Estudi de la capa límit atmosfèrica en règim estable: de l'observació a la modelització

Aquesta tesi té com a objectiu: contribuir a l'augment de la comprensió i el coneixement de la capa límit estable nocturna, des de l'observació i anàlisi de dades experimentals fins a la simulació unidimensional de processos específics en aquestes condicions.
Per portar a bon terme el treball, per una banda s'ha participat en diverses campanyes experimentals (VILEXP96, SABLES 98, CASES-99) i s'ha pogut accedir a la base de dades que es genera actualment de forma contínua en el Centro de … [+]Investigación de la Baja Atmósfera (CIBA) a Valladolid, permetent disposar d'un gran volum de dades a analitzar i interpretar.
Amb aquestes dades s'ha pogut caracteritzar la capa límit estable nocturna essent important el fet de poder-la dividir en tres règims d'estabilitat: feblement estable, transició i molt estable, i detectar la tendència de tots els paràmetres turbulents amb escalat local a seguir l'estratificació z-less a estabilitats fortes. S'ha pogut observar que en la zona del CIBA es generen màxims de vent a nivells baixos amb direcció sovint de l'est i freqüentment mostrant turbulència elevada en la seva part superior. La presència d'ones de gravetat i de Kelvin-Helmholtz, i l'arribada de corrents de densitat, característics de l'estratificació molt estable, s'ha pogut detectar a partir de l'observació dels descriptors estadístics i de l'anàlisi espectral.
Per altra banda, s'han utilitzat dos models numèrics de columna (STABLE i ATHENE) per simular la capa límit estable nocturna, al mateix temps que des de la plataforma GABLS hem portat a terme la primera intercomparació de resultats de la simulació d'un cas d'estratificació estable.
Com a conclusió cal dir que l'estudi d'intercomparació GABLS ha permès explorar l'eficiència de mescla de 18 esquemes de turbulència. Una de les conclusions és que en general, els models operatius pronostiquen més barreja que els de recerca, i en més proporció els de 1r ordre que els d'ordre 1.5, amb conseqüències importants com la sobreestimació dels fluxos superficials, la pèrdua de desenvolupament d'un sostre en la inversió o la no generació d'un màxim de vent.
Tant el model STABLE com el model ATHENE han estat capaços de generar les característiques més importants de la capa límit estable. És d'especial importància el poder simular el màxim de vent generat sobre el CIBA mostrant l'existència de turbulència en la seva part superior, que sembla comparar molt bé amb les observacions.

Autor/Doctorant: 

Conangla Triviño, Laura

Directors/Tutors: 

Maria Rosa Soler Duffour i Joan Cuxart Rodamilans

Fitxer Tesis: 

Dia: 

Dimecres, 6 Juliol, 2005

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Dr. Jerónimo Lorente Castelló. Catedràtic d’Universitat. Universitat de Barcelona. (President). Angel Redaño Xipell. Professor Titular d’Universitat. Universitat de Barcelona. (Secretari). Carlos Yagüe Anguís. Professor Titular d’ Universitat. Universidad Complutense de Madrid.(Vocal).

Hora: 

12:00

Estudi de la capa límit atmosfèrica en règim estable: de l'observació a la modelització

La predicció de l'índex UV consisteix a determinar la irradiància biològicament efectiva que incidirà en un temps posterior a partir del coneixement dels factors que hi intervenen: l'ozó, l'angle zenital, l'altitud del lloc, la dispersió atmosfèrica, els núvols i l'albedo. La influència d'aquests factors es posa de manifest en la formulació de les equacions de transferència radiativa que resolen numèricament els models de irradiància espectral.

En aquesta tesi s'ha treballat amb 2 models de … [+]dispersió simple (SMARTS2 i UVAGOA) que consideren l'atmosfera com una sola capa i 2 models de dispersió múltiple (SBDART i STAR) que tenen en compte la no-homogeneïtat vertical de l'atmosfera i la divideixen en una superposició de capes. S'ha realitzat un estudi comparatiu entre ells i s'ha arribat a la conclusió que els models de dispersió múltiple obtenen un millor acord entre ells amb diferències del 2 al 3% per a angles zenitals menors de 60º. També s'han comparat amb mesures instrumentals i s'han constatat diferències que oscil·len entre el 2 i el 15% en les hores centrals del dia.

