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Meteorologica

versión On-line ISSN 1850-468X

Meteorologica vol.31 no.1-2 Ciudad Autónoma de Buenos Aires ene./dic. 2006

 

NOTAS Y CORRESPONDENCIA

Estudio de las observaciones de tropopausa sobre el cono sur de Sudamérica mediante GPS a bordo de los satélites SAC-C y CHAMP

S. Gabriela Lakkis 1, Adrián E. Yuchechen 1,2, Pablo O. Canziani 1,2

1 Equipo Interdisciplinario para el Estudio de Procesos Atmosféricos en el Cambio Global (PEPACG), Pontificia Universidad Católica Argentina (UCA), Facultad de Ciencias Agrarias.
2 Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

e-mail: gabylakkis@uca.edu.ar

Manuscrito recibido el 9 de febrero de 2006, en su versión final el 29 de agosto de 2007

RESUMEN

En este trabajo se analiza la validez de la técnica de radio ocultación satelital (GPS) llevada a cabo por los satélites SAC-C y CHAMP en tres estaciones chilenas y cuatro argentinas, como referencia del Cono Sur, durante el período 2001-2003. La validez de la técnica se discute por medio de la comparación de los parámetros atmosféricos obtenidos a partir de los satélites con los valores de radiosondeo. Una vez validada la ocultación para las latitudes estudiadas, en función de los datos satelitales se calcula temperatura, presión y altura de la tropopausa, así como valores de presión de vapor de agua y su comportamiento.
De los resultados obtenidos del trabajo surge que las ocultaciones arrojan valores que se ajustan muy bien a los tradicionales radiosondeos, especialmente en la zona atmosférica comprendida entre superficie y los 10 kilómetros. De los registros satelitales se estimó que la tropopausa extratropical entre las longitudes 80° S y 60° S presenta valores de temperatura que fluctúan entre los 204 y los 222 K para el Hemisferio Sur hasta el trópico de Capricornio, con una altura mínima de 9 kilómetros y una máxima de 15.3 kilómetros. Para los valores de presión de vapor de agua se observó un comportamiento fuertemente decreciente a medida que se asciende desde la troposfera, hasta llegar a la estabilización en la estratosfera una vez atravesada la tropopausa, donde la variable presenta un cambio en la tasa de variación.

Palabras claves: GPS; Radio ocultación; Tropopausa

Tropopause observation study over southern South America using GPS data from SAC-C and CHAMP satellites

ABSTRACT

Validation of radio occultation technique by Global Positioning System (GPS), carried out on board the SAC-C and CHAMP satellites, is analyzed over three stations of Chile and four for Argentine, as a reference for South America during 2001-2003. The discussion is based on the statistical comparison of the data of GPS with data from nearby radiosonde measurements. Though the occultation concept for obtaining profiles of atmospheric parameters, data derived from GPS, were used to calculate tropopause temperature, pressure and altitude. The comparison of the two data sets shows that GPS sounding are in good agreement with expected results, especially at [0,10] km of altitude. Extratropical Tropopause (80°S -60°) height values derived from GPS shows levels around 9 - 15.3 km , while temperatures data provides a range of (204 - 222) K.

Water vapour pressure estimation provide a trend with a significant change of behaviour between upper troposphere and lower stratosphere, where the parameter decrease while altitude increase, especially near the tropopause region.

Keywords: GPS; Radio occultation; Tropopause

1. INTRODUCCIÓN

Dado que las variables atmosféricas poseen un comportamiento no lineal, el estudio de sus variaciones implica mayormente observaciones extensas de, por ejemplo, temperatura y vapor de agua. Estos parámetros deben ser medidos con suficiente exactitud y resolución, así como también con una amplia cobertura espacial y temporal para poder proporcionar la información necesaria para comprender los procesos involucrados en la atmósfera. Existen pocos sistemas que satisfacen estos requerimientos.

La técnica de radio ocultación tiene tres décadas de historia (Fjeldbo et al.; 1971). La aplicación de la técnica sobre la atmósfera terrestre usando señales procedentes del Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System:, GPS) fue concebida hace aproximadamente dos década (Yunck et al.; 1988; Gurvich y Krasil'nikova 1990) y demostrada por primera vez en experiencias con GPS en 1995 (Ware et al. 1996; Gorbunov et al., 1996; Kursinski , 1997).

