // set size HIRS_Chans = 19 ; // set size AMSUA_Chans = 15 ; // set size MHS_Chans = 5 ; // set size Along_Track = unlimited ; Al final del archive FOV_Number = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ; FOV_Number = 1 ; 2. En el archivo ./IAPP/subs/inclu de/retrieval module.f90 : Ubicar INTEGER(LONG), PARAMETER :: & HIRS_Channels = 19, & AMSUA_Channels = 15, & MHS_Channels = 5, & Max_Levels = 42, & Number_Of_FOVs = 9, & Retrievals_Per_Scanline = 18, & Y sustituir por INTEGER(LONG), PARAMETER :: & HIRS_Channels = 19, & AMSUA_Channels = 15, & MHS_Channels = 5, & Max_Levels = 42, & Number_Of_FOVs = 1, & Retrievals_Per_Scanline = 56, & 3. En el archivo ./IAPP/iapp main/iapp main.f90 : Ubicar ! +++ LINE Loop +++ DO Buffers = 2, HirsRec%NumberofBuffers, 3 IF (Buffers + 1 > HirsRec%NumberofBuffers) EXIT Along_Track_Flag = 0 ! Initialize the Retrieval Structure Outputs CALL Initialize_Ret_Outputs(RetRec) First_Scan_Line_Flag = 0 ! +++ FOV Loop +++ Y sustituir por ! +++ LINE Loop +++ DO Buffers = 1, HirsRec%NumberofBuffers, 1 IF (Buffers + 3 > HirsRec%NumberofBuffers) EXIT Along_Track_Flag = 0 ! Initialize the Retrieval Structure Outputs CALL Initialize_Ret_Outputs(RetRec) First_Scan_Line_Flag = 0 ! +++ FOV Loop +++ 48 DO fovs = 1, Hnfovs, 3 IF (fovs + 3 > Hnfovs) EXIT DO fovs = 1, Hnfovs, 1 IF (fovs + 1 > Hnfovs) EXIT Hacia la parte final del archivo ! Set up the indexes for the output file ! Set up the indexes for the output file Across_Track_Point = (fovs / 3) + 1 Across_Track_Point = fovs + 1 IF (Along_Track_Flag == 0) THEN IF (Along_Track_Flag == 0) THEN Along_Track_Point = Along_Track_Point + 1 Along_Track_Point = Along_Track_Point + 1 Along_Track_Flag = 1 Along_Track_Flag = 1 END IF END IF Y después RetRec%End_Scan_Line_Year = & RetRec%End_Scan_Line_Year = & HirsRec%hirs1d_dt(Buffers+2)%Scan_Line_Year HirsRec%hirs1d_dt(buffers)%Scan_Line_Year RetRec%End_Scan_Line_DOY = & RetRec%End_Scan_Line_DOY = & HirsRec%hirs1d_dt(Buffers+2)%Scan_Line_DOY HirsRec%hirs1d_dt(Buffers)%Scan_Line_DOY RetRec%End_Scan_Line_Time = & RetRec%End_Scan_Line_Time = & HirsRec%hirs1d_dt(Buffers+2)%Scan_Line_Time HirsRec%hirs1d_dt(Buffers)%Scan_Line_Time Y después CALL Setup_IAPP_Retrievals(Ret_Str, & CALL Setup_IAPP_Retrievals(Ret_Str, & RetRec%ret_data(fovs/3+1), & RetRec%ret_data(fovs+1), & SondeRec%Sonde_Data(SondeRec%PointMa SondeRec%Sonde_Data(SondeRec%PointMa tch), & SondeRec%Degrees_Distance, Initial, tch), & SondeRec%Degrees_Distance, Initial, InitialX, InitialY, & numcraft,ibias, InitialX, InitialY, & numcraft,ibias,x Retrieval_Method, & Retrieval_Method, & RetRec%Start_Scan_Line_Year, & RetRec%Start_Scan_Line_Year, & RetRec%Start_Scan_Line_DOY, & Print_Flag, RetRec%Start_Scan_Line_DOY, & Print_Flag, Instrument_Select, Instrument_Employed) Instrument_Select, Instrument_Employed) Por último: IF (Instrument_Employed .eq. 1) THEN IF (Instrument_Employed .eq. 1) THEN RetRec%ret_data(fovs/3+1)%Instruments_U RetRec%ret_data(fovs+1)%Instruments_Use sed = Instrument_AMSUA & + d = Instrument_AMSUA & + Instrument_HIRS Instrument_HIRS ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 2) THEN ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 2) THEN RetRec%ret_data(fovs/3+1)%Instruments_U RetRec%ret_data(fovs+1)%Instruments_Use sed = Instrument_AMSUA d = Instrument_AMSUA ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 3) THEN ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 3) THEN RetRec%ret_data(fovs/3+1)%Instruments_U RetRec%ret_data(fovs+1)%Instruments_Use sed = Instrument_AMSUA & + d = Instrument_AMSUA & + Instrument_MHS Instrument_MHS ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 4) THEN ELSEIF (Instrument_Employed .eq. 4) THEN RetRec%ret_data(fovs+1)%Instruments_Use RetRec%ret_data(fovs/3+1)%Instruments_U d = Instrument_AMSUA & + sed = Instrument_AMSUA & + Instrument_MHS & + Instrument_HIRS Instrument_MHS & + Instrument_HIRS 49 ENDIF ENDIF 4. En el archivo ./IAPP/subs/retrievals/cloud check1.f: Ubicar PARAMETER(LENG=353,HCH=19,ACH=20, NFOV=9) Y