Tesis EP Física

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Adquisición, estudio y análisis de contaminantes atmosféricos para el monitoreo de la calidad del aire en Lima usando el Modelo de predicción meteorológica con acoplamiento químico WRF-Chem
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Navarro Barboza, Héctor; Luna Adán, Ana Eugenia; Fashé Raymundo, Octavio
Implementa y pone operativo el modelo númerico acoplado de predicción meteorológica y química Global Forecast System (GFS) - Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem), para evaluar los niveles de contaminantes atmosféricos existentes en Lima, comprendiendo los procesos físicos y químicos que ocurren en la naturaleza. Compara los niveles de contaminantes con los estándares de calidad emitidos por el Ministerio del Ambiente de Perú.
Análisis armónico de datos NDVI para el estudio de la deforestación en la región de Madre de Dios durante el periodo 2001-2011
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013) Muñoz Peña, Miguel Ángel; Fashé Raymundo, Octavio
Utiliza datos de NDVI (Índice de Vegetación de Diferencial Normalizada) del sensor MODIS para identificar la periodicidad asociada a la deforestación, en tres zonas de la Región de Madre de Dios. Los nombres de las zonas como son Huepetuhe y Caychive, Iñapari e iberia y Tahuamanu-distrito de iñapari. Se aplicaron tres herramientas analíticas, como el EOF (Funciones Ortogonales Empírica) para la anomalía de la vegetación a través de patrones espaciales asociados al NDVI; análisis de Fourier para determinar las periodicidades representativas que son indicadores de deforestación y; por último, se aplicó elWaveleteste Permite detectara fenómenos de alta frecuencia a través del espectro de potencia aún, y hacer un seguimiento de cierta periodicidad global. Los resultados obtenidos se encontró el primer caso la periodicidad asociada a la deforestación es aproximadamente 3 meses, el segundo caso es aproximadamente de 2.5 meses y para el último tenemos una periodicidad de 3.5 meses.
Análisis de imágenes satelitales para la identificación y determinación de variación espacial de deslizamientos de tierra en la ciudad de Huancabamba, Piura, para el periodo 2017 – 2019
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2021) Alayo Ontón, Joel Telmo; Villegas Lanza, Juan Carlos; Fashé Raymundo, Octavio
La presente tesis se basa en la correlación de imágenes ópticas satelitales, de los años 2017 y 2019, proporcionados por los satélites SPOT 6 y Sentinel 2, con la finalidad de generar información para la determinación y caracterización de zonas vulnerables a procesos de remoción de masa en la ciudad de Huancabamba, Piura. Los resultados se obtuvieron utilizando el software COSI-Corr, el cual se basa en la metodología de correlación subpíxel de imágenes mediante el uso de transformadas de Fourier. Para seleccionar la ventana temporal de estudio, se efectuó previamente un análisis de la variabilidad climática y meteorológica del área de estudio, ya que presenta un alto nivel de nubosidad y precipitación durante la mayor parte del año. A dicha ciudad se le conoce como “La ciudad que camina”, producto de los contantes procesos de remoción en masa que afectan la seguridad física de la ciudad. Estos procesos muchas veces son generados por factores geológicos, meteorológicos o antrópicos, como la mala aplicación de regadío de cultivos por parte de los pobladores, pero muchas veces también son influenciados por factores externos, como la sismicidad local y regional. La identificación y delimitación de las zonas de mayor deformación superficial permitió analizar y realizar representaciones de los campos vectoriales de los desplazamientos con sus respectivas magnitudes, todos ocurridos durante los lapsos de tiempo propuestos. Los resultados de las correlaciones subpíxel, ayudaron a identificar 14 zonas de mayor deformación superficial (desplazamientos) distribuidas en toda el área de estudio, lo cual supuso la presencia de movimientos de masa en cada una de estas zonas. Once de estas zonas, distribuidas en toda el área de estudio, presentan importantes desplazamientos con magnitudes que varían entre 0.17 m a 0.83 m. Mientras que tres regiones, ubicadas dentro de la ciudad, están marcadas por la inestabilidad y el avance muy lento pero continuo de desplazamientos con magnitudes de 0.10 m hasta 0.25 m. Los resultados obtenidos en esta investigación fueron correlacionados y validados principalmente con resultados de estudios geodésicos y morfodinámicos, realizados dentro del ámbito del proyecto general “Evaluación geodinámica, geofísica y geología de los deslizamientos de tierra que afectan la seguridad física de la ciudad Huancabamba (Piura)”, en el cual también se realizó la presente investigación. Estos resultados aportan un nuevo conocimiento para identificar mejor el peligro de las zonas de deslizamientos de tierra, que actualmente presentan una dinámica activa y que son susceptibles a ocurrir nuevamente, contribuyendo con información de base para la gestión de riesgo de desastres que permitirán la caracterización y adecuada identificación de la inestabilidad de zonas por deslizamientos de tierra en la ciudad de Huancabamba y sus alrededores.
