Asignación de profundidad significativa a las observaciones remotas de la temperatura superficial del mar

J. Pérez-Marrero

Description

Resumen
Se asigna una profundidad efectiva para las medidas de temperatura superficial del mar obtenida mediante AVHRR en aguas del Atlántico Centro-Oriental. Las distribuciones espaciales de temperatura a cierta profundidad puede definirse por satélite. En la mesoescala (l° mes) y para una precisión absoluta de 1ºK. se encuentra que el espesor de la capa homogénea varia entre unos 100 m en febrero aproximadamente 20m de septiembre.
Abstract
Using a 11 years time series of monthly mean AVHRR sea surface temperatures and a compara-ble time series of XBT data for Central Eastem Atlantic, a representative depth is assigned to satellite measurements. At mesoscale (1 degree, month resolution) the thickness of fue homogene-ous surface layer varíes from approximately 100 m in February to only 20 m in september, for an accuracy of loK in the temperature deterrnination.

Sujets

• Advanced Very High Resolution Radiometer
• XBT
• Temperatura
• Température

Informations

• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 1999
• Nombre de lectures: 12
• Langue: Español

Extrait

Revista de Teledetección. 1999
Asignación de profundidad significativa a las
observaciones remotas de la temperatura
superficial del mar
J. Pérez-Marrero*, A. Cianca*, R. Santana*, E. Pérez-Martell**, M.J. Rueda* y O. Llinás**
[e-mail]
* Instituto Canario de Ciencias Marinas. Telde, Gran Canaria.
** Departamento de Física. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria


RESUMEN ABSTRACT
Se asigna una profundidad efectiva para las medi- Using a 11 years time series of monthly mean
das de temperatura superficial del mar obtenida AVHRR sea surface temperatures and a compara-
mediante AVHRR en aguas del Atlántico Centro- ble time series of XBT data for Central Eastem
Oriental. Las distribuciones espaciales de tempera- Atlantic, a representative depth is assigned to
tura a cierta profundidad puede definirse por satéli- satellite measurements. At mesoscale (1 degree,
te. En la mesoescala (l° mes) y para una precisión month resolution) the thickness of fue homogene-
absoluta de 1ºK. se encuentra que el espesor de la ous surface layer varíes from approximately 100 m
capa homogénea varia entre unos 100 m en febrero in February to only 20 m in september, for an
aproximadamente 20m de septiembre. accuracy of loK in the temperature deterrnination.

PALABRAS CLAVE: AVHRR, XBT, temperatu- KEY WORDS: AVHRR, XBT, temperature,
ra, Atlántico Centro-Oriental, capa homogénea. Central Eastem Atlantic, homogenous layer.




