En el marco del proyecto de investigación LGFS/LUZ-05-2015, la cátedra Geodesia Geométrica a través del LGFS-LUZ ha venido desarrollando un sistema computacional (software) para el monitoreo en tiempo real y diferido de variables meteorológicas y oceánicas sobre áreas marino-costeras de Venezuela y regiones adyacentes. Este sistema, llamado aquí SMRMOpV_v1.0 (ver Figura 1), ha alcanzado su primera versión operativa, totalmente funcional. Algunos de sus detalles son presentados a continuación.
Figura 1. Software SMRMOpV_v1.0.
SMRMOpV_v1.0 utiliza datos satelitales altimétricos multimisión Jason-2/Cryosat-2/Saral (ver Figura 2) obtenidos de RADS/DEOS (http://rads.tudelft.nl/rads/rads.shtml) y campos temporales de variables meteorológicas y oceánicas (
grids) obtenidos de los modelos de análisis y predicción climática de NOAA,
i.e., GFS (http://www.emc.ncep.noaa.gov/index.php?branch=GFS), RTOFS (http://polar.ncep.noaa.gov/global/) y WW3 (http://polar.ncep.noaa.gov/waves/index2.shtml).
Figura 2. Datos satelitales altimétricos multimisión 2008.5-2015.6 utilizados por SMRMOpV_v1.0.
Escrito en YaBasic,
SMRMOpV_v1.0 integra eficientemente rutinas PERL, CURL, WGRIB2, GMT y GHOSTSCRIPT para producir información temática y series de tiempo horarias sobre el estado actual del clima y de la superficie del mar en la región del Caribe, norte de Suramérica y áreas inmediatas; zona geográfica ésta limitada entre los 270°E-310°E y los 0°N-24°N.
Mediante la asimilación espacio-temporal de los datos RADS/DEOS y GFS-RTOFS-WW3/NOAA empleando colocación rápida por cuadrados mínimos,
SMRMOpV_v1.0 genera mapas temáticos temporales de la región para al menos 20 variables meteorológicas y oceánicas, a saber, temperatura del aire, presión atmosférica a nivel del mar, humedad relativa, velocidad y dirección del viento, vapor de agua precipitable, cobertura total de nubes, temperatura (punto) de rocío, precipitación total acumulada, ozono total atmosférico, altura geopotencial de la tropopausa, mareas oceánicas, altura de la superficie del mar sobre el geoide, temperatura de la superficie del mar, salinidad a nivel de la superficie del mar, profundidad de la capa de mezcla oceánica, velocidad y dirección de corrientes marinas de superficie, desviación de la superficie instantánea del mar respecto al NMM, altura de ola significante, velocidad y dirección del viento oceánico de superficie, y velocidad (periodo medio) y dirección de olas; ver, p.ej., las Figuras 3 a 22 referidas al día 15.08.2015 a las 00h UTC. Estos mapas temáticos los produce
SMRMOpV_v1.0 cada 1-hora, esto es, 25 mapas por día para cada variable meteoceánica, más su respectiva cuadrícula de valores digitales, estadísticas y
script GMT.
Figura 3. Temperatura del aire a 2m de altura sobre la superficie.
Figura 4. Presión atmosférica a nivel del mar.
Figura 5. Humedad relativa a 2m de altura sobre la superficie.
Figura 6. Velocidad y dirección del viento a 10m de altura sobre la superficie.
Figura 7. Contenido de vapor de agua precipitable.
Figura 8. Cobertura total de nubes.
Figura 9. Punto ó temperatura de rocío a 2m de altura sobre la superficie.
Figura 10. Precipitación total acumulada.
Figura 11. Ozono total atmosférico.
Figura 12. Altura geopotencial de la tropopausa.
Figura 13. Altura de la superficie del mar respecto al geoide.
Figura 14. Temperatura de la superficie del mar.
Figura 15. Salinidad en la superficie del mar.
Figura 16. Profundidad de la capa de mezcla oceánica.
Figura 17. Velocidad y dirección de corrientes oceánicas de superficie.
