Comparación de las mediciones de radiosondas de variables meteorológicas con productos de drones, satélites y simulaciones de WRF en los Andes Tropicales: El caso de Quito, Ecuador
Autores: Muñoz, Luis Eduardo; Campozano, Lenin Vladimir; Guevara, Daniela Carolina; Parra, René; Tonato, David; Suntaxi, Andrés; Maisincho, Luis; Páez, Carlos; Villacís, Marcos; Córdova, Jenry; Valencia, Nathalia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Radiosondas
Perfilado atmosférico
Lidar
Mediciones satelitales
Modelado
Mediciones con drones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Los radiosondas son el método más utilizado para estudios del comportamiento atmosférico vertical, pero los altos costos asociados y las limitaciones logísticas han obligado a los investigadores a buscar métodos alternativos para el perfilado atmosférico, como mediciones de lidar y satélites, o modelado. Sin embargo, se recomienda evaluar la precisión de los métodos alternativos, especialmente en terrenos complejos, como los Andes tropicales. En esta investigación, se evalúan el perfilado atmosférico de datos satelitales de productos AIRS y MODIS, simulaciones del modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo, WRF, y mediciones de drones para una campaña de 10 radiosondas, entre agosto de 2021 y enero de 2022. Además, se estudia la capacidad para capturar la altura de la capa límite planetaria, hPBL. Las mediciones se realizaron en la estación Izobamba cerca de Quito, Ecuador. Se evaluaron la temperatura, T, la temperatura del punto de rocío, TD, la relación de mezcla, Q, y la temperatura potencial, PT, desde 0 hasta 300 m sobre el nivel del suelo (magl.) para datos de satélite, WRF y drones, y desde 0 km hasta 15 km para datos de satélite y WRF. Además, se evaluó la capacidad para capturar la altura de la capa límite planetaria, HPBL. Los resultados muestran que los perfiles de drones representaron mejor la magnitud de las variables analizadas, mostrando un RMSE medio de 0.79 para T, pero el ruido de las mediciones causó una baja correlación con los perfiles de radiosondas, lo que se corrigió parcialmente con un ajuste cuadrático en el perfil. Los resultados de WRF lograron una representación positiva en términos de correlación, pero las métricas de error muestran que hay diferencias notables en magnitud en los primeros 300 magl., hasta la altura de la tropopausa, que superan las representaciones satelitales para todas las variables. Los perfiles de MODIS generalmente no tienen un buen desempeño debido a su baja resolución vertical y limitaciones con la cobertura de nubes. Sin embargo, los datos de AIRS, a pesar de su baja resolución, muestran una mejor representación de los perfiles verticales que MODIS, para T y TD, superando las simulaciones de WRF en algunas fechas. Para el HPBL, los resultados de WRF muestran que las condiciones físicas y atmosféricas limitan su determinación, y los métodos y factores de condicionamiento deben ser analizados más a fondo.
Descripción
Los radiosondas son el método más utilizado para estudios del comportamiento atmosférico vertical, pero los altos costos asociados y las limitaciones logísticas han obligado a los investigadores a buscar métodos alternativos para el perfilado atmosférico, como mediciones de lidar y satélites, o modelado. Sin embargo, se recomienda evaluar la precisión de los métodos alternativos, especialmente en terrenos complejos, como los Andes tropicales. En esta investigación, se evalúan el perfilado atmosférico de datos satelitales de productos AIRS y MODIS, simulaciones del modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo, WRF, y mediciones de drones para una campaña de 10 radiosondas, entre agosto de 2021 y enero de 2022. Además, se estudia la capacidad para capturar la altura de la capa límite planetaria, hPBL. Las mediciones se realizaron en la estación Izobamba cerca de Quito, Ecuador. Se evaluaron la temperatura, T, la temperatura del punto de rocío, TD, la relación de mezcla, Q, y la temperatura potencial, PT, desde 0 hasta 300 m sobre el nivel del suelo (magl.) para datos de satélite, WRF y drones, y desde 0 km hasta 15 km para datos de satélite y WRF. Además, se evaluó la capacidad para capturar la altura de la capa límite planetaria, HPBL. Los resultados muestran que los perfiles de drones representaron mejor la magnitud de las variables analizadas, mostrando un RMSE medio de 0.79 para T, pero el ruido de las mediciones causó una baja correlación con los perfiles de radiosondas, lo que se corrigió parcialmente con un ajuste cuadrático en el perfil. Los resultados de WRF lograron una representación positiva en términos de correlación, pero las métricas de error muestran que hay diferencias notables en magnitud en los primeros 300 magl., hasta la altura de la tropopausa, que superan las representaciones satelitales para todas las variables. Los perfiles de MODIS generalmente no tienen un buen desempeño debido a su baja resolución vertical y limitaciones con la cobertura de nubes. Sin embargo, los datos de AIRS, a pesar de su baja resolución, muestran una mejor representación de los perfiles verticales que MODIS, para T y TD, superando las simulaciones de WRF en algunas fechas. Para el HPBL, los resultados de WRF muestran que las condiciones físicas y atmosféricas limitan su determinación, y los métodos y factores de condicionamiento deben ser analizados más a fondo.