Ciclo diurno y ciclo anual de los vientos superficiales observados en la zona central oeste del Valle del Mantaro, Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Ccasani Guillén, Jesús Cristian; Enríquez Lagos, Pablo Cirilo; Fashé Raymundo, Octavio
Analiza los datos de vientos superficiales registrados cada 10 minutos en una estación automática con una torre de 10 metros de altura en el Observatorio de Huancayo, del Instituto Geofísico del Perú, con el propósito de documentar y entender el mecanismo de forzamiento y las características de la variación diurna y anual de los vientos en la región central occidental del valle del rio Mantaro. El análisis se realiza separadamente del vector viento, de la intensidad y de las componentes zonal y meridional del vector viento. Se calcula y se caracteriza el ciclo diurno, la variabilidad interdiaria, el ciclo anual y la variabilidad interanual de los vientos. Se generan gráficos de la rosa de vientos utilizando datos horarios, diarios y mensuales para conocer la variabilidad y frecuencia de ocurrencia de la dirección de los vientos en escalas de tiempo horario, diario y mensual, así como identificar la dirección predominante de los vientos de mesoescala y de escala sinóptica. Los resultados indican la existencia y bien definida del ciclo diurno y anual de los vientos que son forzados principalmente por la variación diurna y anual de la radiación solar y la presencia de efectos topográficos como las brisas de montaña y valle. Las variaciones temporales del viento incluyen escalas de tiempo de horas procedentes del NE en la noche y procedente del SO en el día forzados por factores topográficos locales, y variaciones temporales de escalas de tiempo de días a meses que están relacionados con los vientos de escala espacial regional procedentes preferentemente del SE. La máxima velocidad del viento ocurre a las 2 pm, con dirección de S a N y la mínima-calma ocurre a las 7 am. La dirección del viento de NE a SO cambia a la dirección de SO a NE entre las 6 am y 8 am. En el ciclo anual los vientos más intensos ocurre en los meses de julio a septiembre con dirección SE a NO.
Desarrollo, análisis, correlación de datos y evaluación de un sistema de medición de calidad de aire
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2018) Rosas Siancas, Fernando; Fashé Raymundo, Octavio; Baltuano Elías, Oscar Rolando
Desarrolla un medio de medición para el monitoreo de la calidad del aire, cuyo diseño involucra el uso de sensores electroquímicos y ópticos de bajo costo con el objetivo de implementar varios sensores para monitorear en que condición esta el aire en tiempo real correspondiente al proyecto 161-FINCYT-IA-2013. Este sistema integrará seis sensores de gases contaminantes como el dióxido de nitrógeno, SO2, etc. estos serán calibrados según especificación del fabricante. El sistema cuenta también con un medidor de material particulado, de temperatura y humedad (HR). Nuestros datos serán guardados en el sistema a través de una memoria micro SD de 16Gb integrada al equipo, también será posible acceder a los datos mediante un servidor central desde internet que será transmitido a través de un El Shield GPRS V1.4 que es configurado y controlado mediante su UART utilizando comandos AT. Asimismo, tendrá una conexión directa mediante cable USB conectado a una computadora con un interfaz gráfico usuario. La alimentación del sistema solo es de solo 12 voltios.
