1 LGK GF777 Clase 7: La atmósfera cambiante: una perspectiva sistémica Modelos y observaciones (1) GF 777 Otoño 2002

2 LGK GF777 Contenidos de hoy Integrando observaciones y modelación Observaciones y mediciones –Laboratorios –In situ –Percepción remota (LIDAR, Satélites) Modelación –Módulos químicos –Módulos meteorológicos –Métodos numéricos y resolución de EDP –Datos de entrada –Implementaciones computacionales –Evaluación y validación

3 LGK GF777 Modelación Mediciones

4 LGK GF777 Mediciones In situ Percepción remota Laboratorios Campañas...Procesos Monitoreo...Tendencias

5 LGK GF777 “Smog chambers” Métodos espectroscópicos Cromatografía etc. API Atmospheric Pressure Ionization CIMS Chemical Ionization Mass Spectrometry PTRMS Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer In situ Percepción remota Laboratorios

6 LGK GF777 In situ Percepción remota Laboratorios Métodos espectroscópicos Toma de muestras y operación (“Sampling”) Simples, pequeños, baratos, etc. Exactitud... Precisión... Reproductibilidad... Representatividad etc.

7 LGK GF777 TOLOLO (30ºS,70ºW, 2200 m) Isla de Pascua (27ºS, 110 W, 40 m)

8 LGK GF777 Absorción por O 3 en 254 nm

9 LGK GF777 Titulación de O 3 con solución de KI y corriente proporcional al contenido de O 3 (ECC)

10 LGK GF777 In situ Percepción remota Laboratorios Sensores pasivos (espectrómetros) Sensores activos (LASER/LIDAR) + Globales - Resolución

11 LGK GF777 Light detection and ranging measuring systems (LIDAR) …Análogo óptico a un radar sólo que la señal es luz “alineada” (LASER)

12 LGK GF777 LIDAR

13 LGK GF777 Los sensores pasivos en los satélites se basan en la medición de luz solar transmitida o dispersada o emitida en ondas largas (termal o micro-ondas) (http://see.gsfc.nasa.gov/edu/SEES/strat/class/S_class.htm)

14 LGK GF777 + Algoritmo de traducción de señal en medición

15 LGK GF777 Backscatter Ultraviolet (BUV) Technique Incoming solar radiation at these wavelengths penetrates into the the troposphere where it undergoes multiple scattering and reflections off cloud and terrestrial surfaces. The ratios of radiance to irradiance measurements at these wavelengths provide estimates of the column O 3 amount.

