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Alguna aplicaciones recientes de la t茅cnica de radio ocultamiento satelital en el estudio de procesos atm贸sfericos
In the last years, the use of radio occultation (RO) technique to observe the terrestrial atmosphere and the climate takes advantage of the occultation of the Sun, the Moon, the stars and principally of artificial satellites of low height (LEO). In the latter case, crossed signs between LEO and GPS satellites are used. The application of RO's technology using transmitters of the GPS system in high orbits and recipients on board of low orbit satellites, has provided profiles of atmospheric refractivity very precise. The basic idea of a RO is to observe how waves emitted by a GPS are propagated in the atmosphere. The ray trajectory associated to a radio wave between a GPS and a LEO, while these are hiding themselves mutually due to the interposition of the Earth, is deviated due to refractivity gradients. The ray bending angle is obtained from a change in the phase (Doppler shift) of the signal received by the LEO. Assuming spherical symmetry, the deviation information may be inverted by an Abel transformation to obtain a vertical profile of the index of refraction. From atmospheric profiles of refractivity and an atmospheric model, several parameters are obtained: from temperature (T), pressure, geopotential height and water vapor to minor species as aerosols, cloud liquid water and ionospheric electron density. The enormous advantage offered by the coverage in the whole planet, above the continental and oceanic territories, the 1K T resolution, the long term stability and mainly the absence of any restriction imposed by climatic
conditions, makes the GPS RO technique unique among different remote sensing atmospheric systems. Up to now, hundreds of thousands of soundings have been processed, from the first satellites to recent (SAC-C, CHAMP, GRACE, COSMIC, TerraSAR-X, MetOp). In the present work, examples of global and regional water vapor and atmospheric wave energy distributions will be shown. It will be put on special emphasis on the mountainous regions of the Andes Range at middle latitudes and the Antarctic Peninsula and case studies will be analyzed. This analysis will be
complemented by WRF model simulations and with measured T profiles in the regions of interest. In particular it will be shown: i) the spatial distribution of stationary gravity waves, ii) their propagation in the lower and middle atmospheres, and iii) the possible relevance of mountain waves as a triggering mechanism of seep convection processes with hail production. Key words: satellite radio occultation, gravity waves.En los 煤ltimos a帽os, el uso del principio de radio ocultamiento (RO) satelital para observar la atm贸sfera terrestre y el clima aprovecha los ocultamientos bajo el horizonte del sol, de la luna, de las estrellas y principalmente de sat茅lites artificiales de baja altura (LEO). En este 煤ltimo caso, se utilizan se帽ales cruzadas entre sat茅lites LEO y sat茅lites de gran altura GPS. La aplicaci贸n de la t茅cnica de RO usando transmisores del sistema de GPS en 贸rbitas altas y receptores a bordo de sat茅lites de baja 贸rbita, ha provisto perfiles de refractividad atmosf茅rica muy precisos. La idea b谩sica de un RO es observar como las ondas de radio emitidas por los GPS se propagan en la atm贸sfera. La trayectoria del rayo asociado a una onda de radio entre un LEO y un sat茅lite GPS, mientras se est谩n ocultando mutuamente por interponerse la Tierra entre ambos, atraviesa la atm贸sfera desvi谩ndose debido a gradientes de refractividad. El 谩ngulo de desviaci贸n del rayo se obtiene a partir de un cambio en el retraso de la fase (corrimiento Doppler) de la se帽al GPS recibida por el LEO.
Suponiendo simetr铆a esf茅rica, la informaci贸n de la desviaci贸n puede ser invertida mediante una transformaci贸n de Abel, y as铆 obtener un perfil vertical del 铆ndice de refracci贸n. A partir de perfiles atmosf茅ricos verticales de refractividad y de un modelo atmosf茅rico, se obtienen diversos par谩metros indirectamente: desde temperatura (T), presi贸n, altura geopotencial y vapor de agua, hasta especies minoritarias como aerosoles, agua l铆quida de las nubes y densidad electr贸nica ionosf茅rica. La enorme ventaja ofrecida por la cobertura en todo el planeta, tanto sobre los territorios continentales como oce谩nicos, la resoluci贸n en T menor que 1 K, la estabilidad a largo plazo y fundamentalmente la ausencia de cualquier limitaci贸n impuesta por posibles condiciones clim谩ticas, hace a la t茅cnica de RO GPS 煤nica dentro de los diferentes sistemas de sensado remoto de la atm贸sfera.
Hasta la actualidad ha sido obtenida y procesada una base de datos con varios cientos de miles de sondeos de este tipo, recogidos por los primeros sat茅lites LEO y posteriores (SAC-C, CHAMP, GRACE, COSMIC, TerraSAR-X, MetOp). En el presente trabajo, se mostrar谩n ejemplos de resultados, a escala global y regional de la distribuci贸n de vapor de agua y de energ铆a asociada a ondas atmosf茅ricas, mediante datos de RO GPS. Se pondr谩 especial 茅nfasis sobre las regiones monta帽osas de la cordillera de los Andes a latitudes medias y de la pen铆nsula ant谩rtica, para lo cual se analizar谩n individualmente eventos de RO de inter茅s, a partir de las excepcionales caracter铆sticas observables de OIG en dicha regi贸n.
Dicho an谩lisis ser谩 complementado con simulaciones num茅ricas con el modelo de mesoescala WRF, versi贸n 3.2. y con perfiles de T de RO disponibles en las regiones de inter茅s. En particular, se mostrar谩: la distribuci贸n espacial de ondas internas de gravedad (OIG) estacionarias, n su propagaci贸n en las atm贸sferas baja y media y la posible importancia relativa de las ondas de monta帽a como mecanismo de detonaci贸n de procesos de convecci贸n profunda con generaci贸n de granizo. Palabras clave: radio ocultamiento satelital, ondas de gravedad