Evaluación de los algoritmos del GPM para estimar los parámetros DSD usando múltiples observaciones in situ sobre el Observatorio de Huancayo, Junín-Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Del Castillo Velarde, Carlos Manuel; Fashé Raymundo, Octavio; Kumar, Shailendra
Señala que la cuenca del Mantaro está ubicada en el centro de Perú y es un área compleja para estudiar diversos fenómenos atmosféricos, que son causados principalmente por su compleja orografía. Otros factores, como la condición sinóptica, el transporte de humedad, la dirección y fuerza del viento, dan como resultado una distribución compleja de las precipitaciones durante el monzón austral de verano. Monitorear las precipitaciones requiere una densa red de estaciones meteorológicas que permitan observar estos patrones espaciales. En el caso de la cuenca del Mantaro, las estaciones son limitadas, por lo que es necesario utilizar otras formas de recopilación de datos. Por tal motivo se recurre al radar de precipitación (PR) abordo del Global Precipitation Measurement (GPM) el cual nos permite observar la precipitación en una estructura 3D. En esta investigación se evalúan los algoritmos que emplea el satélite GPM para determinar los parámetros Dm y Nw que parametrizan la distribución del tamaño de gotas (DSD), por ello a partir de datos in situ del radar MIRA35c y disdrómetro óptico PARSIVEL2 y con ayuda del método de la matriz T se calculó las secciones eficaces de dispersión de una gota para simular las mediciones de reflectividad en las bandas Ku y Ka que luego se emplearon en los algoritmos single frequency (SF) y dual frequency (DF) y a su vez compararlos con los parámetros del DSD determinados experimentalmente. Se determinó que el algoritmo SF presento mejor correlación de los parámetros Dm y Nw alcanzando 0.95 y 0.94 superando los 0.94 y 0.84 del algoritmo DF respectivamente. a su vez el algoritmo SF presento un mejor rendimiento de los parámetros Dm y Nw para intensidades de lluvia menores a 2 mm/h y mayores a 8 mm/h por otro lado el algoritmo DF destaco en intensidades entre 2 y 8 mm/h.
Identificación de eventos meteorológicos asociados a la ocurrencia de precipitación en patrones de vientos horizontales en la tropósfera para el Altiplano peruano boliviano en invierno
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Medina Burga, Melissa de Jesus; Fashé Raymundo, Octavio
Identifica los patrones de circulación (CPs) en la estación de invierno que están relacionados con la ocurrencia de precipitaciones en el Altiplano peruano boliviano y parte de la Amazonía boliviana. Se usaron los patrones circulación atmosféricos determinados por Medina (2020) para el invierno austral, se hallaron los 7 CPs se usaron diversos métodos estadísticos como la clasificación ascendente jerárquica y redes neuronales SOM. Estos patrones fueron determinados a un nivel atmosférico de 200 hPa datos de vientos ERA – Interim, correspondientes de 1976 - 2016 y se relacionó la precipitación de 173 estaciones meteorológicas con cada patrón. Estas estaciones se encuentran en la región de 15o S – 25o S, 80o W – 60o W. Adicional a ello, se usó datos de radiación de onda larga (OLR por sus siglas en inglés) de la NCAR/NOAA con una resolución de 2.5° x 2.5° de 1979 al 2016. El comportamiento de las precipitaciones asociadas a los patrones identificados describe ciclos temporales bien definidos. Estos comportamientos están vinculados a eventos meteorológicos, como las bajas segregadas, para ello se usó el criterio de Bonner modificado y definido en el glaciar de El Zongo (16 o 12’ 0” S y 68o 6’ 0” W). Los resultados se compararon con datos de las estaciones del SENAMHI y OLR, sustentando que uno de los mecanismos asociados a la probabilidad de precipitaciones son las DANAs en altos niveles e incursiones de vientos en bajos niveles dirigidos.