sustituir por PARAMETER(LENG=353,HCH=19,ACH=20, NFOV=1) 4.2Diseñodeinterfacesdeusuario El diseño de la interfaz es un paso importante dentro del desarrollo de la herramienta de software ya que debe realizarse pensando en la forma en que el usuario final lo utilizará explotando al máximo su usabilidad y facilitando mediante objetos el uso intuitivo del sistema. La herramienta desarrollada es sencilla y simplifica el uso de ambos algoritmos, todo lo que se necesita para ejecutar estas funciones es un botón el cual manda ejecutar las 5 tareas de la herramienta, creando y ejecutando los script para el AAPP y el IAPP de manera secuencial hasta obtener los archivos de salida donde encontraremos los perfiles atmosféricos recuperados del pase. Finalmente, ésta lee una parte del archivo para mostrar al usuario la información rescatada de los datos crudos y la instrumentación del satélite. Dentro de la interfaz gráfica de opciones, configuración y ejecución en la sección superior (véase Ilustración 13), se encuentra un apartado para elegir la resolución deseada del algoritmo IAPP el cual puede seleccionarse en 2 botones de grupo donde por default se encuentra seleccionada la adaptación del algoritmo de mayor resolución y una vez que cambia la selección por la versión del algoritmo con una menor resolución la opción contraria se des‐selecciona. 50 Ilustración 13 Interfaz de opciones, configuración y ejecución Así mismo, incluye una caja de texto para recibir la configuración del pase. Esto es debido a que para ejecutar pases que no sean del año en curso es necesario utilizar archivos de efemérides de fechas anteriores. Por lo tanto esta configuración solo es opcional cuando los datos recibidos por la estación terrena no sean actuales. En caso de no proporcionar este dato, se procesará la información como si perteneciera al año en curso. La acción que realiza el botón principal de procesamiento, primeramente, es solicitar al usuario la ubicación del pase; para ello utiliza un diálogo de apertura de archivos. Este diálogo contiene en la parte superior las opciones para crear una carpeta nueva en caso que el usuario deseé ubicarlo dentro de un lugar que reconozca con mayor facilidad. De la misma forma, permite el cambio de nombre del pase con un botón denominado “Renombrar archivo”. Seguido de esto en la sección media superior, se encuentra una caja de texto que informa la ruta en la que se encuentra actualmente el usuario y es posible modificarla evitando la navegación entre carpetas en caso que se conozca la ubicación específica. En la sección media central se encuentra dos áreas de texto dentro las cuales se puede navegar entre carpetas (lado Izquierdo) y archivos (lado derecho), acceder dentro de una carpeta consiste en dar doble clic al identificador de la misma y volver pasos atrás es utilizando el texto descrito como “../”. Por último, el archivo es elegido al hacer clic sobre él, lo que ocasiona que en la sección media baja se imprima su número dentro de una caja de texto para reconocer el nombre del archivo (véase Ilustración 14) . 51 Ilustración 14 Interfaz de opciones, configuración y ejecución Para continuar con la ejecución de la herramienta de software es necesario aceptar la elección con el botón de “Aceptar” en la sección inferior del diálogo, en caso de querer detener el procesamiento y ejecución de las instrucciones que el sistema realizará dentro de la sección inferior se incluye el botón con la opción de “Cancelar” la cual detiene cualquier tarea consecuente con la selección del archivo de datos crudos (pase). Una vez configurada la aplicación con respecto a la versión del algoritmo, el año en que se recibieron los datos y la selección del pase, la herramienta de software ejecutará la elaboración de scripts, así como, la configuración y ejecución de los algoritmos para obtener archivos resultantes que contendrán la información respectiva a los perfiles atmosféricos ya recuperados. La herramienta presentará, en la parte media, los datos sobre el pase incluyendo, dentro de una cadena en una etiqueta, “id_satélite_Fechadelpase_horadelpase_Idorbita” e, inmediatamente por debajo de esta información en una cuadricula de datos, con respecto a la información recuperada, tales como “Latitud”, “Longitud”, “Presión” y “Temperatura”. 