16 LGK GF777 Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS ) (http://jwocky.gsfc.nasa.gov/)

17 LGK GF777 Global Ozone Monitoring Experiment (GOME) http://auc.dfd.dlr.de/GOME/ Columna de ozono 29/5-2002

18 LGK GF777

19 O 3 Total NO 2

20 LGK GF777 Center for Clouds, Chemistry and Climate Center for Clouds, Chemistry and Climate Antarctic Study Centre, Vasco-da-Gama Atmospheric Research Laboratory Department of Meteorology, Maldives Desert Research Institute European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites Florida State University, Tallahassee Forschungszentrum Jülich GKSS-Forschungszentrum Geesthacht Imperial College, London Indian Institute of Science, Bangalore Indian Institute of Technology, New Delhi Indian Institute of Tropical Meteorology, Pune Indian Meteorological Department, New Delhi Indian Space Research Organization, Bangalore Institut für Troposphärenforschung Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut Laboratoire d’Optique Atmosphérique Laboratoire de Météorologie Dynamique du CNRS Laboratoire de Météorologie Physique, Université Blaise Pascal Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Gif-Sur-Yvette. Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques Max Planck Institut für Chemie Max Planck Institut für Kernphysik Max Planck Institut für Meteorologie Meteorologisches Institut der Universität Hamburg Meteorologiska Institutionen, Stockholms Universitet NASA - Goddard Space Flight Center National Center for Atmospheric Research National Center for Medium Range Weather Forecasting, New Delhi National Institute of Oceanography, Goa National Physical Laboratory, New Delhi NOAA - Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory NOAA - Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory NOAA - Pacific Marine Environmental Laboratory North Carolina State University, Raleigh Oregon State University, Corvallis Physical Research Laboratory, Ahmedabad Scripps Institution of Oceanography SeaSpace Corporation Service d’Aéronomie Space Application Centre, Ahmedabad Space Physics Laboratory, Thiruvananthapuram Technische Universiteit Delft Tel-Aviv University Universität Bremen Universität Innsbruck Universiteit Utrecht University Corporation for Atmospheric Research University of Alaska, Fairbanks University of California, Irvine University of California, Riverside University of California, San Diego University of Hawaii, Manoa University of Maryland, College Park University of Mauritius, Reduit University of Miami Universität München University of Washington, Seattle University of Witwatersrand, Johannesburg York University, Toronto Atmospheric Research Laboratory Desert Research Institute European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites Florida State University Forschungszentrum Jülich GKSS-Forschungszentrum Geesthacht Imperial College, London Indian Institute of Science, Bangalore Indian Institute of Technology, New Delhi Indian Institute of Tropical Meteorology, Pune Indian Space Research Organization, Bangalore Institut für Troposphärenforschung Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut Laboratoire d’Optique Atmosphérique Laboratoire de Météorologie Dynamique du CNRS Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Gif-Sur-Yvette. Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques Max Planck Institut für Chemie Max Planck Institut für Kernphysik Max Planck Institut für Meteorologie Meteorologisches Institut der Universität Hamburg Meteorologiska Institutionen, Stockholms UniversitetGoddard Space Flight Center National Center for Atmospheric Research National Center for Medium Range Weather Forecasting, New Delhi NOAA - Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory NOAA - Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory NOAA - Pacific Marine Environmental Laboratory North Carolina State University, Raleigh Oregon State University, Corvallis Physical Research Laboratory, Ahmedabad Scripps Institution of Oceanography SeaSpace Corporation Service d’Aéronomie Space Application Centre, Ahmedabad Technische Universiteit Delft Tel-Aviv University Universität Bremen Universität Innsbruck Universiteit Utrecht University Corporation for Atmospheric Research University of Alaska, Fairbanks University of California, Irvine University of California, Riverside University of California, San Diego University of Hawaii, Manoa University of Maryland, College Park University of Mauritius, Reduit University of Miami Universität München University of Washington, Seattle University of Witwatersrand, Johannesburg York University, Toronto Instituciones partcipantes ~50, países ~30, científicos ~100 +Modelación: antes, durante y después

21 LGK GF777 MODELACIÓN Abstracción...Simplificación...Síntesis...Evaluación...Pronóstico CI/CB

22 LGK GF777 Módulos químicos Módulos meteorológicos Métodos numéricos y resolución de EDP Datos de entrada Implementaciones computacionales Evaluación y validación CI/CB

23 LGK GF777 Módulos químicos Módulos meteorológicos Métodos numéricos y resolución de EDP Datos de entrada Implementaciones computacionales Evaluación y validación Reacciones en fase gaseosa Reacciones? Tasas de reacción Tasas de fotólisis Aerosoles y nubes Procesos de Deposición -Húmeda (nubes) -Seca

24 LGK GF777 Datos de entrada Datos Químicos: Tasas de reacción/Fotólisis “Off-line” “On-line” Inventarios de emisiones

25 LGK GF777 Módulos químicos Módulos meteorológicos Métodos numéricos y resolución de EDP Datos de entrada Implementaciones computacionales Evaluación y validación Advección -Eficientes -Precisos -Conservadores de masa Parametrizaciones de subgrilla -Convección -Mezcla turbulenta Condiciones de borde -Laterales -Borde superior Rapidez, memoria...

26 LGK GF777 VALIDACIÓN: Comparación sistemática contra observaciones Intercomparación Análisis de sensibilidad

27 LGK GF777 A propósito de validación... http://web.mit.edu/afs/athena.mit.edu/org/i/igac/www/GIM.html

28 LGK GF777 Asimilación de datos (“nudging”, “relaxation”) Modelación inversa Procesos heterogéneos..multifase/multiescala Anidamiento múltiple Resolución variable Modelos del sistema terrestre Biósfera Atmósfera CriósferaLitósfera Hidrósfera