Practica IV. 3. Materiales 2. Ozono atmosférico (troposférico y estratosférico) Causas de la variación del agujero de ozono

Transcripción

1 Practica IV Estudio del Agujero de Ozono en la Antártida y Uruguay Introducción a las Ciencias de la Tierra y el Espacio I Índice 1. Objetivos Especícos 1 2. Conocimientos previos ¾Que es la Unidad Dobson? Materiales 2 4. Procedimiento Variaciones Anual del Contenido de Ozono Variación del Tamaño del Agujero de Ozono Niveles de ozono sobre Uruguay Objetivos Especícos Se analizarán una serie de imágenes tomadas por instrumentos a bordo de satélites pertenecientes al Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) de la NASA que monitorean los niveles de ozono a nivel mundial. Se determinará el tamaño del agujero de ozono sobre la Antártida y los niveles de ozono sobre Uruguay. Los objetivos son los siguientes Analizar la formación del agujero de ozono sobre el Polo Sur Interpretar imágenes satelitales 2. Conocimientos previos Ozono atmosférico (troposférico y estratosférico) Causas de la variación del agujero de ozono 2.1. ¾Que es la Unidad Dobson? La unidad dobson es la medida básica usada en la investigación sobre el ozono atmosférico. La unidad es llamada así por G.M.B. Dobson ( ), uno de los cientícos que primero estudió el ozono atmosférico y quien diseñó el espectrofotómetro Dobson, instrumento standard usado para medir el ozono desde el suelo. Este espectrofotómetro mide la intensidad de la radiación solar en 4 bandas en el UV, 2 de las cuales son absorbidas por el ozono y 2 no. La ilustración muestra una columna de aire sobre la península del Labrador, Canadá. El monto de ozono en esta columna es medida en unidades Dobson. Ver gura (1). 1

2 Figura 1: La unidad Dobson Si todo el ozono de esta columna fuera comprimido a temperatura y presión standard (PTN: 0 C y 1atm) y distribuido uniformemente sobre el área, debería formar una capa de 3mm de espesor. aproximadamente. 1 unidad Doson (DU) es denida como 0, 01mm de espesor a STP, así podría establecerse que conforme con los datos dados, la capa de ozono sobre la península del Labrador es entonces de 300DU. 3. Materiales Serie de imágenes tomadas por los satélites: Nimbus-7 ( ), Meteor-3 ( ) Earth Probe TOMS ( ) de la NASA. Se pueden obtener las imágenes en: nasa.gov/index.html. Las imágenes necesarias para esta práctica se encuentran en los siguientes archivos: Mapa de ozono en polo sur Directorio: 2000-polo-sur Mapa de ozono en polo sur Directorio: 2005-polo-sur Mapa de ozono en polo sur Oct Directorio: años Mapa de ozono global 2005 Directorio: 2005-global Dentro de cada directorio están una serie de imágenes en formato JPEG con los mapas. La denominación de las imágenes hace referencia a la fecha de adquisición del mapa, por ejemplo: la imagen IM_ozspl_ept_ jpg corresponde a un mapa tomado el 01/10/2005. El nombre también se reere al tipo de datos y al satélite usado: ozspl corresponde a ozono del Southern Pole y ept al satélite Earth Probe TOMS (también puede ser n7t por Nimbus-7 o mt3 por Meteor-3 ). 4. Procedimiento Primero se analizará la información que aparece en la serie de imágenes. Las imágenes aportan datos de contenido total de ozono atmosférico. Discutir en que condiciones la contribución de ozono 2

3 Figura 2: Evolucion temporal del tamaño del agujero de ozono en la Antártida a lo largo de los años Figura 3: Evolucion temporal del tamaño del agujero de ozono en la Antártida a lo largo del año 2002, 2003, 2004 y 2005 comparado con una media entre los años Observe las variabilidad para cada año con respecto a la franja media. 3

4 Figura 4: Nivel mínimo de ozono en la Antártida a lo largo de los años. Observe las tendencias Figura 5: Nivel de ozono en la Antártida entre Junio y Diciembre. Observe en que época del año el nivel es mínimo 4

5 troposférico puede ser importante. Se estudiará la denición de unidad Dobson. Se dene la región del agujero de ozono (o mejor dicho el adelgazamiento de la capa de ozono) como la región con niveles de ozono por debajo de 225 unidades Dobson Variaciones Anual del Contenido de Ozono Se analizará la variación a lo largo de un año de las concentraciones de ozono sobre la Antártida. Para cada uno de los meses del año 2000 y 2005 se estimará visualmente la extensión del agujero de ozono sobre el Polo Sur (niveles inferiores a 225DU). Los mapas con la variación a lo largo del año están bajo el Directorio ozono, en los Directorios 2000-polo-sur y 2005-polo-sur. ¾Porqué hay huecos en las mediciones entre Abril y Seteimebre? Determinar para que mes ocurre el mínimo nivel de ozono sobre el Polo Sur y el mayor tamaño del agujero en esos años especícamente Variación del Tamaño del Agujero de Ozono Para las imágenes tomadas el 1 de Octubre de cada año, se estimará el área del agujero de ozono sobre la supercie de la Tierra. Luego se gracará el área del agujero en función de los años. Para la determinación de área del agujero haremos el siguiente procedimiento: Abrir Matlab e ir al directorio ozono\años Para cargar una imagen como una matriz de datos, hacemos por ej. A=imread(`IM_ozspl_ept_ jpg','jpg') La desplegamos en un gráco con imagesc(a) Para que la relación de aspecto de los ejes sea 1 (esto es que la escala sea la misma) ingresamos el comando axis equal Para medir el area, crearemos un polígono que enmarque la zona de < 225DU. Para ello marcaremos puntos sobre el gráco con [x,y]=ginput Calculamos el área y la guardamos en un vector o, el índice del vector se irá incrementando con cada nueva imagen o(1)=polyarea(x,y) También creamos un vector con los tiempos t(1)=2005 Luego de repetir para diversos años, se gracará el área calculada vs el año Niveles de ozono sobre Uruguay A partir de los mapas globales de nivel de ozono durante el año 2005, estimar la concentración de ozono sobre Uruguay (mapas en Directorio 2005-global). Extraer los valores para la región de Uruguay y analizar la marcha anual para el Discutir los Resultados. 5