52 Para mayor comprensión del usuario la información se presentara ordenada con relación Latitud‐Longitud‐Presion‐Temperatura (véase Ilustración 15). Ilustración 15 Interfaz Gráfica con la presentación de datos hacia el usuario Finalmente, una vez procesado los datos, la aplicación contiene una sección de menú en la cual se encuentran las opciones de “File” para Guardar los archivos obtenidos por la aplicación en formato de Texto (ASCII) y en formato NETCDF, para su análisis posterior. También incluye la opción de apertura del software Panoply (NASA, 2011) para visualizar los datos con el apoyo de imaginería software desarrollado por la NASA y, por último, la opción de salir de la aplicación. Seguido de la opción de File contiene un apartado “Help” que contiene la opción “about”, en la cual el usuario puede ver información sobre la versión y cómo ponerse en contacto con el desarrollador. En conclusión, tras el análisis de las necesidades para desarrollar una aplicación con alto grado de usabilidad, dicha interfaz, representará un método óptimo para la recuperación de perfiles atmosféricos, influyendo en la capacidad del usuario para utilizarlo, comprenderlo y manipularlo; de tal forma que el software satisfaga los requerimientos que el usuario solicita, incluyendo dentro de esta herramienta ambas versiones del algoritmo IAPP con una interfaz amigable para el actor final que lo utilice. 53 Capítulo 5.Análisisyconclusiones 5.1 Análisis de resultados. .................................................................................................................. 55 5.1.1 Evaluación de la herramienta REPEAT .................................................................................. 55 5.2 Conclusiones ................................................................................................................................. 66 5.3 Trabajo a futuro............................................................................................................................ 69 54 Este capítulo se referirá al análisis de los cuestionarios elaborados para la evaluación del sistema en términos de usabilidad, de la misma forma se incluye una evaluación en base al tiempo que se tardó el usuario en implementar una u otra herramienta. Seguido de esto se menciona el trabajo a futuro a realizar con esta herramienta, así como mejoras en la misma. Por último en este capítulo se despliegan las conclusiones finales del trabajo así como la afirmación o negación sobre el cumplimiento de los objetivos propuestos al principio de este trabajo. 5.1Análisisderesultados. 5.1.1EvaluacióndelaherramientaREPEAT Evaluar toda herramienta de software es importante y significativo para el desarrollador debido a que con esto se retroalimenta sobre los errores, problemas y mejoras que se pueden implementar en la aplicación desarrollada, de la misma forma, el usuario para el que finalmente está siendo dirigida la herramienta tendrá al término de estas evaluaciones una funcionalidad y usabilidad del sistema completa. Para esta evaluación participaron un total de 18 voluntarios, usuarios potenciales de entre 15 y 22 años, estudiantes de la Universidad de Colima del campus Coquimatlán. Aunque no es una muestra estadística, como se aclaró en el capítulo 3 a parte de CUICA en México no existe oficialmente centros de investigación que utilizaran esta aplicación, sin embargo, la herramienta puede llegar a ser utilizada también por el Sistema Meteorológico Nacional, investigaciones relacionadas con ciencias del ambiente o estudiantes de la climatología terrestre. Así mismo, las pruebas de la aplicación REPEAT y de la antigua técnica que se ejecuta a través de una terminal de comandos, se utilizó un equipo