Introducción - U

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
TRAO Q
Departamento
de Geofísica
CÓDIGO CURSO: GF3003-1
INTRODUCCIÓN A LA METEOROLOGÍA Y OCEANOGRAFÍA
Laboratorio N°2
Radiosonda e
Imagen Satelital
Nicolás Urrutia Castellaro
Sebastián Obando Orrego
Sección 1
Profesor: René Garreaud
Auxiliares: Constanza Paredes
Pamela Pizarro
Fecha Realización: 21-04-2011
Fecha Entrega: 06-05-2011
Informe de Laboratorio de Radiosonda e Imagen Satelital
INTRODUCCIÓN
En este informe, se explicará la realización del Laboratorio de análisis de radiosonda e imagen
satelital, cuyo objetivo principal es analizar los datos obtenidos por el radiosondeo lanzado a las 12 HL desde la
terraza del DGF y el radiosondeo lanzado en Pto. Montt por la DMC a las 08 HL, ambos lanzados el día 21 de
abril del 2011y compararlos con los de la imagen satelital (canal infrarrojo termal, escala de colores en °C) de la
mañana de ese mismo día, además de establecer conexiones entre las observaciones y las predicciones que se
desprenden de los aspectos teóricos en esta materia. Asimismo, la utilización de estos datos experimentales
permitirá comprender la formación y dinámica de las nubes, así como el análisis de la estabilidad de la
atmósfera en distintos niveles.
DESARROLLO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
PARTE 1
Para estimar la altura del tope de la nube -tanto para Santiago como para puerto Montt- se asume que
ésta se encuentra a la misma temperatura que el aire a ese nivel, por lo tanto basta asociar cada localidad a la
temperatura del tope de la nube que se encuentra sobre ella.
Observando la imagen satelital1 se estima que la temperatura del tope de la nube sobre Santiago es de
alrededor de -20ºC, la cual de acuerdo a los datos de la radiosonda, corresponde un altura aproximada de
6.676
m.s.n.m
Figura 1.1: Gráfico de Altura (GPS) v/s Temperatura para la ciudad de Santiago
1
Ver Anexo 1 para el detalle de la imagen.
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En el caso de Puerto Montt, la imagen satelital nos indica que la temperatura al tope de la nube es de
unos -50ºC, lo que de acuerdo a los datos obtenidos por radiosonda en esa ciudad, corresponde a una altura
aproximada de 9.138 m.s.n.m.
Figura 1.2: Gráfico de Altura (GPS) v/s Temperatura para la ciudad de Puerto Montt.
PARTE 2
La extensión vertical de la nube sobre ambas ciudades se estimará asumiendo que ésta se forma con
una humedad relativa mayor al 80%, luego sólo bastará mirar los gráficos de altura para estimar dicha longitud.
Figura 2.1:
Gráfico de
Altura v/s
Humedad
relativa para
Santiago.
Para efectos
de cálculo, se
asumirá que la
altura
de
Santiago es de
567 m.s.n.m.
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Como podemos ver –despreciando esa pequeña nubosidad que aparece a 200 metros, la base de la
nube sobre Santiago está a los 5.271 metros desde la terraza del DGF, lo que equivale a 5.828 m.s.n.m. , por
otro lado el tope de la nube se encuentra a 5.707 metros (6.274 m.s.n.m). Esto se acerca bastante a los 6.676
metros de altura que se estimaron utilizando la imagen satelital.
Para la ciudad de Puerto Montt, la base de la nube se ubica a 5480 m.s.n.m y el tope a los 6.298
m.s.n.m (esto asumiendo que por ser una ciudad costera, se encuentra a 0 m.s.n.m.). Esto se aprecia en el
gráfico que sigue.
Figura 2.2: Gráfico de Altura v/s Humedad Relativa en Puerto Montt.
Se aprecia fácilmente que los 6.298 metros de altura a los que se ubica el tope de la nube tienen una
marcada diferencia con los 9.138 metros estimados en la parte 1. Esto se puede deber a que el radiosondeo de
Pto. Montt fue efectuado a las 8 de la mañana (hora local), en cambio el de Santiago ocurrió a las 12 horas
(hora local), por lo que se puede decir que la imagen satelital representa la condición nubosa mucho más
cercana al mediodía que a las 8 a.m. y he ahí la razón de por qué de tanta diferencia de altura en la ciudad
sureña. Además, la cantidad de datos del RS de Pto. Montt es considerablemente menor que en el RS de
Santiago, por lo que el gráfico anterior no es lo suficientemente continuo (lo que se aprecia en saltos bruscos
de la curva generada); de este modo, el menor número de observaciones genera mayores errores al momento
de interpretar esta información.
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PARTE 3
Para lograr establecer la precisión de la medición de altura del equipo se comparará dicho valor con el
obtenido a través de la ecuación hipsométrica, donde el parámetro gamma irá variando de acuerdo a los
intervalos de altura en que se encuentre. Cabe destacar que se aproximaron rectas para la curva de altura v/s
temperatura, obteniendo así 5 valores distintos para este parámetro. En la siguiente tabla se adjuntan los
datos de γ para cada intervalo de altura.
Intervalo Altura [m] γ [ºC/m]
0-387
-0.008054
387-782
0.00496
782-1.010
-0.004344
1.010-1.133
0.00439
1.133-7.063
-0.0067
Figura 3.1: Tabla de valores de Gamma en distintos intervalos de altura para RS de Santiago.
Como se puede observar, existen intervalos donde γ se hace positivo. Este hecho se explica por la
inversión térmica que está presente en Santiago y las variaciones de temperatura entre el día y la noche.
El gráfico anterior corresponde a la altura calculada con la ecuación hipsométrica para los distintos
gamas versus la temperatura, apreciándose que se ajusta bien a la curva original aunque presenta valores de
altura menores. La ecuación usada es:
Z(p) = -To/gamma (1 – (P/Po)^gamma*Rd/g) – 567
Con Rd = 287 J/K*Kg
To constante para cada capa, promedio de T° en cada capa.
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Po= 1013,25 HPa
G= 9,8 m/s^2
Ajuste por nivel del mar
Punto de rocío???

