Estudio de ondas de gravedad mediante radio ocultamientos GPS : Limitaciones e incertidumbres

• Autores: Luna, Diego Alejandro
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Alexander, Pedro Manfredo
• Materia: RADIO OCULTAMIENTO; INCERTIDUMBRES; ONDAS DE GRAVEDAD; PATAGONIA; RADIO OCCULTATION; UNCERTAINTIES; GRAVITY WAVES; PATAGONIA; ANTARCTICA
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El radio ocultamiento GPS (RO GPS) es una técnica de sensado remoto para la medición de propiedades físicas de la atmósfera. En este trabajo se estudiaron las limitaciones de las mediciones de RO para evaluar la actividad de las ondas de gravedad atmosféricas (OG). También se presenta un estudio del rango de variabilidad de actividad ondulatoria aplicado específicamente en la zona de la Patagonia y Península Antártica, por ser unaregión que exhibe una gran intensidad. Esto permite por lo tanto comparar la importanciade las incertidumbres de medición frente a los rangos típicos de variación de la actividadondulatoria. La medición por RO GPS no es una medición puntual sino un promedio sobre unagran distancia horizontal y en una dada dirección. Para analizar las consecuencias de estepromediado espacial en el estudio de OG se hizo uso de la alta densidad de eventos de RO en el lado Este de la cordillera de los Andes durante los meses iniciales de la misión COSMIC (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate). Esta zona es conocida por su alta actividad ondulatoria. Se eligieron dos pares de perfilesde temperatura, ambos conteniendo dos radio ocultamientos cercanos en tiempo y espacio. Un par mostró diferencias significativas entre perfiles de temperatura. Se efectuaron simulaciones de mesoescala para entender esta discrepancia. La misma fue atribuida a lapresencia de estructuras inhomogéneas en la atmósfera, causadas por OG. La actividad ondulatoria suele cuantificarse mediante el cálculo de la energía potencial (Ep) a través de la integración del cociente entre temperatura de fondo y perturbación (ondas), entre dos altitudes. En este estudio se analizan y cuantifican las contribucionesde diferentes parámetros y variables en la incertidumbres del cálculo de la Ep en la bajaestratósfera en perfiles de medición de RO GPS. En particular, se utilizó el método de Monte Carlo para estudiar la incertidumbre en la Ep debida a diferentes distribuciones deerrores en la temperatura. Se estudió la dependencia temporal y espacial de la actividad ondulatoria en la bajaestratósfera sobre el extremo sur de la Cordillera de los Andes y la Península Antártica. El análisis cubrió los años 2006 a 2011. Se encontraron diferencias significativas entrelas actividades mensuales, en concordancia con estudios previos realizados con otros instrumentos y en otros períodos. Las distribuciones de probabilidad de Ep se analizaron mediante tests de Kolmogorov-Smirnov. Dado que las distribuciones de Ep varían segúnla época del año y no poseen simetría respecto de la media, se propone el uso de la mediana de los valores de Ep como cuantificador de la actividad ondulatoria.
GPS Radio occultation (GPS RO) is a remote sensing technique used for measuring the physical properties of the atmosphere. In the present work, the limitations of RO measurements to evaluate atmospheric gravity wave (GW) activity have been studied. Also, an analysis of the variability range of GW activity applied over the Patagonia and Antarctic Peninsula, is presented. This region has been chosen due to its high activity. This fact allows a comparison between measurement uncertainties and typical ranges of variability of GW activity. A GPS RO measurement is the result of an average over a great horizontal distance in a given direction. In order to analize the impact of this average on the GW studies, it has been taken advantage of the anomalous high density of RO events at the easternside of the highest Andes Mountains during the initial months of the mission COSMIC (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate). This zone isknown for its high GW activity. Two pairs of RO, both containing two occultations thatoccurred close in space and time, were chosen. One pair showed significant differencesbetween both temperature profiles. Numerical simulations with a mesoscale model wereperformed, in order to understand this discrepancy. It has been attributed to the presenceof a horizontal inhomogeneous structure caused by GW. GW activity is usually quantified by calculating the potential energy (Ep) through theintegration of the ratio of perturbation (waves) and background temperatures between twogiven altitudes. In this study, the contributions of different parameters and variables to theuncertainty in the calculation of Ep in the lower stratosphere via GPS RO measurementswere investigated and quantified. In particular, a Monte Carlo method was used to evaluatethe uncertainty that results from different GPS RO temperature error distributions. The seasonal and geographical behaviour of GW activity in the lower stratosphere overthe southernmost Andes mountains and their prolongation in the Antarctic Peninsulawas studied. The study covered the years 2006 to 2011. Significant variation of monthlyactivity was found, in agreement with results from other instruments and other periods. Probability distributions of Ep were studied using Kolmogorv-Smirnov tests. As the distributionspresent monthly variations and are not symmetrical around the mean, the median of the Ep values was proposed as an activity quantifier.
Fil: Luna, Diego Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.