portátil con las siguientes características: 55 • Procesador Intel Core i5 a 2.27Ghz • 4GB de memoria RAM • Sistema Operativo Ubuntu de 64 bits • Librerías NETCDF ver 4.1.1 • Compilador gfortran ver • Compilador c++ ver • AAPP ver 6.0 • IAPP ver 3.0_beta • JDK ver 1.6.0 • Netbeans ver 6.1 Según Jack Carroll (2002) indica que aun cuando el total máximo en una evaluación con cuestionarios SUS es de 100 puntos, un valor superior a 65 puntos determina un resultado como aceptable. Entre más se acerque el resultado final al 100, mejor será la calificación obtenida. La evaluación en general de ambas técnicas pone como una técnica superior, el utilizar la herramienta REPEAT para llevar a cabo el objetivo de recuperar perfiles atmosféricos desde un pase satelital, esto con una media de 81 puntos en la escala de usabilidad y, con una diferencia a la anterior técnica de más de 60 puntos, pues el método ejecutado en línea de comandos tuvo una calificación de 22 puntos (véase Ilustración 16), siendo el uso de una terminal según lo mencionado por Carroll (2002) inaceptable por no llegar ni a la media necesaria de 65 puntos. 100 80 60 40 20 0 81 22 Evaluacion de usabilidad de la herramienta REPEAT Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 16 Resultado de la evaluación de usabilidad de acuerdo a la calificación obtenida mediante la herramienta de cuestionarios SUS (fuente: elaboración propia 2011) 56 Para validar los resultados obtenidos con los cuestionarios SUS el uso de estadística descriptiva permite generalizar la tendencia de los resultados permitiendo de esta forma denotar si estos derivan en una mala evaluación o no. Para ello se utilizarán medidas de dispersión que son descritas por la varianza con referencia a la tendencia central, así como, su desviación estándar, valores que aprueban que los datos obtenidos por la herramienta de evaluación pueden ser comparados entre ellos por estar de acuerdo con el modelo teórico que implica que los resultados son correctos y coherentes. La varianza, valor obtenido a través de la sumatoria de los resultados de cada cuestionario menos la media, dividido entre el numero de cuestionarios aplicados, implica que para los que evaluaron el método que utiliza la terminal de comandos tienen una varianza de 7.28 puntos y una desviación estándar la cual se describe como la raíz cuadrada de la varianza con un valor de 2.70. Mientras que los cuestionarios aplicados a los usuarios que evaluaron la herramienta REPEAT tiene una varianza de 8.52 puntos y una desviación estándar de 2.91. Este procedimiento valida los resultados y la coherencia en la información obtenida por encontrarse cercana a la media en ambos casos. Continuando el análisis de los resultados que se obtuvo, se puede apreciar en la Ilustración 16 que en el tema referente a la comparación de usabilidad entre las dos interfaces al cuestionar su uso diario, el primero utilizando la terminal, obtuvo una calificación de 11 puntos mientras que el segundo apoyándose en la herramienta REPEAT obtuvo un puntaje de 78 lo que significa que los usuarios prefieren utilizar la herramienta REPEAT en comparación con el uso de comandos dentro de una terminal, lo cual representa una diferencia significativa entre la técnica que utiliza la terminal y el uso de la herramienta con interfaz grafica REPEAT (véase Ilustración 17). 57 78 100 11 50 0 1.‐ Pienso que podría utilizar el sistema diariamente Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 17 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 1 “Pienso que podría utilizar el sistema diariamente” (fuente: elaboración propia 2011) Así, al buscar el punto de vista del usuario sobre lo complicado que es utilizar cada una de las técnicas, podemos notar (véase Ilustración 18) que la que tuvo una mayor calificación fue la herramienta desarrollada en este trabajo con una calificación de 22 puntos, mientras que el uso de la terminal es considerablemente complicado con 67 puntos. Es así como se puede apreciar que el participante considera que utilizar una herramienta basada en una terminal es una opción complicada y tediosa en comparación con aplicaciones que utilizan una interfaz gráfica y que proveen un uso bastante intuitivo. 