Pr = Punto de rocío.

T = Temperatura en grados Celsius

H = Humedad relativa
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PARTE 4
Para el desarrollo de esta pregunta, es necesario un análisis en el emagrama adjunto.
Figura 4.1: Emagrama (Diagrama Termodinámico)
A 200 metros de la terraza del DGF, los valores de presión, temperatura y humedad relativa son los
siguientes: P = 928,698 hPa; T = 12,36 °C y HR= 81,45 %. Con los valores de presión y temperatura se ubicó el
punto B en el hemagrama, que aproximadamente se ubica en la adiabática seca dibujada.
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En ese punto, la razón de mezcla de saturación es 10, utilizando la siguiente fórmula:
se obtiene que la razón de mezcla a ~200 m (199,2 m) desde el DGF es de 8,145 g/Kg. Para ubicar el NCA es
necesario subir por la adiabática seca hasta que rsat disminuya hasta este valor (pues asumimos que r se
mantiene constante). El punto en el que ocurre esto es el punto A del emagrama, donde la presión es
aproximadamente 895 hPa y la temperatura es de unos 10ºC aproximadamente. Luego la altura a la cual esta
parcela ubicada a 200 m de altura del DGF comenzará a formar una nube es aproximadamente a los 1.200
m.s.n.m (es decir, unos 500 metros más arriba de de donde se encuentra actualmente).
PARTE 5
Para hacer subir esta parcela por la ladera andina, debe hacerlo por la curva adiabática seca hasta el
NCA (1.200 m.s.n.m. aprox.), luego subirá por una adiabática saturada hasta alcanzar la cumbre de la Cordillera
(un poco menor a los 6.000m en Santiago) donde la presión es aproximadamente 500 hPa. En este proceso,
suponemos que la parcela se condensó en un 100 %, es decir, r cambia. Luego, la parcela comenzará a
descender por la adiabática seca hasta la altura de Mendoza (704 m.s.n.m. ; P ~ 930 hPa) Por lo tanto, la
parcela al llegar a Mendoza, tendría una temperatura aproximada de 27ºC y una HR del 6,5%
aproximadamente (pues r disminuye para igualarse con rsat al subir por la adiabática húmeda).
Figura
5.1:
Emagrama con
la trayectoria
de la parcela.
La temperatura estimada (27ºC) está bastante cerca con la medida en Mendoza (23ºC), pero la
humedad relativa no (la medida en Mendoza es de un 25%), por lo que se presume que no toda las gotas
formadas en el ascenso de la nube fueron depositadas en el lado occidental. Sin embargo, se cumple lo
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descrito por Foehn (relacionado con el fenómeno de Viento de Foehn), es decir, la temperatura final de la
parcela es mayor y su humedad relativa disminuye (llega más seca) debido a la liberación del calor latente de la
parcela al calentarse.
PARTE 6
Los perfiles verticales de temperatura y de la temperatura de rocío se adjuntan en el siguiente gráfico:
Figura 6.1: Gráfico con perfiles verticales de T(z) y Td(z).
Como se puede apreciar en el gráfico, existen puntos de quiebre, los cuales definen niveles
significativos. En la tabla que sigue se especifica cuáles son:
Niveles significativos
Altura [m]
Temperatura
[°C]
Temperatura de
Rocío [°C]
Presión
[Hpa]
79
11,4
10,8
985
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396
9,6
1,6
949
486
11,8
7,3
939
4234
-10,1
-13,1
589
11650
-67,5
-72,5
200
12409
-54,3
-75,3
177
16010
-62,3
-92,3
100
17502
-60,1
-90,1
78,7
19059
-53,5
-86,5
61,6
A continuación, se dibujan estos puntos en el emagrama, con los que se trazan los perfiles de T(p) y Td(p). Sólo
han sido considerados los 4 primeros de la tabla, pues los demás escapan a las consideraciones del diagrama
termodinámico. De este modo, se observan tres capas (comprendidas entre dos niveles significativos
consecutivos) , cuya estabilidad está dada por la comparación de la pendiente de la curva de temperatura con
respecto a la adiabática seca.
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A continuación, se muestra una tabla resumen de este análisis:
Capa
1
2
3
Intervalo de altura
79 - 396 m
396 - 486 m
486 - 4239 m
Estabilidad
Aproximadamente neutra
Muy estable
Estable
Por otro lado, la comparación con la curva de Td(z) permite apreciar que tan cercana a la saturación se
encuentra una parcela en los niveles significativos, por ejemplo, en el nivel 2, la situación es más lejana a la
saturación que en los demás niveles.
CONCLUSIONES
ANEXOS
10 | P á g i n a
Informe de Laboratorio de Radiosonda e Imagen Satelital
11 | P á g i n a