El concepto de ocultación proviene de experiencias de ocultación planetarias, donde las mediciones de la señal retardada de tiempo de un móvil espacial oculto detrás de un planeta, vista desde la Tierra, se usa para inferir propiedades de la atmósfera de ese planeta (Fjeldbo et al. 1971). El método de radio ocultación se basa en la transiluminación de la atmósfera terrestre con ondas de radio emitidas desde el espacio por un transmisor GPS y recibidas por un receptor localizado en la órbita baja de la Tierra (Low Earth Orbit, LEO). Las ondas que se transmiten por cada satélite poseen dos frecuencias L1=1.575 MHz y L2= 1.227 MHz, las cuales no son absorbidas por el agua por lo que, pueden penetrar las nubes. La señal L2 se utiliza para calibrar y remover efectos ionosféricas (Vorob'ev and Krasil'nikova, 1994). Esta técnica ha sido ya discutida en detalle por Kursinski et al. (1997), incluyendo errores y desviaciones de las mediciones obtenidas; sin embargo para un mejor entendimiento de los resultados posteriores de este trabajo, se exponen brevemente algunos de los principios y ventajas del método.

El GPS consiste en una constelación de 29 satélites distribuidos uniformemente alrededor del Globo en órbitas planas. Cada satélite posee una órbita circular con una inclinación de unos 55 grados aproximadamente, un período de 12 horas y una altitud aproximada de 26500 kilómetros.

Desde el punto de vista del receptor, una ocultación ocurre cuando un satélite GPS se eleva o posiciona detrás de la Tierra y el rayo de su transmisor atraviesan la atmósfera terrestre en forma limb (tangencial lateral). Desde el punto de vista de la óptica geométrica un rayo que pasa a través de la atmósfera terrestre se refracta según la Ley de Snell debido al gradiente vertical de densidad. El efecto total de la refracción en la señal puede ser caracterizado por en un ángulo de inflexión α, un parámetro de impacto a y un radio tangente rt. (Kursinski et al.; 1997). En una primera aproximación geométrica, y bajo la hipótesis de simetría esférica, el ángulo de inflexión puede expresarse como:

(1)

Donde r es la distancia desde el centro de la curvatura y la integral es sobre la porción de la atmósfera alrededor de rt La ecuación (1) además de calcular α(a) en función de n(r), donde n es el índice de refractividad, puede ser invertida usando una transformación Abeliana para expresar n(r) en términos de a y α (Fjeldbo et al., 1971)

(2)

Con a1 = nr , parámetro de impacto para el rayo cuyo radio tangente es r

Dado α(a), la ecuación (2) se puede avaluar numéricamente. A partir de la expresión del índice de refracción es posible obtener perfiles de presión, temperatura y otras variables derivadas de las ocultaciones. La resolución vertical de la técnica está limitada por la difracción de Fresnel y es independiente de las condiciones climáticas. El objetivo del presente trabajo es: (1) validar la técnica de ocultación satelital en el Hemisferio Sur y, más específicamente, en estaciones de radiosondeo argentinas (Ezeiza, Córdoba, Santa Rosa y Resistencia) y chilenas (Santo Domingo, Puerto Montt y Punta Arenas), contrastando los valores satelitales con los radiosondeos tradicionales, (2) a partir de los perfiles de temperatura GPS, analizar la existencia de tropopausa térmica, según la definición de la Organización Meteorológica Mundial: WMO (1957) su altura y temperatura, como su comportamiento para la región analizada y (3) por último, evaluar el comportamiento de los datos de presión de vapor de agua derivados de las ocultaciones satelitales (Bjerknes y Palmén, 1937; Palmén 1948, Defant y Taba).

2. DATOS Y METODOLOGIA

Las estaciones seleccionadas para este trabajo han sido Ezeiza (SAEZ, 87576: 34°49' S - 58° 32' O), Córdoba (SACO, 87344:31°19' S - 64°13' O), Santa Rosa (SAZR, 87623:36°33'S - 64°14'O) y Resistencia (SARE, 87157: 27°27' S - 59°03' O) para Argentina; Santo Domingo (SCSN, 85586: 33°39' S - 71°36' O), Puerto Montt (SCTE, 85799: 41°25' S - 73° O) y Punta Arenas (SCCI, 85574: 53° S - 70° 50' O) para Chile.