Les mesures instrumentals utilitzades, tant per a comparar amb les sortides d'aquests models com per a determinar els seus paràmetres d'entrada, han estat: 4 anys d'espectres de irradiància UV (de 285 a 400 nm cada 0,5 nm) d'un espectroradiòmetre Bentham 300, 3 anys de mesures de l'índex UV d'un piranòmetre YES i 3 piranòmetres Solar Light, 4 anys de mesures diàries d'un fotòmetre Microtops i 1 any de mesures d'un fotòmetre CIMEL.

Per a la determinació de la columna total d'ozó s'han utilitzat les mesures de l'espectroradiòmetre Bentham i del fotòmetre Microtops i s'han constatat diferències del 9%. AL comparar-los amb mesures de teledetecció (TOMS i GOME) s'arriba a un RMSE del 4% en el cas del Microtops. En quant a la dispersió deguda als aerosols s'han utilitzat com a paràmetres d'entrada els espessors òptics calculats a partir del fotòmetre CIMEL, mentre que la massa d'aigua precipitable, relacionada amb el creixement higroscòpic dels aerosols, s'ha determinat a partir dels fotòmetres CIMEL i Microtops i també a partir del radiosondatge. Les diferències observades estan al voltant del 12-15% entre els fotòmetres i el radiosondatge.

Totes aquestes mesures s'han aplicat al model SBDART per a la predicció de l'índex UV a Catalunya durant els anys 2000-2002, utilitzant la hipòtesi de persistència de la columna total d'ozó que en aquest treball s'ha constatat que té un error del 6% a l'estiu per a dies de cel serè. Els resultats s'han validat amb el piranòmetre YES i s'han observat diferències al voltant del 14%. L'any 2003, es va incorporar la predicció d'ozó del Deutscher Wetterdienst a 36 hores i per a dies de cel serè, els resultats milloren sensiblement, passant d'unes diferències del 20% al 16%.

Autor/Doctorant: 

Campmany Pons , Elies

Directors/Tutors: 

Jerónimo Lorente Castelló.

Enllaç Tesi: 

Dia: 

Dimarts, 5 Juliol, 2005

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Emiliano Hernández Martín. Catedràtic d’Universitat.Universidad Complutense de Madrid.(President). Ángel Redaño Xipell. Professor Titular d’Universitat.Universitat de Barcelona. (Secretari). M. Pilar Utrillas Esteban. Professora Titular d’Universitat. Universitat de València. (Vocal).

Hora: 

12:00

Estructura espacial y cinemática de la componente estelar joven en el entorno solar

En este trabajo se ha realizado un estudio de la estructura espacial y cinemática de la componente estelar joven de la Galaxia en el entorno solar en tres escalas diferentes, que han permitido estudiar la estructura espiral galáctica, el Cinturón de Gould y la componente estelar joven en el entorno solar más cercano.

Se han construido tres muestras de estrellas con datos procedentes del catálogo Hipparcos. La primera de ellas está formada por estrellas de los tipos espectrales O y … [+]B, y contiene información astrométrica, fotométrica, velocidades radiales y diversos parámetros físicos de las estrellas, incluyendo la edad. La segunda muestra contiene todas las estrellas variables cefeidas del catálogo Hipparcos, con información astrométrica, distancias calculadas a partir de dos calibraciones periodo-luminosidad y velocidades radiales. Finalmente, se ha recopilado toda la información existente hasta la fecha en la bibliografía referente a las asociaciones locales jóvenes que han sido descubiertas en el entorno solar más cercano durante los últimos años.

A partir de las muestras de estrellas que se han construido se ha estudiado, en primer lugar, la estructura espiral de la Galaxia. Los resultados más destacados en este apartado son que el Sol se encuentra situado en la parte externa del brazo espiral más cercano y fuera del círculo de corrotación. Ambos resultados pueden tener una gran importancia en la historia de la formación estelar reciente en el entorno solar. También se ha obtenido un valor negativo (y significativo) para la divergencia del campo de velocidades (término K). Los resultados obtenidos han sido validados a través de unas simulaciones, que han permitido obtener una estimación externa de los errores y una evaluación de los sesgos que afectan a los diferentes parámetros obtenidos.