100 50 0 67 22 2.‐ Pienso que el sistema es innecesariamente complicado Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 18 . Resultado de la evaluación sobre la sentencia 2 “Pienso que el sistema es innecesariamente complicado” (fuente: elaboración propia 2011) En base a los conocimientos previos y los otorgados mediante una pequeña capacitación sobre el uso de ambos instrumentos el usuario califica con 83 puntos (véase 58 Ilustración 19) la facilidad de utilizar el software que como mencionan en algunos comentarios “hace el trabajo pesado por el usuario”, mientras que utilizar los algoritmos directamente en el monitor de comandos convierte el trabajo en una responsabilidad totalmente del usuario y por el grado de dificultad fue calificado con 14 puntos. 83 100 80 60 40 14 20 0 3.‐ Pienso que el sistema es fácil de utilizar Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 19 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 3 “Pienso que el sistema es fácil de utilizar” (fuente: elaboración propia 2011) Los participantes interactuaron con uno de los dos métodos para la recuperación de perfiles atmosféricos, tras su uso, calificaron de manera negativa o positiva la necesidad de una adiestramiento antes del uso de cualquiera de estas técnicas, al responder sí pensaban que sería necesario tener algún tipo de capacitación para poder utilizar la aplicación evaluando esta necesidad con 78 puntos al utilizar la línea de comandos, mientras que, por el contrario, la necesidad de nuevo conocimiento en los participantes para utilizar la aplicación REPEAT se calificaron con 19 puntos (véase Ilustración 20). Esto demuestra que la necesidad de una capacitación extensa para el uso de la herramienta REPEAT no es considerada como necesaria aumentando, de esta forma, su grado de usabilidad. 59 78 19 100 50 0 4.‐ Pienso que necesito capacitación para ser capaz de utilizar este sistema Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 20 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 4 “Pienso que necesito capacitación para ser capaz de utilizar este sistema” (fuente: elaboración propia 2011) En esta parte del cuestionario se evaluó según el usuario si para la recuperación de información sobre variables físicas verticales, el método estaba bien integrado y facilitaba cumplir con el objetivo de una manera sencilla y rápida. Se obtuvieron comentarios de los cuales destacó “No entiendo porque no se puede crear los archivos de configuración automáticamente, sin utilizar el gedit”, esto fue debido a que los participantes que utilizaron la terminal de comandos tuvieron cierta confusión sobre cómo generar y que debían contener los archivos de configuración para ejecutar el algoritmo del IAPP tras haber utilizado el paquete AAPP, calificando la integración de estos paquetes con 14 puntos; mientras que los que utilizaron la aplicación grafica calificaron la integración de sus partes con 78 puntos (véase Ilustración 21) 100 78 14 0 5.‐ Encuentro las funciones del sistema bien integradas Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 21 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 5 “Encuentro las funciones del sistema bien integradas” (fuente: elaboración propia 2011) 60 Dentro de la evaluación de ambas prácticas se valoró el nivel de inconsistencia que tiene el sistema desde el punto de vista del participante. Los usuarios tomaron en cuenta principalmente el error humano ya que calificaron con 17 puntos el software REPEAT donde se observó que el principal problema era olvidar ingresar el año del pase ya que, cuando éste no era proveído por el usuario, lo cual devolvía una errónea recuperación de la información o simplemente un error de procesamiento. Mientras tanto se registró por parte de los colaboradores voluntarios que usaron la terminal una calificación 50 puntos para la práctica que utiliza órdenes en línea de comandos, principalmente por lo laborioso de escribir, además de la necesidad de una sintaxis correcta, textos específicos o la descripción de errores poco entendibles. Con esto coloca a la aplicación REPEAT como más consistente que el viejo método para la recuperación de perfiles atmosféricos (véase Ilustración22). 