Para la validación de los datos provenientes de los satélites GPS se utilizaron datos de ocultaciones, en total 152 registros, distribuidos globalmente en una grilla de 2×2 grados con datos de altura, presión, temperatura y presión de vapor de agua, entre otras variables atmosféricas. Los mencionados datos fueron obtenidos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) a través del Dr. Manuel de la Torre Juárez para el período 2001- 2003.

Los radiosondeos se obtuvieron de la base de datos del Department of Atmospheric Science, College of Engineering, University of Wyoming. Esta información es de dominio público y se encuentra disponible en http://weather.uwyo.edu. Para la mayoría de las estaciones de radiosondeo de la red global los datos se encuentran disponible desde el año 1973 y para distintos registros horarios. La(s) hora(s) en la(s) que se registra(n) radiosondeo(s) en un día particular puede variar entre las 00Z y las 21Z a intervalos de tres horas, dependiendo de la región geográfica de cada una de las estaciones. Para las estaciones seleccionadas en este trabajo se utilizaron aquellos radiosondeos efectuados a las 12Z.

Dado que el objetivo del presente estudio consiste en la validación de los datos satelitales, fue necesario efectuar una selección apropiada de éstos por medio un control de calidad que descartara valores potencialmente erróneos. En este sentido el concepto de valor erróneo está estrechamente ligado a las desviaciones respecto de valores medios; en este caso con los valores de los coeficientes de correlación de los ajustes. El criterio aquí adoptado se basa en considerar solamente aquellos ajustes para los GPS ubicados entre el valor medio de los sondeos, más/menos una vez el desvío estándar de los mismos. Para cada una de las variables de las ocultaciones se aplica la misma metodología. Es decir

En la expresión anterior, (RGPS )ji corresponde al coeficiente de correlación que mide la bondad del ajuste para la variable j en la ocultación i y Rjs al valor que mide la bondad del ajuste, también para la variable j, para cada sondeo s. Γj s es el desvío estándar de todos los coeficientes de correlación del ajuste para variable j en los sondeos s. Todos los ajustes fueron llevados a cabo con un polinomio de grado 3, ya que la función cúbica es la de menor grado posible que mejor ajusta los perfiles.

Como ya fue mencionado, dado que los GPS tienen una cobertura global, se esperaría que los ajustes para los datos de ocultaciones en distintos puntos del planeta sean similares, i.e., alta correlación. Por tanto, una vez efectuado el control de calidad de los GPS, los coeficientes de correlación de los registros satelitales restantes (90) fueron comparados.

Posteriormente a la validación de la técnica GPS, se procedió al cálculo de la altura de la tropopausa térmica a partir de las ocultaciones según el criterio de tropopausa térmica adoptado por WMO ( 1957 ).

Los errores de los valores provenientes de las ocultaciones fueron tomados en función de trabajos previos, donde se estima una variación de temperatura entre 0.5 K para altitudes bajas y hasta 6 K para alturas altas. Respecto de los errores asociados a la presión, oscilan entre 1 y 3 mb dependiendo del hemisferio a estudiar. (Kursinski et al. , 1997, Kuo et al.; 2004, Hajj et al.; 2001)

3. RESULTADOS Y DISCUSION

3.1 Validación de la técnica GPS

La validación de los datos satelitales se puede realizar comparando los valores GPS con (a) directamente los radiosondeo o (b) con modelos de reanálisis. El presente trabajo considera la primera opción. La Figura 1 muestra una primera comparación directa entre radiosondeos y GPS para perfiles de temperatura con la altura, de dos de las estaciones estudiadas, con el fin de establecer si los datos de ambas técnicas presentaban un mismo comportamiento o tendencia.


Figura 1. Ocultación GPS y órbita LEO, donde se definen variables para la derivación de el ángulo de inflexión α y a del salto Doppler, posición de la nave y velocidad. [Kursinki et al., 1997]

Una primera inspección muestra, en todos los casos, una fuerte correlación entre ambos métodos, especialmente en la zona ubicada por debajo de los 20 kilómetros (Figura 2), donde los sondeos presentan menor variabilidad, quizás debido a efectos de ionosfera u ondas de gravedad que no interfieren en la medición satelital debido a la propia naturaleza de la técnica GPS. Por otro lado, de la figura se puede inferir a primera vista que los GPS muestran una buena correlación independientemente de las coordenadas de latitud y longitud evaluadas; es decir, el coeficiente de correlación no pareciera incrementar o disminuir su valor a medida que se modifican las coordenadas sino que representa un alto grado de correlación, similar para las distintas estaciones estudiadas


