En los ámbitos de la modelización del clima y de la ciencia del cambio climático, la dinámica de la atmósfera tropical figura entre las mayores incertidumbres de las proyecciones futuras del clima global y buscar las piezas de este rompecabezas es clave para predecir los impactos del cambio climático.
Diego Andrés Arias Arana, un estudiante de Maestría de la Escuela de Estadística de la Univalle explicó que en su tesis de maestría "Análisis espectral para la detección y estimación de flujos turbulentos en condiciones no estacionarias", él está buscando caracterizar el viento en la capa límite de superficie de Bogotá que se ha verificado tiene un comportamiento no estacionario, es decir no sigue un patrón estable en el espacio-tiempo.
“Si tienes un ecosistema que posee un comportamiento atmosférico complejo y quieres medir cuánto vapor de agua está llegando a la atmósfera o medir cuánto dióxido de carbono está absorbiendo, es importante describir adecuadamente su comportamiento no estacionario”, dijo Arias, añadiendo que la esperanza es que en el futuro los vientos tropicales y su comportamiento complicado puedan ser mejor representados en los modelos del clima global.
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| Foto: Diego Andrés Arias Arana, estudiante de Maestría en la Escuela de Estadística de la Facultad de Ingeniería - Universidad del Valle, Crédito: Diego Andrés Arias Arana |
Vientos del cambio
“En Bogotá hay montañas, vientos lentos y cambios abruptos en la dirección del viento por lo tanto, realizar mediciones de la turbulencia del viento es desafiante”, planteó Arias, añadiendo que 80% de las mediciones son no-estacionarias.Las mediciones estaban registradas con un anemómetro sónico, que no mide el viento con el movimiento de las aspas de molino de viento sino con la ondas sonoras ultrasónicas que calculan la velocidad instantánea del viento.
Usando estos datos, el trabajo de Arias se focaliza en avanzar el análisis matemático de las series temporales que definen los flujos turbulentos de intercambio de la superficie con la atmósfera en términos de las escalas espaciales contenidas en el fluido atmosférico en todas las condiciones.
“Nuestra propuesta de investigación se basa en presentar un modelo estadístico que permita el estudio del comportamiento no estacionario de las series de tiempo de turbulencia atmosférica”, manifestó Arias añadiendo que los registros que contienen comportamientos no estacionarios quedan fuera de los modelos globales de clima.
“Nuestro trabajo es para ayudar a llenar estos huecos en conocimiento'', planteó Arias.
El Profesor Rodrigo Jiménez de la Universidad Nacional de Colombia, quien está a cargo del proyecto de medición en Bogotá y otras partes de Colombia, explicó que la turbulencia (el movimiento de fluido caracterizado por cambios caóticos en la presión y la velocidad del flujo) es uno de los grandes problemas no resueltos de la física.
“Entender la estructura de la turbulencia de la atmósfera es muy importante y estamos hablando de ambientes atmosféricos casi totalmente desconocidos: los tropicales”, manifestó el profesor Jiménez, añadiendo que en particular, la atmósfera de Colombia es única porque es ecuatorial y tiene una estructura de vientos muy complejo.
“Nosotros aspiramos a … aplicar la técnica de covarianza de remolinos bajo condiciones de turbulencia compleja”, planteó el profesor Jiménez añadiendo que las turbulencias complejas son mucho más comunes en los trópicos que en las latitudes medias donde este fenómeno ha sido más estudiado.
Usando estos datos, el trabajo de Arias se focaliza en avanzar el análisis matemático de las series temporales que definen los flujos turbulentos de intercambio de la superficie con la atmósfera en términos de las escalas espaciales contenidas en el fluido atmosférico en todas las condiciones.
“Nuestra propuesta de investigación se basa en presentar un modelo estadístico que permita el estudio del comportamiento no estacionario de las series de tiempo de turbulencia atmosférica”, manifestó Arias añadiendo que los registros que contienen comportamientos no estacionarios quedan fuera de los modelos globales de clima.
“Nuestro trabajo es para ayudar a llenar estos huecos en conocimiento'', planteó Arias.
El Profesor Rodrigo Jiménez de la Universidad Nacional de Colombia, quien está a cargo del proyecto de medición en Bogotá y otras partes de Colombia, explicó que la turbulencia (el movimiento de fluido caracterizado por cambios caóticos en la presión y la velocidad del flujo) es uno de los grandes problemas no resueltos de la física.
“Entender la estructura de la turbulencia de la atmósfera es muy importante y estamos hablando de ambientes atmosféricos casi totalmente desconocidos: los tropicales”, manifestó el profesor Jiménez, añadiendo que en particular, la atmósfera de Colombia es única porque es ecuatorial y tiene una estructura de vientos muy complejo.
“Nosotros aspiramos a … aplicar la técnica de covarianza de remolinos bajo condiciones de turbulencia compleja”, planteó el profesor Jiménez añadiendo que las turbulencias complejas son mucho más comunes en los trópicos que en las latitudes medias donde este fenómeno ha sido más estudiado.
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“En términos de la importancia de que el trabajo tenga un impacto positivo para la comunidad, creo que para nosotros sería vital ya que esto nos justifica como universidad pública y muestra resultados tangibles que responden al esfuerzo y la confianza depositadas en nosotros'', planteó el profesor Ojeda.
Uno de los colaboradores es el Dr. Javier Fochesatto, un investigador de la University of Alaska Fairbanks, quien se especializó en el estudio de la capa límite atmosférica y los procesos de intercambios superficie-atmósfera.
“Es importante considerar las contribuciones de la interacción de la masa de aire con las superficies en todas las escalas espaciales y temporales. En el sentido temporal, cuando se analizan observaciones en un punto específico, la masa de aire tiene propiedades variables afectadas por el ensamble de escalas espaciales embebidas en el fluido atmosférico”, manifestó el Doctor Fochesatto, añadiendo que es necesario una modelización especializada de la estadística que caracterice ese intercambio y luego con base en una estimación espectral sería posible deducir la fracción de contribución de micro-escala comparada con las de escalas regionales.
| Imagen: Un anemómetro sónico (en rojo) y otros instrumentos para medir condiciones atmosféricas, en Bogotá, Colombia. Crédito: Edison Yesid Ortiz Durán. |
Colaboradores internacionales
El profesor César Andrés Ojeda Echeverry, tutor de la Maestría en Estadística de Arias, dijo que el trabajo de Arias es un gran logro para Univalle y colaboradores alrededor del mundo.“En términos de la importancia de que el trabajo tenga un impacto positivo para la comunidad, creo que para nosotros sería vital ya que esto nos justifica como universidad pública y muestra resultados tangibles que responden al esfuerzo y la confianza depositadas en nosotros'', planteó el profesor Ojeda.
Uno de los colaboradores es el Dr. Javier Fochesatto, un investigador de la University of Alaska Fairbanks, quien se especializó en el estudio de la capa límite atmosférica y los procesos de intercambios superficie-atmósfera.
“Es importante considerar las contribuciones de la interacción de la masa de aire con las superficies en todas las escalas espaciales y temporales. En el sentido temporal, cuando se analizan observaciones en un punto específico, la masa de aire tiene propiedades variables afectadas por el ensamble de escalas espaciales embebidas en el fluido atmosférico”, manifestó el Doctor Fochesatto, añadiendo que es necesario una modelización especializada de la estadística que caracterice ese intercambio y luego con base en una estimación espectral sería posible deducir la fracción de contribución de micro-escala comparada con las de escalas regionales.
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