Figura 18. Desviación de la superficie instantánea del mar respecto al NMM.
Figura 19. Altura de ola significante.
Figura 20. Velocidad y dirección del viento oceánico de superficie.
Figura 21. Velocidad (periodo medio) y dirección de olas oceánicas.
Figura 22. Altura de mareas oceánicas.
SMRMOpV_v1.0 también produce animaciones con las secuencias diarias de mapas temáticos generados por variable observada. Las Figuras 23 y 24 presentan animaciones donde se muestra la evolución de la altura de ola significante y de las mareas oceánicas en la región durante el día 15.08.2015, respectivamente.
Figura 23. Animación con evolución de la altura de ola significante durante el día 15.08.2015.
https://mega.nz/#!8U9CVIQR!YLx6qQmRVKbTXEPeosPGktgqnHtSl2624uM3y3D0R9c
En principio, SMRMOpV_v1.0 trabaja en un esquema de procesamiento diario, sin embargo, este modo de ejecución puede extenderse a un ilimitado número de días mediante el uso de scripts para procesamiento automático por lotes. Para su ejecución, el sistema solo requiere que el usuario especifique el día de procesamiento, y que la PC o laptop desde donde se ejecuta el programa tenga conexión a Internet, además de velocidad y capacidad de almacenamiento suficientes. SMRMOpV_v1.0 genera por día de procesamiento cerca de 2.5 GB de información sin compresión, utilizando aprox. 45 minutos de tiempo de cómputo sobre una PC con procesador Intel Core i3 a 3.20 GHz y 4 GB de RAM. El mayor tiempo de procesamiento lo consume SMRMOpV_v1.0 en la descarga de datos on-line y en el cálculo de mareas oceánicas.
Adicionalmente,
SMRMOpV_v1.0 permite definir en la región de estudio la posición de estaciones virtuales, simulando locaciones de boyas meteoceánicas en mar abierto o locaciones de mareógrafos costeros de interés particular. Entonces,
SMRMOpV_v1.0 crea para tales posiciones series de tiempo de cada una de las
20 variables indicadas en los mapas temáticos, con resolución temporal de 15 minutos, tanto en formato gráfico como digital. Las Figuras 25 a 45 muestran la posición y las series de tiempo para variables meteoceánicas (referidas al día 15.08.2015) como construidas por
SMRMOpV_v1.0 para una estación virtual que simula una boya marina (BY01) ubicada frente a las costas centrales de Venezuela.
Figura 25. Posición geográfica de la estación virtual BY01.
Figura 26. Serie de tiempo diaria para contenido de vapor de agua precipitable en BY01.
Figura 27. Serie de tiempo diaria para precipitación total acumulada en BY01.
Figura 28. Serie de tiempo diaria para desviación del nivel del mar respecto al NMM en BY01.
Figura 29. Serie de tiempo diaria para temperatura (punto) de rocío en BY01.
Figura 30. Serie de tiempo diaria para altura de ola significante en BY01.
Figura 31. Serie de tiempo diaria para ozono total atmosférico en BY01.
Figura 32. Serie de tiempo diaria para profundidad de la capa de mezcla oceánica en BY01.
Figura 33. Serie de tiempo diaria para altura geopotencial de la tropopausa en BY01.
Figura 34. Serie de tiempo diaria para presión atmosférica a nivel del mar en BY01.
Figura 35. Serie de tiempo diaria para salinidad de la superficie del mar en BY01.
Figura 36. Serie de tiempo diaria para cobertura total de nubes en BY01.
Figura 37. Serie de tiempo diaria para temperatura de superficie (2m de altura) en BY01.
Figura 38. Serie de tiempo diaria para velocidad del viento (10m de altura) en BY01.
Figura 39. Serie de tiempo diaria para velocidad del viento oceánico de superficie en BY01.
Figura 40. Serie de tiempo diaria para temperatura de la superficie del mar en BY01.
Figura 41. Serie de tiempo diaria para periodo medio de olas oceánicas en BY01.