Figura 2. Valores de temperatura de sondeos y GPS para a) SAEZ, 06 de junio del 2003, b) SARE 05 de septiembre del 2003, donde se aprecia una fuerte correlación entre ambas técnicas. La línea punteada corresponde a radiosondeos y la gruesa a los GPS

Un segundo análisis comparativo consistió en evaluar los datos de ambas fuentes en los mismos puntos geográficos en un dado intervalo de tiempo, pero esta vez ajustándolos por medio de una ecuación polinómica de menor grado posible que mejor ajusta -cúbica en este caso- para poder comparar el valor de ajuste en cada caso y establecer un criterio más riguroso de validación, más allá de la superposición de perfiles1.

Las Figuras 3 y 4 muestran a modo de ejemplo, para las estaciones de SAEZ y SCCI la bondad del ajuste para radiosondeo y GPS.


Figura 3.Valores obtenidos para temperatura vs altura y ajustes por polinomio cúbico en SAEZ para a) sondeos y b) GPS. Los gráficos corresponden al 06 de junio del 2003 del satélite CHAMP.


Figura 4 a) Valores obtenidos para temperatura vs altura y ajustes por polinomio cúbico para GPS en SCCI. Los datos corresponden al 02 de enero del 2003 del satélite CHAMP.


Figura 4
b) Valores obtenidos para temperatura vs altura y ajustes por polinomio cúbico para sondeos en SCCI. Los datos corresponden 02 de enero del 2003 del satélite CHAMP.

De los valores de ajuste y desvío estándar, en principio pareciera no existir en ningún gráfico una marcada diferencia a favor de los ajustes GPS o de los radiosondeos, a pesar de que en todos los casos los perfiles de las ocultaciones presentan un filtrado de las oscilaciones de la señal, producto de la técnica de almacenamiento de datos; es decir la bondad de los mismos es análoga para ambas técnicas, incluso si consideramos la comparación entre ambos satélites. Nuevamente, un punto importante a destacar sobre los ajustes satelitales es que el valor de correlación de los mismos es independiente de la latitud y la longitud. Tal y como se menciona en Hajj et al (2002), se puede observar que los datos procedentes del CHAMP y del SAC-C indican que existe una alta concordancia en los valores para un mismo punto geográfico

Al comparar los datos de GPS que pasaron el control de calidad con los radiosondeos, puede observarse que los valores de correlación de los ajustes para las ocultaciones presentan una mayor diferencia respecto de los datos de radiosondeo, a medida que aumenta la altura, especialmente desde de la capa comprendida entre los 10 y 15 kilómetros, zona de ubicación aproximada de la tropopausa, en adelante. Es decir, en la franja correspondiente a la baja troposfera y estratosfera media los GPS se ajustan mucho mejor a los valores de radiosondeo que en las regiones atmosféricas más altas, donde se aprecia un mayor apartamiento de la curva de ajuste respecto de los datos (Figura 3).

3.2 Tropopausa

Una vez comparados con los tradicionales radiosondeos, los datos de las ocultaciones de presión, altura y temperatura fueron utilizados para estudiar la existencia de tropopausa térmica extratropical y sus características. Para ello, de cada estación se analizaron valores de presión y altura, siguiendo el criterio de tropopausa térmica según la definición de WMO (1957); i.e, identificando el nivel donde se producía el cambio de gradiente vertical de temperatura.2

Con el fin de reproducir figuras similares a las elaborados por Schmidt et al. (2004), la Figura 5 muestra algunos gráficos de los valores medios de temperatura a lo largo de los tres años de análisis.


Figura 5. Serie temporal devalores medios de temperatura de tropopausa para SARZ, SCCI, SACO y SCSN para el período 2001-2003

A partir de la Tabla 1, la cual contiene valores de altura, temperatura y presión, es posible observar algunos puntos importantes referidos a la tropopausa, como ser su variación mensual a lo largo del año; sin embargo hay que tener en cuenta que la disposición de datos en este período, es escasa debibo a la baja densidad de puntos satelitales contenidos en estas coordenadas.