Identificación de patrones del índice de salud de la vegetación - caso estudio: Provincia Canchis de la región Cusco - Perú (2000 - 2017)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Carbajal Dominguez, Gisell Indira; Fashé Raymundo, Octavio
El índice de salud de la vegetación (ISV) ha sido ampliamente utilizado para monitorear y caracterizar las sequías. Es decir, el ISV integra dos productos adquiridos del sensor MODIS en su paso diurno, del periodo 2000-2017 a una resolución espacial de 1 km del satélite Terra (MOD13A3 y MOD11A2, versión 6); como son: el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y el LST (Land Surface Temperature). El ISV toma en cuenta en términos de fluctuaciones entre los máximos y mínimos del NDVI y la TSS (temperatura superficial del suelo). Este índice se estima como la suma ponderada del índice de condición de vegetación (ICV) e índice de condición térmica (ICT), como no existe un conocimiento a priori acerca de las contribuciones de la vegetación y la temperatura, el ISV se toma típicamente como el promedio de ambas contribuciones, es decir, un peso de 0.5. En el presente trabajo tiene como objetivo identificar ante la ocurrencia de eventos de sequía agrícola y sequía meteorológica patrones relevantes. En el presente trabajo se presenta los resultados de la serie de tiempo del NDVI, TSS, ISV, ICV e ICT, se identifican los eventos de sequía severa, moderada y leve registrados en los años 2000, 2005, 2008 y 2016. Asimismo, los años con déficit de precipitación son 2000, 2004 - 2006, 2008 y 2015, una correlación entre NDVI y la precipitación con un lags de cero meses es 0.58, con un lags de un mes es 0.84, con un lags de dos meses es 0.85 y con un lags de tres meses es 0.62. Por su parte, los patrones espaciales del ISV revelan que, en el 2000, el 95% presentaron condiciones de sequía severa, moderada y leve, y en el 2005 fue el 93.5%, el 2008 el 87.9%, el 2009 el 78%, el 2010 el 81.5% y el 2016 llegó al 20.7%. Donde la sequía severa, moderada y leve, está representada por los valores menores a 40, además muestra que los años 2000, 2005 y 2008 fueron años de sequía. Se evaluaron los índices de la serie de tiempo del NDVI con la producción, superficie cosechada y rendimiento, presenta una correlación de 0.84, 0.78 y 0.80 respectivamente, mientras la serie de tiempo del ICV, presenta una correlación de 0.81, 0.72 y 0.80 respectivamente y la serie de tiempo del ISV, presenta una correlación de 0.73, 0.60 y 0.75 respectivamente.