A una escala a 1 kpc de distancia heliocéntrica, la estructura dominante en el entorno solar es el denominado Cinturón de Gould, que contiene la mayor parte de las estrellas jóvenes y nubes de polvo y gas de esta región. En nuestro trabajo hemos obtenido los parámetros de orientación del Cinturón y se ha estudiado su peculiar cinemática, tras la realización de unas simulaciones con los mismos objetivos que las mencionadas anteriormente. Se ha obtenido que las estrellas del complejo de Scorpio-Centaurus (Sco-Cen) presentan una cinemática que no se ajusta a la prevista por los diversos modelos que intentan explicar la evolución cinemática del Cinturón. También se ha obtenido que el movimiento de expansión de esta estructura no parece ser un efecto global, ya que se restringe a los primeros ~250 pc de distancia heliocéntrica.

Finalmente, el estudio de la integración de las órbitas hacia atrás en el tiempo de las asociaciones locales jóvenes y de los miembros del complejo de Sco-Cen nos ha permitido inferir que las primeras no se formaron en el interior de este complejo, sino en pequeñas nubes moleculares situadas en sus alrededores, y que previamente habían sido expulsadas. Por otro lado, se ha visto que alguna supernova de estas asociaciones locales jóvenes fue probablemente la responsable del recalentamiento de la Burbuja Local hace unos pocos millones de años. Finalmente, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en diversos apartados de este trabajo, se ha propuesto un escenario para la formación estelar reciente en el entorno solar a partir del impacto de una gran nube molecular con el brazo espiral interno, que dio lugar, en diferentes fases, al complejo de Sco-Cen y a las asociaciones locales jóvenes.

Autor/Doctorant: 

Fernández Barba, David

Directors/Tutors: 

Jorge Torra Roca, Francesca Figueras Siñol.

Enllaç Tesi: 

Dia: 

Divendres, 18 Febrer, 2005

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

CANAL MASGORET, RAMÓN (presidente) SALA MIRABET, FERRAN (secretario) COMERÓN TEJERO, FERNANDO (vocal)

Hora: 

12:00

Análisis espacial y temporal de las lluvias extremas en Catalunya. Modelización y clasificación objetivas.

El objetivo principal de la tesis es el estudio de las lluvias extremas en Catalunya, de su organización espacial y temporal poniendo de manifiesto la contribución de las diferentes escalas meteorológicas a la génesis del episodio de precipitación, y la obtención de la distribución espacial de dichas lluvias extremas sobre el territorio de Catalunya mediante el uso de técnicas objetivas de análisis.

Se ha analizado la relación entre las intensidades máximas de precipitación registradas en … [+]Barcelona en el período 1927 - 2001, su duración y su frecuencia, obteniéndose una revisión de las curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) para Barcelona, de gran interés hidrológico, y su ecuación generalizada.

Se han caracterizado los episodios de lluvia extraordinariamente intensa registrados por el pluviógrafo Jardí del Observatori Fabra de Barcelona entre 1927 y 1992, y los registrados entre 1994 y 2001 por la red pluviométrica urbana que la empresa CLABSA mantiene en dicha localidad, obteniéndose su clasificación objetiva en función de la escala meteorológica a la que pertenecen. También se ha propuesto y calculado un índice de intensidad de lluvia de gran utilidad como indicador de la severidad y complejidad de los episodios lluviosos.

Se ha aplicado un método objetivo de análisis para obtener la distribución espacial de las lluvias diarias máximas en Catalunya, con períodos de retorno entre 2 y 500 años, con una resolución de 1 km x 1 km.

Se ha calculado la precipitación máxima probable (PMP) en 24 horas y su distribución espacial en Catalunya, con resolución de 1 km x 1 km, mediante su estimación estadística y técnicas objetivas de análisis espacial, así como la PMP para duraciones más cortas en la ciudad de Barcelona.

PALABRAS CLAVE: Intensidades máximas de precipitación, lluvia extrema, curvas IDF, escalas meteorológicas, precipitación diaria máxima, distribuciones de extremos, distribución espacial de lluvia, análisis objetivo, precipitación máxima probable.

Autor/Doctorant: 

Casas Castillo, M. del Carmen

Directors/Tutors: 

Àngel Redaño i Xipell.

Fitxer Tesis: 

Dia: 

Dijous, 10 Febrer, 2005

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Jerónimo Lorente Castelló, Emiliano Hernández Martín, Ricardo García Herrera, Enric Vilar Mestre, M. Rosa Soler Duffour.

Hora: 

12:00

Pàgines

Subscribe to Front page feed