Tabla 1. Valores de altura, temperatura y presión de tropopausa procedentes de datos de GPS para SARE Y SCSN según estación del año

El número de ocultaciones para cada estación varió entre 15 y 20 registros, cada uno de los cuales posee entre 92 y 150 datos en función de altura. No obstante ello, es posible evaluar rangos dentro de los cuales están enmarcados valores de temperatura, presión y altura de la tropopausa. Para ello se elaboraron las Tablas 2 y 3, con valores medios de temperatura y altura, incorporando como valor de referencia el valor de la tropopausa de punto frío que por definición corresponde al nivel de temperatura mínima de cada perfil. (Gettelman et al.; 2005).

Tabla 2. Valores medios calculados de temperatura, altura y punto frío de la tropopausa para las estaciones de la 1ra columna (Argentina) a partir de los datos del GPS. La columna en negrita representa rango de variación de altura de tropopausa para radiosondeo utilizados

Tabla 3. Valores medios calculados de temperatura, altura y punto frío de la tropopausa para las estaciones de la 1ra columna (Chile) a partir de los datos del GPS. A diferencia de la tabla 2 no hay registro previos de valores medios de tropopausa para estas estaciones a partir de los radiosondeos

De la Tabla 2 es posible observar que el rango de variación de temperatura media está ubicado entre los 204.1 y 222.9 K, valores que corresponden a SARE -con el mínimo en 15.8 kilómetros- y SAZR -con el máximo en 9.8 kilómetros.

Para las estaciones chilenas (Tabla 3), el rango de variación fluctúa entre 209.8 y 218.5 K, correspondientes a SCCI (9 km) y SCSN (15.2 km).

A diferencia de los valores de temperatura, la presión presenta una gran dispersión en los datos, como se muestra en las Tablas 4 y 5

Tabla 4. Rangos de variación de presión para las estaciones argentinas. Datos GPS

Tabla 5. Idem Tabla 4 para las estaciones chilenas. Datos GPS

El rango de variación para la presión corresponde a valores que oscilan entre los 91.2 - 336.08 hPa en Argentina, mientras que para las estaciones chilenas los valores están entre los 89.1 - 397.4 hPa. Este margen tan amplio de valores refleja por un lado la escasez en la densidad de datos en muchas estaciones; escasez que crece a medida que las latitudes aumentan y por otro la considerable dispersión de los mismos que da lugar a una desviación estándar muy alta.

En este sentido, cabe destacar que la presión es una magnitud derivada de la refractividad, con lo cual el error de la magnitud se ve incrementado y esto recae en el rango de dispersión. Por otra parte Bischoff y otros (2006), demuestran mediante un extenso análisis de datos de tropopausa calculada a partir de radiosondeos, que tienen una significativa dispersión también entre valores máximos y mínimos

La Figuras 6 (Figura 7) muestra la distribución latitudinal de altura (temperatura) de la tropopausa en el período analizado.


Figura 6. Distribución de la altura de tropopausa en función de la latitud para las estaciones analizadas


Figura 7. Idem Figura 6 para la temperatura de la tropopausa.

3.3 Presión de vapor de agua

Otra variable importante asociada a la tropopausa es la presión de vapor de agua. La tropopausa es una región crítica para el clima; la química es relevante para su estudio así como también su relación con el radical OH, directamente ligado al ozono y al vapor de agua (Gettelman et al., 2002, Kursisnki et al., 1995).

En la Figura 6, se aprecia el comportamiento decreciente de la altura de la tropopausa a medida que las latitudes aumentan.

El comportamiento inverso, se aprecia en la Figura 7, donde la temperatura más alta corresponde a la menor altura de la tropopausa.

Estos perfiles latitudinales concuerdan con el conocido quiebre de tropopausa de latitudes medias (Defant and Taba,1957)

En las estaciones analizadas y para aquellos valores de altura donde se apreció un gradiente de temperatura acorde a la definición de tropopausa térmica, se estudiaron los valores de presión de vapor de agua derivados de las ocultaciones satelitales. Las Figuras 8 y 9 muestran, los valores de la variable en dos estaciones analizadas (SACO y SCTE).


Figura 8
. a) Perfiles de presión de vapor de agua obtenidos por el método de ocultación GPS para SACO, 29 de junio de 2002 y (b) Ampliación para la zona de tropopausa.