Influencia de la erupción del volcán Huaynaputina en el clima local y regional a través de registros geoquímicos de paleoclima
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2019) Romero Roldán, Carol Kristi; Apaéstegui Campos, James Emiliano; Fashé Raymundo, Octavio
Evalúa la influencia de la erupción del volcán Huaynaputina en el clima regional de Sudamérica en base a las interpretaciones de registros paleoclimáticos. La erupción de volcán Huaynaputina (1600 A.D; Moquegua - Perú) es considerada la mayor erupción volcánica del hemisferio sur ocurrida en el último milenio. Si bien existen documentos como crónicas que evidencian el impacto social a nivel local de esta erupción volcánica, no se han caracterizado los efectos en el clima regional sudamericano. El vacío en el conocimiento con respecto a los impactos en el clima debido a las erupciones volcánicas, representa una brecha en la gestión de riesgo y desastre a nivel nacional y regional sudamericano. Durante los últimos años, se han desarrollado diversos estudios de reconstrucciones paleoambientales en Sudamérica que abarcan el periodo de ocurrencia de la erupción volcánica. A través de técnicas geoquímicas diversas, los registros paleoclimáticos (algunos en resolución anual) permiten entender las variaciones en diversos parámetros ambientales de la época de la erupción y, los cambios asociados en el clima con respecto al periodo actual. Tomando en cuenta el estado del arte del conocimiento, y las reconstrucciones paleoambientales en el contexto sudamericano, en la actualidad existe un importante cuerpo de información que puede ser interpretado para entender el impacto de la erupción del volcán Huaynaputina en un contexto regional. En tal sentido, se pretende construir un panorama de las variaciones en los regímenes de precipitación a través del uso de trazadores geoquímicos como el isótopo de oxígeno (δ 18 O) . Para ello se analizaron 5 registros paleoclimáticos representativos del clima regional sudamericano para la época de interés. Estos registros se basan en reconstrucciones obtenidas de diferentes matrices, tales como testigos de hielos, anillos de árboles y espeleotemas representativos de diferentes regiones de Sudamérica que se encuentran en la influencia de la posible pluma de la erupción del volcán Huaynaputina. A modo de entender la posible dispersión de la pluma volcánica asociada a la erupción se analizaron trayectorias de vientos usando las informaciones del modelo HYSPLIT(Trayectoria Lagrangiana Integrada Híbrida de Partícula Única - Hybrid Single-XI Particle Lagrangian Integrated Trajectory), observándose que a 500 hPa (~5 km de altitud) afecta zonas circunscritas respecto al volcán Huaynaputina, además de dispersarse hasta la región de Bolivia debido a la presencia de vientos del este para los meses del verano austral. Mientras que a nivel de 200 hPa (~12 km), las trayectorias de vientos tienen el comportamiento del alta de Bolivia para los meses de verano, el cual infiere que las cenizas volcánicas hayan tenido el mismo comportamiento que la circulación, afectando a nivel regional como a los países de Brasil, Argentina, Chile. A nivel regional, se analizaron 5 registros paleoclimáticos para un intervalo de tiempo +/- 5 años, donde se muestra que los registros cercanos al volcán Huaynaputina (testigo de hielo y espeleotema de Bolivia) muestran un comportamiento bipolar con los registros ubicados en la región de Brasil. Este comportamiento se debe a que la erupción del volcán Huaynaputina provocó la disminución de los flujos de humedad provenientes del Atlántico Norte en dirección sureste de Sudamérica, como se observa en la señal isotópica de los registros (espeleotemas) ubicados en Brasil, los cuales tienen valores de δ 18 O enriquecidos (menor intensidad del monzón sudamericano), caso contrario se observa en los registros circunscritos al volcán Huaynaputina, los cuales tienen un empobrecimiento de la señal isotópica (δ 18 O), infiriendo que una intensificación del monzón sudamericano.
Simulación de un pseudo-escenario de cambio climático con el modelo climático regional RegCM4
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013) Pareja Quispe, David; Fashé Raymundo, Octavio
En este trabajo fue evaluado la sensibilidad del clima regional, particularmente sobre la región noreste amazónico del Perú (NAP) en una atmósfera cálida. Permitiendo de esta manera mejorar nuestro entendimiento de los posibles cambios que experimentaran las variables asociadas al ciclo hidrológico, tales como, precipitación y evapotranspiración. Para ello, fue realizado la simulación numérica de pseudoescenario de cambio climático (PEC) con el modelo climático regional RegCM4, en el cual la temperatura atmosférica y oceánica fueron aumentadas en 3K. Para su comparación las proyecciones climáticas del modelo acoplado ECHAM/MPI-OM para finales del siglo XXI fueron utilizadas (FUT). Para evaluar la habilidad del modelo en reproducir el clima presente fueron utilizados los datos de CRU y GPCP. Los resultados encontrados en ambas simulaciones (PEC y FUT), muestran efectos semejantes en el promedio estacional y anual, con algunas diferencias en la intensidad de sus efectos sobre la región NAP. Las variables de precipitación y evapotranspiración mostraron disminución y aumento en las diferentes estaciones del año, por lo cual en un clima más cálido el ciclo hidrológico será afectado, alterando de esta manera también a las otras variables asociadas. La distribución espacial de sus impactos muestran algunas diferencias, porque cada simulación desarrolla su propia respuesta a las forzantes al que fueron sometidas. En general, ambos experimentos presentaron menor precipitación durante la mitad del año. Asimismo, estos resultados son reforzados con lo encontrado en los regímenes climáticos (indice UNEP), las cuales muestran un mayor grado de aridez. Estos efectos fueron más intensos en la simulación PEC, sobre todo en la región de estudio, sin embargo, en otras partes del Perú quien presentó mayores efectos en los regímenes climáticos fue la simulación FUT.
