Introducción al Análisis Retrospectivo de la Era Moderna para Investigación y Aplicación de la NASA: MERRA Curso de Capacitación en Percepción Remota (NASA)

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1 Introducción al Análisis Retrospectivo de la Era Moderna para Investigación y Aplicación de la NASA: MERRA Curso de Capacitación en Percepción Remota (NASA) Geo Latin America and Caribbean Water Cycle capacity Building Workshop Colombia, 28 de noviembre - 2 de diciembre, 2011 ARSET Applied Remote Sensing Education and Training (Educación y Capacitación en Percepción Remota Aplicada) Un proyecto del Programa de Ciencias Aplicadas de la NASA

2 Para más detalles: http://gmao.gsfc.nasa.gov/research/merra/
Objetivos Presentar Una descripción general de los Productos de Agua de MERRA Ejemplos de análisis y visualización de eventos de del tiempo y variabilidad climática Para más detalles:

3 Productos de Agua de la NASA
Lluvia Nieve/Hielo Vapor de Agua Nubes Humedad de Suelo Agua Subterránea Lluvia, Nubes, Vapor de Agua Evaporación/Transpiración Escorrentía Componentes del Ciclo del Agua Productos en rojo - derivados de medidas satelitales Productos en azul - derivados de modelos de superficie atmosférica/terrestre, como MERRA, en los cuales las medidas satelitales son asimiladas o combinadas

4 Modelos de Sistemas Atmósfera-Tierra-Océano
Los modelos utilizan ecuaciones matemáticas (leyes de la física) para representar sistemas de atmósfera, océano, tierra, y cambios que ocurren en éstos en espacio y tiempo Estas ecuaciones matemáticas son resueltas en grillas verticales y horizontales mediante métodos numéricos Los Modelos utilizan observaciones para representar el sistema atmósfera-tierra-océano en un momento dado para deducir como el sistema evolucionará en el espacio y el tiempo Los modelos ‘parametrizan’ los procesos físicos mediante técnicas físicas/estadísticas/empíricas derivadas o verificadas por las cantidades observadas Mathematical representation of the physical properties

5 Modelos de Sistemas Atmósfera-Tierra-Océano
Hacer modelos de los procesos del agua es complejo debido a que en el sistema atmósfera-tierra-océano el agua se presenta en estado gaseoso, líquido y sólido Se realizan validaciones rigurosas entre las observaciones y los modelos, y de los modelos entre si, para evaluar las incertidumbres en los mismos precipitación obtenida con MERRA, en comparación a la obtenida por otros modelos

6 Qué es el Análisis Retrospectivo?
Una técnica que combina observaciones históricas con un modelo para producir múltiples variables de clima Las observaciones históricas de datos meteorológicos básicos, tales como temperatura, velocidad de viento, y presión son analizadas e interpoladas en grillas modelo El modelo en 3 dimensiones para realizar los pronósticos es inicializado y restringido con las observaciones Las simulaciones del modelo proveen muchas variables de clima que no son observadas, por ejemplo flujo de humedad Las simulaciones realizadas con el modelo también proveen datos con mayores frecuencias que las observaciones (por ej., por hora, cada 6 horas)

7 Datos para Análisis Retrospectivo de MERRA
Datos de Entrada: Meteorología Standard Temperatura, Presión, Viento, Humedad, Radiancia Química: Ozono; producción actual de Aerosoles y Carbón Distribución irregular en espacio y tiempo Datos de Salida Nubes y sus propiedades Ciclo del Agua Estimación de la cantidad energía de la parte superior de la atmósfera a la superficie de la Tierra Cobertura global con frecuencia regular De: Michael Bosilovich, NASA-GSFC-GMAO

8 El sistema de observación variable
MERRA Combina las grandes cantidades de datos observados con datos de salida del modelo ‘Goddard Earth Observing System’ (GEOS) El sistema de observación variable Define assimilation Cobertura satelital presente asimilada en MERRA

9 Observaciones utilizadas para el Análisis Retrospectivo
MERRA se enfoca en el análisis histórico del ciclo del agua en escalas de tiempo y clima (desde horas hasta años) y pone las observaciones satelitales de la NASA en contexto con el clima 1.6 million observations in six hours = local weather man takes a temperature reading once a minute for 3year Las tecnologías cambian; Ciclo de vida de los Instrumentos De: Michael Bosilovich, NASA-GSFC-GMAO

10 Análisis Retrospectivo
Julio 2011 (850 hPa) Puntos fuertes – Los datos procesados son continuos globalmente, tanto en espacio como en tiempo, y proveen campos relevantes meteorológicos y climatológicos Puntos débiles – Los modelos de sistemas terrestres solo representan el conocimiento humano de como funciona el mundo Humedad Relativa (fraccional) Vientos en dirección al Este (m/s) De: Michael Bosilovich, NASA-GSFC-GMAO

11 Productos de Agua de MERRA
Resolución Temporal: Mensual Resolución Espacial: 1.25°x1.25° y 42 niveles verticales Parámetros en 3 dimensiones Unidades Humedad Específica Humedad Relativa Fracción de Nube Resolución Espacial: 2/3°x1/2° Tasa de Lluvia en la Superficie Evaporación en la Superficie Presión y Temperatura en la parte superior de la Nube Vapor de Agua Columna Vertical Integrada Kg/Kg Fracción Parámetros en 2 dimensiones Kg/m2/s hPa y K Kg/m2

12 Productos de Agua de MERRA
Resolución Temporal: Por hora Resolución Espacial: 1.25°x1.25° y 42 niveles verticales Parámetros en 3 dimensiones Unidades Humedad Específica Humedad Relativa Fracción de Nube Tasa de combinación de líquido de Nube y agua de Hielo Resolución Espacial: 2/3°x1/2° Tasa de Lluvia en la Superficie Masa de Nieve Cobertura de Nieve Profundidad de Nieve Tasa de Nieve en la Superficie Evaporación en la Superficie Presión y Temperatura en la parte superior de la Nube Vapor de Agua Columna Vertical Integrada, Contenido de líquido de Nube y agua de Hielo Kg/Kg Fracción Parámetros en 2 dimensiones Kg/m2/s Kg/m2 Fracción m hPa y K

13 MERRA para el Estado del Tiempo
Huracán Irene 27 de Agosto 0 GMT Presión al Nivel del Mar Humedad Atmosférica Total Viento en dirección Este Viento en dirección Norte

14 MERRA Datos de Clima Los datos MSU son asimilados, lo que implica que la correlación aparente es la esperada. De: Michael G. Bosilovich, NASA-GSFC-GMAO

15 Datos de MERRA: Variabilidad Regional de Clima
Profundidad de Nieve Snow Depth Masa de Nieve

16 Productos de MERRA Pueden ser descargados de con una búsqueda de palabras clave. También se puede buscar por tiempo y región/ubicación

17 Productos de Imágenes MERRA
Varios parámetros atmosféricos y de superficie disponibles en

18 Análisis Retrospectivo
Combinación de muchos tipos de observaciones con los últimos modelos de sistemas de Tierra que adquiere valor El progreso del análisis retrospectivo lleva a modelos y observaciones mejoradas Cuando el sistema de observación mejora, la cantidad de incertidumbres decrece El tiempo, el clima, y la variabilidad climatica en investigación y toma de decisiones aplicada Se puede hacer un estudio de la tendencia del clima pero se necesita significativamente más investigación y desarrollo De: Michael Bosilovich, NASA-GSFC-GMAO