Detección de parámetros de ondas internas de gravedad atmosféricas por medio de radio ocultamientos satelitales

DE LA TORRE, A.; HIERRO, R.; LLAMEDO, P.; ALEXANDER, P.; SCHMIDT, T.

Congreso; XXVIII Reunión Científica de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas; 2017

Lasfuentes de ondas interna de gravedad (OIG) y ondas planetarias existentes enlas atmósferas baja y media tienen notable influencia, tanto en la situaciónmeteorológica local, como en el transporte de cantidad de movimiento y deenergía entre distintas altitudes, jugando un papel crucial en la circulacióngeneral de la alta tropósfera y la atmósfera media. Las OIG que colectivamenteno se hallan correctamente parametrizadas en los modelos numéricos decirculación general, normalmente inducen a simular vientos excesivamenteintensos, débiles, o bien incorrectamente direccionados. Las cuatro fuentes másrelevantes de OIG son de origen principalmente troposférico (el forzadoorográfico, la actividad frontal y convectiva en los trópicos y a latitudesmedias, las inestabilidades de corte y el ajuste geostrófico). Dichas OIGpueden alcanzar a perturbar la baja ionósfera por medio de generación de OIGsecundarias. La observación de estructuras de OIG en las atmósferas baja ymedia se realiza básicamente mediante técnicas in situ (p.e. radiosondeos) yremotas (radares y satelitales). El uso del principio de ocultamiento paraobservar la atmósfera terrestre y el clima aprovecha los ocultamientos bajo elhorizonte del sol, de la luna, de las estrellas y principalmente de satélitesartificiales de baja altura (LEO). La idea básica de un radio-ocultamiento (RO)es observar como las ondas de radio emitidas por los satélites del sistema deposicionamiento global (GPS) se propagan en la atmósfera. La trayectoria delrayo asociado a una onda de radio entre un satélite LEO y un satélite GPS quese están ocultando mutuamente cuando la Tierra se interpone entre ambos,atraviesa la atmósfera, desviándose debido a gradientes de refractividad. Elángulo de desviación del rayo se obtiene a partir de un cambio en el retraso dela fase (corrimiento Doppler) de la señal GPS recibida por el LEO. La desviaciónse invierte y se obtiene un perfil vertical del índice de refracción. Junto aun modelo atmosférico, se obtienen diversos parámetros indirectamente: desde temperatura(T), presión, altura geopotencial y vapor de agua, hasta especies minoritariascomo aerosoles, agua líquida de las nubes y Ne ionosférica. Las ventajas son:cobertura en todo el planeta, resolución en T menor a 1 K, estabilidad a largoplazo y ausencia de cualquier limitación impuesta por posibles condicionesclimáticas.    Desde 2003, los autores del presentetrabajo han obtenido climatologías de energía y flujo de momento asociados a OIGa partir de una gran densidad de perfiles verticales de T obtenidos de lossatélites SAC-C, CHAMP, GRACE, FORMASAT3/COSMIC, TerraSAR-X y MetOp. En elpresente trabajo, se discutirá en detalle la conveniencia de analizar la diferenciade fase entre pares de perfiles de T por RO, que sean casi simultáneos ysuficientemente próximos en el espacio, a fin de obtener en forma directaparámetros fundamentales de OIG (longitud de onda horizontal y vertical yfrecuencia relativa al suelo). Se propone resolver los respectivos sistemas de 2,3 ó 4 ecuaciones de diferencias de fase, con una suficiente densidadespacio-temporal de perfiles de RO. Esta metodología corregirá fuentes sistemáticasde error detectadas en trabajos previos.