Figura 9. Idem Figura 8 para el 29 de julio de 2003 en SCTE

En estos los perfiles se aprecia un comportamiento común para la presión de vapor de agua: a medida que la altura crece y se pasa de la troposfera a la estratosfera, la variable sufre un fuerte decrecimiento, muy pronunciado, especialmente en la zona debajo de la tropopausa, donde alcanza su valor de estabilización mínimo. En la Figura 8 se muestra el comportamiento de la variable en SACO para el 29 de junio de 2002, y una ampliación de la zona de interés en la transición troposfera- estratosfera. La Figura 9 es similar a la anterior y reproduce el comportamiento de la variable en SCTE para el día 29 de julio de 2003.

Es importante destacar que el comportamiento del vapor de agua posee características comunes en todas las estaciones analizadas: la variable decrece rápidamente al pasar de la troposfera a la estratosfera, donde el valor alcanza su nivel mínimo. El cambio de la pendiente en los gráficos está íntimamente relacionado con la proximidad de la tropopausa, ya que en la mayoría de los casos este cambio ocurre a una altura por debajo de la altura de la tropopausa. No obstante, como se puede apreciar en las Figuras 8 y 9, la transición de la pendiente entre troposfera superior y estratosfera inferior no tiene las mismas características en todos los casos: mientras en SACO se observa más pronunciada, en SCTE la transición es más lenta

4. CONCLUSIONES y SÍNTESIS FINAL

En el presente trabajo se estudió la técnica de ocultación satelital GPS en el Hemisferio Sur para estaciones de Argentina y Chile, con el fin de obtener resultados que validen las radio ocultaciones, y considerar así los GPS como una fuente de información confiable al igual que los radiosondeos, pero con mayor cobertura global y disponibilidad horaria, a semejanza de trabajos realizados en otras latitudes, especialmente Estados Unidos y Europa (Bethan, S et al.;1996; Danielsen, E. F.; 1968)

En la primera parte del trabajo surge que los valores de temperatura y altura en el período analizado, se ajustan muy bien al método tradicional de radiosondeos describiendo un comportamiento similar a los análisis climatológicos derivados de ellos. Al comparar ambos métodos en forma más rigurosa por medio de los ajustes, se obtuvieron valores con un alto coeficiente de correlación, considerando el criterio control de calidad seguido en el presente trabajos.

En este sentido la mayor parte de las ocultaciones satelitales quedaron dentro del rango de dispersión impuesto y arrojan resultados similares a los sondeos clásicos como se aprecia en las Figuras 3 y 4. Se observa además que en todos los casos los valores de ocultaciones presentan un mejor ajuste especialmente en la zona comprendida por debajo de los 10 kilómetros, altura a partir de la cual los valores satelitales son más dispares a medida que se penetra en la media y alta estratosfera. Esta desviación de los valores, puede deberse a problemas técnicos en los receptores de los GPS, junto con la calidad de procesamiento del retardo inducido en la señal en la atmósfera.

Es importante considerar además, que la técnica no presenta dependencia en los resultados de las latitudes y longitudes estudiadas, siendo la correlación del mismo orden para distintas coordenadas. En este sentido cabe destacar que en general los resultados obtenidos hasta ahora en trabajos previos (Kursinski et al. 1997, 1995; Hajj et al.,2002, 1994) muestran que la zona donde existe mayor concordancia entre las distintas técnicas se focaliza especialmente en el Hemisferio Norte (latitudes mayores a 30°) y latitudes comprendidas entre 30º S y 30º N; por lo tanto aquí se ha extendido la cobertura con perfiles hasta latitudes extratropicales hasta el Hemisferio Sur. Un último comentario respecto de la validación de la técnica es que en este trabajo se consideraron como válidos los errores derivados del trabajo de Kursinki et al. (2001, 2004). En los mencionados trabajos se explica detalladamente la contribución de cada uno de los errores parciales de cada etapa de toma y procesamiento de datos en las ocultaciones.

Una vez asumida como válida la técnica GPS, se analizaron valores de temperatura y presión en función de la altura para identificar la tropopausa térmica. A partir de los registros se pudo estimar que la tropopausa extratropical entre las latitudes de 60° S y 80° S presenta un rango de variación entre los 204 y 222 K desde el Polo Sur hasta el Trópico de Capricornio, con alturas que fluctúan entre la mínima de 9 km para SCCI y la máxima de 15.3 km en SARE.