100 80 60 40 20 0 50 17 6.‐ Creo que el sistema tiene muchas inconsistencias Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 22 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 6 “Creo que el sistema tiene muchas inconsistencias” (fuente: elaboración propia 2011) Siguiendo con la evaluación en términos de usabilidad los participantes expresaron desde su punto de vista si el uso por nuevos usuarios del método propuesto frente a ellos era un procedimiento rápido para aprender a realizar (véase Ilustración 23), calificando con 83 puntos la herramienta con interfaz gráfica; al contrario, el otro método fue calificado con 14 61 puntos. Esto nos da a entender que utilizar la herramienta REPEAT es considerado como una técnica de rápido aprendizaje. 83 100 50 14 0 7.‐ Imagino que la mayoría de la gente aprendería a realizar este procedimiento rápidamente Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 23 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 7 “Imagino que la mayoría de la gente aprendería a realizar este procedimiento rápidamente” (fuente: elaboración propia 2011) En base a la sensación que el uso de uno u otro método causo a los participantes, estos calificaron su percepción sobre la comodidad al llevar a cabo el procedimiento. Por un lado los usuarios demostraron que el uso de una terminal de comandos resulta ser incómodo; calificando esta incomodidad con 72 puntos, mientras que el uso de herramientas gráficas tuvo una evaluación de 19 puntos (véase Ilustración 24) demostrando que es preferible utilizar aplicaciones con interfaces visuales e intuitivas en comparación con la necesidad de aprender, localizar y teclear varios comandos, necesarios para ejecutar la tarea de recuperación de perfiles atmosféricos. 62 100 72 19 50 0 8.‐ Encontré el sistema muy incómodo Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 24 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 8 “Encontré el sistema muy incómodo” (fuente: elaboración propia 2011) Siguiendo la evaluación de ambas técnicas se les cuestionó a los usuarios la confianza que sentían al realizar el procedimiento de recuperación de datos meteorológicos verticales, en base al método que utilizaron para cumplir con este objetivo. La confianza del usuario al seguir los algoritmos de la EUMETSAT y de la Universidad de Wisconsin mediante una línea de comandos se mantuvo muy por debajo de la calificación aprobatoria siendo evaluada con 8 puntos, mientras en comparación los participantes demostraron sentirse muy confiados al utilizar el software REPEAT colocándolo con un valor de 75 puntos (véase Ilustración 25). Comprobando de esta manera la confianza que genera el utilizar esta herramienta. 63 75 100 50 8 0 9.‐ Me sentí confiado al utilizar esta técnica Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 25 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 9 “Me sentí confiado al utilizar esta técnica” (fuente: elaboración propia 2011) Por último los colaboradores de esta evaluación, calificaron la necesidad de adquirir nuevos conocimientos antes de utilizar cualquiera de los métodos de los que se ha hecho mención. Los participantes expresaron con 8 puntos que sus conocimientos son suficientes para utilizar el software de recuperación de perfiles atmosféricos mientras que, por el otro lado, se evaluó que el conocimiento que los usuarios poseían no era suficiente para utilizar ordenes en un monitor de comandos, por lo que fueron calificados con 75 puntos (véase Ilustración 26). Esto implica que, los segundos, consideran que su comprensión y noción sobre esta técnica es insuficiente, lo que los limitó a la hora de llevar a cabo el procedimiento. 