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Análisis y simulación de las interacciones de los procesos atmosféricos e hidrológicos usando el modelo WRF durante periodos extremadamente secos en el Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Rojas Benavente, Noelia; Rojas Acuña, Joel
Con el desarrollo de los modelos climáticos globales la comunidad científica ha sido capaz de reconocer la influencia de la hidrología en los procesos atmosféricos. Las sequías deben tener en cuenta la influencia del sistema hidrológico en donde el intercambio de vapor de agua y del calor tendrían que ser modeladas correctamente si se van a utilizar para el estudio de la evolución y la duración de las sequías. El objetivo de este trabajo es analizar y simular las interacciones de los procesos atmosféricos e hidrológicos usando el Modelo de Predicción e Investigación de Variaciones Atmosféricas (modelo WRF, Weather Research and Forecasting model) en el Perú (latitud: 1°57’28’’σ - 18°58’41’’S y longitud: 87°49’48’’W - 64°54’7’’W) para el año 2014. La precipitación es registrada por el Servicio σacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) mediante sus redes meteorológicas distribuidas en todo el territorio peruano. Es difícil medir sobre todas las regiones y en especial donde la precipitación tiene una alta variabilidad espacial y las redes de pluviómetros son escasas. El estudio de la precipitación en el Perú, se ha desarrollado de dos maneras: (1) se ha considerado utilizar el satélite TRMM para estimar datos de precipitación; (2) se ha aplicado el modelo atmosférico WRF utilizando diferentes parametrizaciones físicas y dinámicas para investigar las interacciones de procesos atmosféricos e hidrológicos durante diferentes periodos, (2a) los esquemas de parametrización microfísica, cúmulos, superficie de suelo y PBL utilizados para la validación de los datos de precipitación en el Perú con los datos de precipitación in-situ y los datos de precipitación procedentes del satélite TRMM y (2b) la interacción de los procesos físicos entre las parametrizaciones físicas, así se estudiarán las interacciones de los procesos atmosféricas e hidrológicas que analizan los fenómenos de sequía en el Perú. Se analizaron 36 imágenes de la precipitación acumulada mensual en el Perú usando la simulación del modelo WRF (2 casos) y del satélite TRMM. Se analizaron 12 series de tiempo de datos de precipitación acumulada anual para el 2014 en 12 estaciones meteorológicas distribuidas por el Perú. Se compararon los datos de precipitación acumulada in-situ con los datos de precipitación acumulada procedente del satélite TRMM y los datos de precipitación acumulada simulada por el modelo atmosférico WRF. Se observa que los datos de precipitación acumulada simulada por el modelo WRF (para los dos casos) sobreestiman a los datos de precipitación acumulada in-situ y a los datos de precipitación acumulada procedente del satélite TRMM para los doce meses del año 2014 (Enero - Diciembre). Por otro lado, se puede notar que hay escasa precipitación para los meses de Junio, Julio y Agosto. El uso de los esquemas de parametrización incorporados en el modelo WRF, particularmente, la parametrización de los cúmulos según el esquema Kain-Fritsch y la parametrización de la microfísica según el esquema Thompson, permite calcular las posibles precipitaciones. En ese sentido, se ha encontrado que hay una baja capacidad de simular datos de precipitaciones según el esquema Kain-Frisch, en comparación con el esquema según Thompson que tiene una alta capacidad de simular datos de precipitaciones. Se evaluó el análisis estadístico e índices de detección para comparar la sensibilidad del satélite TRMM y del modelo WRF con los datos de precipitación in-situ, donde se concluyó que existe un alta sobrestimación en la temporada de verano para todas las estaciones meteorológicas ubicadas a una menor altura en el Perú, según el cálculo del sesgo, a diferencia con las otras que sus datos son más cercanas. Por lo tanto, el satélite TRMM mostró ser menos eficiente que el modelo atmosférico WRF.
Estudio de la dinámica del espesor óptico de los aerosoles producido por las fuentes naturales y antropogénicas a partir de las imágenes del sensor modis a bordo del satélite terra y aqua sobre américa del Sur (2000-20012)
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2014) Rojas Benavente, Noelia; Rojas Acuña, Joel
El objetivo de este trabajo es estudiar la dinámica de los aerosoles en Perú y América del Sur, a partir de las imágenes promedios mensuales del espesor óptico de aerosoles (AOT) en la longitud de onda de 550 nm estimados por el sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo de los satélites TERRA y AQUA, para un periodo de catorce años (2000-2013). La importancia del estudio de la dinámica de los aerosoles es que vamos a tener en cuenta a la hora de usar los modelos de corrección atmosférica. El área de estudio corresponde a las latitudes 4°N a 24°S y las longitudes 83°W a 33°W (que abarca Perú y parte de América de Sur). Se ha usado datos AOT in-situ horarios de 6 estaciones AERONET de América del Sur (Brasil: Rio Branco, Paraná Ji, Alta Foresta, Campo Grande, Chile: Arica y Bolivia: La Paz). Para cada estación, se han obtenido los promedios mensuales y se ha generado una serie de tiempo AOT mensual de 14 años (168 datos AOT). Se emplearan datos imágenes AOT productos mensuales de nivel L3, 166 datos imágenes AOT procedentes del sensor MODIS abordo del satélite TERRA durante el período del 2000 al 2013, y 138 datos imágenes AOT productos mensuales procedentes del sensor MODIS abordo del satélite AQUA durante el periodo del 2002 al 2013. El software web GIOVANNI es usado para estimar las imágenes productos mensuales AOTMODIS-TERRA y AOT-MODIS-AQUA de 1º x 1º (110 km x 110 km) que abarca un área de aproximadamente 16 940 000 km2 y también para estimar las series de tiempo AOT-MODIS-TERRA y AOT-MODIS-AQUA promedios mensuales y promedios espaciales del área de estudio (166 datos AOT para TERRA y 138 datos AOT para AQUA). La serie de tiempo AOT-MODIS-TERRA toma valores máximos y mínimos entre 0,0 a 0,499, pudiendo obtener que sus valores máximos se presentan en la temporada seca del hemisferio sur (agosto a noviembre) durante los 14 años. La serie de tiempo AOT-MODIS-AQUA toma valores máximos y mínimos entre 0,0 a 0,493, pudiendo obtener que sus valores máximos se presentan en la temporada seca (agosto a noviembre) durante los 12 años. La serie de tiempo AOT-AERONET para Brasil (cuatro estaciones) muestra una variación estacional con máximos en la estación seca durante los 14 años y para Chile y Bolivia (una estación para Chile y una estación para Bolivia) muestra una variación estacional muy diferente a los datos AOT/MODIS, teniendo pocos registros de datos AOT. Las gráficas de dispersión de las series de tiempo AOT-MODIS vs AOT-AERONET muestran una alta correlación entre 0.8 y 0.9 en cuatro estaciones de Brasil y una baja correlación de 0.4 en una estación de Chile y 0.6 en una estación de Bolivia.