Cabe destacar que, de lo expuesto en las Tablas 2 y 3, se deduce que las alturas de tropopausa de SCTE, SCCI y SAZR, son las más bajas, entre 9 y 9.8 Km, valores correspondientes a tropopausas de latitudes medias, con temperaturas que aumentan a medida que disminuye la latitud sur, mientras que SAEZ, SACO, SARE y SCSN, presentan valores más elevados, entre 14.2 y 15.8, cercanas a las tropopausas tropicales.

Estos resultados, muestran un buen comportamiento si consideramos que están por debajo del valor de la tropopausa del punto frío o temperatura mínima del perfil, valor que resulta importante en el análisis del intercambio troposfera_estratosfera, ya que está correlacionado con los procesos convectivos. Además, se ubican dentro de los valores esperados, si consideramos los resultados de Shmidt et al.;(2004) donde se estipulan valores de altitud de tropopausa de 16.5 km para el Trópico, 15,8 en latitudes medias, y por último para latitudes altas fluctúa entre los 8.5- 10 km (Seidel, D.J., Ross, R. J. And Angell K. A., 2001).

Por otro lado los valores de presión muestran una marcada dispersión, probablemente debido a la poca densidad de datos en la zona. En este punto, debe señalarse que las coordenadas seleccionadas poseen registros disímiles en cuanto a cantidad de datos a disposición, lo cual está relacionado con las órbitas e inclinación de los satelitales. En este sentido, también es de destacar que la cobertura espacial y temporal de los satélites si bien está globalmente distribuida, decrece a medida que las latitudes aumentan, por lo que a medida que nos alejamos del Ecuador, la cantidad de registro decrece abruptamente, dificultando realizar el análisis de los datos con una estadística más rigurosa Es necesario remarcar además que la cantidad de registros, también está limitada al tamaño de grilla seleccionado; i.e, a medida que la grilla se amplía en grados mayor es la cantidad de ocultaciones contenidas en ella, sin embargo esto a su vez proporciona mayor dispersión en los datos. No obstante ello, si comparamos los resultados obtenidos con trabajos previos (Schmidt et al., 2004; Yuchechen, 2004, Bischoff y otros, 2007) es posible inferir que los valores obtenidos de presión en general quedan enmarcados dentro de los rangos allí mencionados, sin perjuicio de lo cual se puede predecir que respecto de la presión , las ocultaciones satelitales tienden a sobreestimar los valores comparados con los radiosondeos.

Es importante destacar tanto para valores de presión y altura, como de temperatura, que tal como se describe en Highwood y Hoskins (1998), la definición de tropopausa térmica es una definición arbitraria que provee un uso operacional, pero a su vez limita la relevancia física, ya que en este análisis no se consideran procesos convectivos que están íntimamente ligados a la definición de tropopausa.

Por último, los valores de presión de vapor de agua derivados de datos satelitales muestran el comportamiento esperado, con valores que decrecen rápidamente a medida se atraviesa la tropopausa hacia a la estratosfera, zona en la cual en principio pareciera marcar a un cambio en el comportamiento de la variable del orden de un orden de magnitud aproximadamente. Sin embargo cabe destacar que la ambigüedad en los datos satelitales del vapor de agua se hace significativa en las ocultaciones, ya que éste es una función fuertemente ligada a la latitud y a la longitud, y además los perfiles están sujetos a los errores de presión, temperatura y refractividad, lo cual implica que entre latitudes bajas y altas existe un margen de error alto en las mediciones.

5. AGRADECIMIENTOS

Al Dr. Manuel De La Torre Juárez, del Jet Propulsion Laboratory, por brindarnos los datos de los sondeos GPS, sin los cuales este trabajo no hubiera podido realizarse.

Al "Department of Atmospheric Science" College of Engineering, University of Wyoming por los datos de radiosondeos obtenidos a través de su página web.

Al Equipo Interdisciplinario de Estudio de Procesos Atmosféricos en el Cambio Global (PEPACG); a todos sus integrantes, por sus acotaciones al trabajo y permanente colaboración.

Notas

1 No se compara sólo el perfil, sino que comparan también los coeficientes de ajuste de cada perfil para constatar que describen la misma tendencia y comportamiento, según el valor de coeficiente de ajuste R.

2 La tropopausa térmica, según la Organización Meteorológica Mundial, se define como el nivel de presión/altura atmosférico más bajo a partir del cual el gradiente de temperatura respecto del nivel superior, es de al menos 2ª C a lo largo de por lo menos 2km

6. REFERENCIAS

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