64 75 100 8 50 0 10.‐ Necesito aprender muchas cosas antes comenzar a utilizar esta técnica Pruebas con Terminal Pruebas con REPEAT Ilustración 26 Resultado de la evaluación sobre la sentencia 10 “Necesito aprender muchas cosas antes de comenzar a utilizar esta técnica” (fuente: elaboración propia 2011) Durante el tiempo que los participantes llevaron a acabo las pruebas, después de que se les capacitó brevemente para utilizar el procedimiento que evaluaron, para obtener la información sobre perfiles atmosféricos, se les cronometró el lapso de tiempo desde el primer contacto con la maquina hasta el momento en que obtuvieron el resultado esperado y, tras esto se generalizo lo siguiente: Todos los participantes que hicieron uso de la terminal de comandos tardaron en promedio 13 minutos con 12 segundos, mientras que por el contrario el uso de la interfaz gráfica demostró que la obtención de esta información es obtenida rápidamente con un promedio de 3 minutos y 06 segundos, expresando una diferencia para usuarios sin previo contacto con estos métodos de hasta 10 minutos. 65 5.2Conclusiones En base al desarrollo, evaluación y análisis de esta investigación concluye con múltiples ideas, primero que nada y lo más importante es que la hipótesis que se formuló al principio de este proyecto, el cual menciona que “La aplicación de Ingeniería optimiza y acelera procesos de obtención y recuperación de perfiles atmosféricos, influyendo y aligerando los métodos actuales, mediante el uso de nuevas tecnologías.” se corroboro al demostrar que la información recuperada por la herramienta desarrollada reduce considerablemente los tiempo de recuperación de perfiles atmosféricos y, por ende, acelera los procesos consecutivos a su obtención como son su análisis y evaluación permitiendo que investigadores y profesionales del área se den a la tarea de pronosticar el comportamiento de la atmósfera, de una manera rápida y eficiente, eliminando los tiempos inmensos con los que anteriormente se trataba logrando esto mediante un método que a través de esta investigación se optimizó. Seguido de esto también podemos aclarar que el objetivos de este trabajo de tesis fue aprobados en su totalidad, pues el objetivo principal fue “Optimizar un método para la recuperación de perfiles atmosféricos de manera eficiente, óptima y confiable utilizando nuevas tecnologías y la ingeniería de basada en componentes.” lo cual se llevó a cabo en la práctica mediante la optimización de un método que utiliza herramientas tecnológicas integradas en una herramienta de software denominada (REPEAT) que genera a partir de datos crudos satelitales la recuperación de perfiles atmosféricos, información que presenta una tendencia a la creación de estrategias para la reconocer el impacto antrópico en la atmósfera, mediante el análisis y evaluación de la esta información, así mismo la herramienta al ser evaluada demostró tener una mayor usabilidad que antiguas técnicas para la obtención de perfiles atmosféricos. Una vez mencionado el objetivo principal quiero remarcar que, los objetivos específicos también fueron cubiertos en su totalidad, a continuación los menciono, el primero de ellos fue “Investigar métodos de sondeo meteorológico vertical para la 66 recuperación de perfiles atmosféricos”. Lo cual se investigó y se encontraron varios métodos para esta tarea, tras esto, se optó por utilizar un método que utiliza los pases satelitales que se obtienen en una estación terrena los cuales mediante un procedimiento permiten recuperar perfiles atmosféricos. A partir de aquí se comenzó a “Desarrollar un método capaz de acelerar el proceso de recuperación de perfiles atmosféricos”, para el cual se utilizaron algoritmos de licencia GNU libre como son el AAPP desarrollado por la EUMETSAT y el IAPP desarrollado por la Universidad de Wisconsin siendo el primero de ellos el que procesa el pase y el segundo el que interpreta los datos del pase convirtiéndolos en