Figura 42. Serie de tiempo diaria para humedad relativa (2m de altura) en BY01.
Figura 43. Serie de tiempo diaria para altura de la superficie del mar sobre el geoide en BY01.
Figura 44. Serie de tiempo diaria para velocidad de corrientes oceánicas de superficie en BY01.
Figura 45. Serie de tiempo diaria para alturas de marea oceánica en BY01.
Resultados "solo-altimetría" también se obtienen de
SMRMOpV_v1.0. Mapas de trayectorias satelitales, anomalías del nivel del mar (y sus errores), alturas de ola significante y viento oceánico de superficie, calculados únicamente con observaciones altimétricas multimisión (Jason-2 + Cryosat-2 + Saral), son útiles para controlar los resultados de los modelos numéricos de NOAA antes de la combinación de ambos conjuntos de datos. Las Figuras 46 a 50 muestran los mapas altimétricos de la región para el día 15.08.2015 a las 00h UTC.
Figura 46. Trayectorias (pasos) satelitales altimétricos multimisión disponibles para el 15.08.2015 en la región.
Figura 47. Anomalías del nivel del mar.
Figura 48. Errores de las observaciones satelitales altimétricas multimisión SLA.
Figura 49. Alturas de ola significante.
Figura 50. Velocidad del viento oceánico de superficie.
Finalmente,
SMRMOpV_v1.0 elabora para la región campos adicionales de variables cuasi-estacionarias como geoide, topografía-batimetría, superficie media del mar, topografía media de la superficie del mar, variación secular del nivel medio del mar, gravedad marina y deflexiones marinas de la vertical. Las Figuras 51 a 59 muestran tales campos permanentes.
Figura 51. Geoide EGM2008.
Figura 52. Anomalías de gravedad de aire-libre EGM2008.
Figura 53. Batimetría-Topografía SRTM30_PLUS.
Figura 54. Anomalías marinas de gravedad de aire-libre DTU10.
Figura 55. Componente de la deflexión de la vertical XI (DTU10).
Figura 56. Componente de la deflexión de la vertical ETA (DTU10).
Figura 57. Variación secular del nivel medio del mar (CNES/LEGOS/CLS, 2015).
Figura 58. Superficie media del mar - MSS (DTU10).
Figura 59. Topografía media de la superficie del mar - MDT (DTU10).
En la actualidad se trabaja en la validación de los resultados que genera
SMRMOpV_v1.0. Através de la comparación con registros
in-situ de boyas meteoceánicas y mareógrafos seleccionados en el Caribe, se evalúa la confiabilidad de los productos del referido sistema de monitoreo remoto.
Una versión DEMO de
SMRMOpV_v1.0 puede obtenerse en el siguiente enlace:
https://mega.nz/#!lFdHFKha!FSHwxrw1nKhIAOCeST7zjrWzg5sHRN0HVLFdNgeaa90, ver también
http://ggenluz.blogspot.com/2015/08/software-para-el-monitoreo-remoto-meteo.html. Esta versión sólo produce información regional sobre la desviación del nivel instantáneo del mar respecto al NMM, y sobre la velocidad y dirección de las corrientes oceánicas de superficie. Tal información es siempre referida a las 00h UTC de un día aleatorio elegido entre los 7 anteriores a la fecha de ejecución del programa, independientemente de la fecha del análisis que el usuario le indique al software. Además, la versión DEMO de
SMRMOpV_v1.0 no considera la generación de resultados en estaciones virtuales, ni de campos de variables permanentes; así como tampoco la producción digital de datos numéricos (
grids, series de tiempo, estadísticas,
scripts, etc.).
Más información en:
Acuña, Gustavo (2015): SMRMOpV_v1.0 - Sistema de Monitoreo Remoto Meteo-Oceánico para zonas marino-costeras de Venezuela y regiones adyacentes. Tópicos de Geodesia Geométrica. Laboratorio de Geodesia Física y Satelital. Dpto. de Geodesia Superior. Escuela de Ingeniería Geodésica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. Agosto, 2015. Publicación en preparación.