Validación del algoritmo de estimación de precipitación del radar de frecuencia dual (DPR) abordo del satélite GPM, usando datos de precipitación in situ sobre el valle del río Mantaro
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2016) Villalobos Puma, Elver Edmundo; Fashé Raymundo, Octavio; Silva Vidal de Millones, Fey Yamina; Chávez Jara, Steven Paul
Proporcionar una mejor estimación de a y b para precipitaciones convencionales (estratiforme y convectiva) en los Andes Centrales del Perú a partir de la relación empírica de Marshall and Palmer, para lo cual se utilizan datos estimados de distintos instrumentos tanto de in situ y por dos radares de frecuencia dual (DPR) que se encuentran abordo del satélite meteorológico núcleo GPM.
Variabilidad de la cobertura de nieve en el Nevado Huascarán y su relación con el ENSO en el periodo de 2001-2011
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2012) Moreno Santillán, Rodolfo Domingo; Fashé Raymundo, Octavio
Los Glaciares Tropicales han demostrado ser sensibles a los cambios y a la evolución del clima donde los cambios atmosféricos caracterizados por sus parámetros meteorológicos como la temperatura, la radiación y la precipitación son los principales factores en la variabilidad de su cobertura y balance de masa, siendo la atmosfera un vasto sistema dinámico que rodea el planeta, los cambios que suceden en ellas causan cambios en el océano y viceversa, intercambiando de energía, como es el caso del fenómeno de Oscilación del Sur–El Niño (ENSO), que implica grandes intercambios de calor entre el océano y la atmosfera que afecta a la temperatura global de la tierra, originado situaciones extremas en los ciclos hidrológicos como son las lluvias torrenciales y sequias en diferentes partes del mundo afectando a los glaciares, con consecuencias sociales y económicas, por ser uno de los principales reservas y suministros de agua, para el abastecimiento de las ciudades, en la agricultura, la industria y en la generación de energía. Los eventos ocurridos debido al ENSO tienen un ciclo medio aproximado de cuatro años, (Strahler 2005), (Anexo). Siendo la variabilidad de la cobertura glaciar del nevado Huascarán similar a este ciclo en los últimos once años, para poder establecer esta relación se ha utilizado herramientas con principios físicos y estadísticos, como la transformada de Fourier y Wavelet por ser ideal en el análisis de frecuencias, así como la correlación de Pearson que cuantifica la relación entre variables. Con esta última se estableció la alta correlación en el periodo de cuatro años, entre las variables de los Índices del Niño, precipitación y cobertura de nieve, excepto para la temperatura que tiene una relación inversa con los índices del Niño. Los datos utilizados fueron los índices oceánicos del Niño (ONI), datos del sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) como son, la cobertura de nieve (FSC) y la temperatura superficial del suelo (LST), también datos de precipitación del satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Missión) e imágenes del sensor TM (Tematic Mapper) del satélite Landsat 5, este último, para comprobar la fiabilidad de los datos de cobertura de nieve, y para poder identificar las zonas de ablación del glaciar Huascarán, haciendo uso de un algoritmos basados en principios básicos de correlación lineal y geometría descriptiva.

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