información de perfiles atmosféricos, integrándolos en una herramienta de software mediante Ingeniería basada en componentes. Tras el desarrollo del método se continuo con “Implementar este método como una herramienta tecnológica con un alto grado de usabilidad para el usuario”. Se utilizaron los algoritmos analizados del AAPP para su procesamiento y el IAPP para su interpretación generando una herramienta capaz de integrar ambas tareas y ejecutarlas mediante una aplicación que incluye una interfaz grafica. El último objetivo fue “Evaluar el método desarrollado, demostrando su usabilidad y la mejora que implica su uso.”. Lo cual se llevó a cabo utilizando cuestionarios con una escala de usabilidad de sistemas y, tras lo cual, se demostró que es usable y que la interfaz es amigable con el usuario. En conclusión el desarrollo de una herramienta como esta, la cual convierte procedimientos lentos y tediosos en tareas fáciles y ágiles, acelerando el proceso de obtención, análisis, evaluación y pronóstico de información, además, presenta una línea de trabajo en la que se unen dos ramas académicas cooperando entre ellas, las cuales son la computación, específicamente la ingeniería de software y las ciencias del ambiente. Aunque esta herramienta no pretende dar solución directamente a las problemáticas estudiadas por las ciencias del ambiente, la meteorología o la climatología, es seguro que acelera procesos 67 en los cuales el uso de esta información sea relevante y lleve a una mejora en los procedimientos llevados a cabo por estas áreas, brindando finalmente un beneficio para nuestro planeta Tierra. 68 5.3Trabajoafuturo En base a lo trabajado en esta investigación, a los problemas encontrados durante su desarrollo y a la evaluación de la herramienta REPEAT podemos sugerir para continuar este trabajo que en un futuro pueden realizarse algunas mejoras a la herramienta, tales como mejorar la presentación de los datos para poder visualizar otras parámetros como son punto de rocío, concentración de ozono, vapor de agua, entre otros. Otro punto a mejorar es el script de instalación, puede mejorarse todo dentro de un paquete para evitar cargar con distintos empaquetados. Además podría mejorarse el algoritmo para adaptar su uso en otros sistemas operativos como son Solaris, Windows, Mac, Red Hat, entre otros. Debido a que se desarrolló en java y los algoritmos utilizan lenguaje fortran y c++. Completar esta tarea, no es tan complicado, sin embargo deben realizarse algunos arreglos para indicar la dirección donde quedan instalados los algoritmos del AAPP y el IAPP, pues de un sistema operativo a otro esta condición cambia y tanto los algoritmos como la herramienta deben ser adaptados, aunque tiene la facilidad de que se programó para poder ser multiplataforma al igual que los algoritmos. 69 Glosario Antrópica: Relativo o propio del ser humano. Datos crudos (Raw data): datos recolectados que no han sido sometidos a tratamiento o cualquier otro tipo de manipulación. Estación Terrena: la antena y el equipo asociado a ésta que se utiliza para transmitir o recibir señales de comunicación vía satélite GOES: Satélites Ambientales de Observación Geoestacionaria (Geoestacionary Oservational Enviromental Satellite) Mitigación: conjunto de medidas que se pueden tomar para contrarrestar o minimizar los impactos ambientales negativos que pudieran ocasionar las islas de calor. NOAA: Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (National Oceanographic and Atmospheric Administration). 70 ReferenciasBibliográficas Referencias Bibliograficas Aceituno, P. (1993). Aspectos generales del clima en el Altiplano sudamericano (pp. 63‐69). Arica. Atkinson, N., Brunel, P., y Labrot, T. (2006). Software description. AAPP documentation, desde http://research.metoffice.gov.uk/research/interproj/nwpsaf/aapp/NWPSAF‐ MF‐UD‐002_Software.pdf Camilloni, I., y Barros, V. (1997). On the Urban Heat Island Effect Dependence on Temperature Trends. 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