dad a partir de los datos de satélite, haciendo uso INTRODUCCION
de información detallada de las condiciones hidro-
La temperatura superficial del mar determinada gráficas reales de la columna de agua superficial
mediante sensores remotos ha demostrado ser uno (0-200 m). La resolución espacial que ofrecen los
de los parámetros geofísicos mas importantes entre sensores remotos va a permitir utilizarlos para
los que se determinan usando técnicas de telede- estimar las distribuciones, en la columna de agua,
tección, debido fundamentalmente a su alta cober- de múltiples parámetros condicionados por la
tura espacial y temporal, que permite abordar el temperatura.
estudio de fenómenos oceánico s de alta frecuencia Siempre que se verifique una buena correlación
con una muy alta densidad de muestreo. La mayor entre las temperaturas estimadas mediante satélite
limitación de esta técnica estriba en que en rigor y las observadas in situ, podemos definir la pro-
sólo es representativa de una capa extremadamente fundidad significativamente representada por las
delgada, de dimensiones moleculares, denominada observaciones remotas como: el espesor de la capa
capa de piel del océano cuya emisión en onda larga vertical homogénea que queda representada por la
da lugar, tras el oportuno tratamiento (calibración temperatura superficial; esto es que difiere menos
radiométrica y corrección atmosférica) a los mapas de una cierta cantidad e con respecto a la tempera-
de temperatura superficial del mar. Esta película tura superficial. Por su parte el error asociado a
sufre continuamente procesos de generación des- esta estimación es una función de la resolución y
trucción, a la vez que funciona como interfase en de la precisión del sensor.
el intercambio de calor entre la atmósfera y el La determinación de la profundidad representada
océano. junto con el grado de precisión con el que se puede
En general podemos considerar que la tempera- estimar son el objetivo de este trabajo. El problema
tura teledetectada es representativa de una capa se aborda mediante el uso conjunto de datos de
superficial bien mezclada, de propiedades físicas temperatura superficial del mar a partir del sensor
bastante homogéneas debido a los fenómenos de AVHRR, utilizando un algoritmo tipo split win-
mezcla turbulenta impulsados básicamente por el dow; y de perfiles de temperatura medidos in situ
oleaje y los procesos convectivos; si bien en la utilizando XBT (batitermógrafos desechables) que
capa mas superficial se dan a menudo efectos de conforman la verdad del terreno. En el estudio se
acumulación o defecto térmico debido a procesos presentan algunos resultados a mesoescala. a partir
rápidos de intercambio de calor con la atmósfera. de observaciones mensuales sobre una cuadrícula
En este trabajo se aborda el problema de la esti- de aproximadamente 110x110 km (1ºxlº).
mación de la temperatura marina a cierta profundi-
Nº 12 – Diciembre 1999 1 de 3 J. Pérez-Marrero, A. Cianca, R. Santana, E. Pérez-Martel, M.J. Rueda y O. Llinás
El análisis de densidad espectral de la serie de 11 MATERIAL Y METODO
años de temperatura mesoescalar muestra clara-
Datos de satélite: consiste en una serie global mente que la señal con periodo entre 11 y 13 me-
de 11 años (1985-1995) de temperatura media ses es la de mayor importancia, tanto en aguas
mensual a partir del sensor AVHRR, proporciona- oceánicas como en las que están influidas por el
da por el programa Ocean Pathfinder conjuntamen- afloramiento. En el primer caso se le puede atribuir
te desarrollado por NOAA y NASA. Se emplearon aproximadamente el 60% de la varianza total de la
algoritmos MCSST (Rao, 1992) que mejor se serie, mientras que en aguas de la costa norocci-
ajustan respecto a un conjunto de boyas derivantes dental africana, en las que el fenómeno de upwe-
que miden la temperatura aproximadamente a 1 m lling está presente durante todo el año, el porcenta-
de profundidad por todo el océano (McClain et al., je de varianza explicado está en tomo al 34% (Pé-
1985; Reynolds, 1991). Los datos originales con rez-Marrero, 1998).
una resolución espacial de 0.20° latitud x 0.200 de
longitud se promediaron para obtener valores que Precisión de la estimación MCSST
corresponden a 1° latitud por 1 ° longitud por mes
para toda la serie. Se extrajeron de ésta valores La estimación de la temperatura mediante el
entre Gran Canaria y la costa noroccidental africa- AVHRR a la escala anual presenta un importante
na, englobando por tanto dos ambientes diferentes grado de correlación lineal con la que se obtiene de
2desde el punto de vista oceanográfico: aguas oceá- los XBT en superficie T r =0.98234, que se 0m
nicas próximas a las islas yaguas donde dominan mantiene por encima de 0.98 hasta los 12 m
los efectos del afloramiento costero próximas a aproximadamente. En cuanto a la diferencia media
África. entre la temperaturas estimada por el AVHRR y
T es de 0.25°C (0.26°C con respecto a T ) man-0m 5m
Perfiles de temperatura in situ: En este caso teniendose por debajo de 0.5ºC hasta profundida-
corresponden a un transepto de 10 estaciones XBT des del orden de 30m.
que se realizó desde el Buque Hospital Esperanza En el patrón anual la diferencia cuadrática media
del Mar mensualmente durante 8 años (1988- entre T y T es de 0.08°C con un coeficiente de 0m 5m
21995), cubriendo desde el paralelo 28°N al 26ºN regresión lineal entre ambas medidas r =0.99916.
sobre la longitud de 15°15' W (Llinás et al, 1996). Esta variabilidad está asociada a los procesos rá-
Los datos correspondientes a cada grado latitudinal pidos de intercambio de calor a través de la inter-
se promediaron para obtener una serie temporal fase
mesoescalar comparable a la MCSST anterior (l°,- (La diferencia media entre T y T es de 0m 10m
2mes). 0.1478°C (r =0.99825) )y es, a la escala tratada,
El sistema perfilador de temperatura XBT opera inferior al error medio de la estimación satelital.
básicamente como un termistor en caída libre con En consecuencia la precisión absoluta con la que
un tiempo de respuesta característico de 0.63 s, lo se puede estimar la temperatura de la columna de
que equivale a una profundidad para el primer dato agua (T ) utilizando el sensor AVHRR es de 0.5 5m
de calidad de unos 4.08 m si se asume una veloci- K.
dad de caída constante de 6.31 m S-1 (Bodeus y
Krause, 1993). Así es que los datos obtenidos a Profundidad de la capa superficial:
profundidades menores deben tomarse con precau-
ción. La profundidad de la capa homogénea superfi-
cial se ha definido como aquella en que las dife-
Patrones estacionales: se calcularon los años rencias térmicas respecto de la temperatura super-
promedio, o años típicos, de mesoescala a partir de ficial se mantienen por debajo de 1K (Houghton,
cada una de las series temporales de temperatura. 1991). Utilizando por ejemplo un valor para e de
Con esto se cancelan los variaciones de alta fre- 0.5°K, obtenemos la profundidad representada por
cuencia que se atribuyen a: la diferente naturaleza la observación satelital con un error menor que 1K,
de los dos tipos de muestreo, las diferencias en la (Figura 1) . Esto es una precisión mas que acepta-
cobertura temporal a menor escala ya la presencia ble para muchos procesos oceanográficos condi