SENSORES REMOTOS EN EL CESAR

SENSORES REMOTOS EN EL CESAR, ESTABILIDAD ATMOSFERICA Y APLICACIÓN DE LAS ESCALAS ESPACIALES PARA FENOMENOS ATMOSFERICOS EN SUDAMERICA

Raúl Caballero

E-mail:  Ingeracab@Gmail.com

Angie Farfán Gonzalez

E–mail: angief.15@hotmail.com

17/ 09/ 2017            Valledupar – Cesar

Resumen

Los sensores remotos son sistemas y equipos que permiten la recolección de datos e información meteorológica u oceanográfica; a distancia. Se encontraron tres casos puntuales de la utilización de sensores remotos en el departamento del cesar, uno realizado por el IGAC, otro por estudiantes de la universidad nacional y  el tercero por la UNODC. HACER BREVE DESCRIPCION HURACAN MATEW. Estudiando la estabilidad atmosférica en la ciudad de Manizales, se encontró que es ligeramente inestable debido a variables como el brillo solar, movimiento de los vientos y material particulado; además se identificaron como  principales fuenets de contaminación las industrias y el parque automotor.

1.      Introducción

Este trabajo busca hacer una serie de investigaciones que giran en torno al tema de la atmosfera; como primer Item, se busca conocer el concepto de los sensores remotos y aplicaciones en el departamento del cesar, que aunque no han sido muchos, han sido bastante interesantes.

Como segundo Item tenemos que el estudio de la atmosfera es de gran interés por la ciencia; entender los diferentes fenómenos que ocurren en dicha atmosfera, características, ubicación, causas y efectos sobre la superficie terrestre y las  poblaciones; en este trabajo se busca clasificar un fenómeno atmosférico en sudamerica en la escala correspondiente y estudiar sus características y  efectos.

Y como tercer y último Item, conocer un poco más sobre el tema de la estabilidad atmosférica y cómo influye está en la dispersión de contaminantes en el aire; y aplicarlo a una ciudad del mundo, Se escogió la ciudad de Manizales-Colombia; la cual según su topografía, ubicación geográfica, clima e industrialización, tiene zonas con diferentes estabilidades.

2.      Palabras Clave

Escala Espacial, Estabilidad Atmosférica, Sensores Remotos, fenómenos atmosféricos, teledetección.

 

 

3.      DESARROLLO DE LA INVESTIGACION

Sensores remotos

La teledetección está integrada por una serie de técnicas y procesos que permiten obtener una imagen de la superficie terrestre captada por sensores situados en satélites o aviones, zonas terrestres y hasta en el fondo del océano en algunas ocasiones;  y posteriormente tratarla e interpretarla  para finalmente obtener datos e información de la superficie terrestre y de sus cambios. Esta información es de carácter global,  es objetiva, periódica y  digital.

Un sensor remoto se define entonces como un equipo o sistema de detección,  que permite recolectar datos e información (meteorológica, oceanográfica, cubierta vegetal etc.); a distancia, sin estar físicamente presente. Este sistema es empleado desde aeronaves, satélites, aviones etc.

De acuerdo con la plataforma donde se ubique el sensor, se distinguen tres grandes tipos de sistemas de teledetección: terrestre, aéreo, submarino y espacial.

APLICACIÓN DE LOS SENSORES REMOTOS EN EL DEPARTAMENTO DEL CESAR

En el año 2007 el instituto Agustín Codazzi, hizo estudios y actualizaciones de la información geográfica básica digital con cobertura nacional, incluyendo el departamento del cesar.  El Banco Nacional de Imágenes es un proyecto que hace parte de la Política Nacional de Información Geográfica, definida en el borrador de documento CONPES para el fortalecimiento de la Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales. Busca organizar los datos de sensores remotos, provenientes de satélites y sensores aerotransportados con el fin de optimizar la adquisición, producción, distribución y uso de estas fuentes de información, necesarias para la producción de cartográfica bá- sica y temática por parte de las entidades del Estado. De esta manera se contribuye a generar instrumentos de planificación, monitoreo y control de información del territorio. Se realizaron Tres diligencias del proceso de deslinde entre los departamentos. Investigación sobre los aspectos socioeconómicos y catastrales para el deslinde y trabajo de campo. Actualizaciones catastrales en predios urbanos y rurales, en González, pueblo bello, chimicchagua, la paz, astrea, Bosconia, el paso, Manaure.

En el año 2013 Angie López-Duque y  Verónica Botero  hicieron estudios para calcular la Estimación de conflictos de uso de la tierra por la dinámica de cultivo de Palma africana usando sensores remotos en el Cesar. Se evaluó si la dinámica de cultivo de palma en distintas épocas, ha incluido desplazamiento de usos más adecuados de la tierra, ocupación de áreas protegidas, o sustitución de ecosistemas boscosos. Se determinó la ubicación, extensión y crecimiento del área de las plantaciones de palma y los conflictos de uso de la tierra por expansión de su cultivo, con base en análisis espaciales.  se presentan conflictos de tipo social y ambiental  por subutilización de tierras moderadamente fértiles, así como la invasión de áreas de retiros a corrientes hídricas y nacimientos de agua. El estudio se realiza en el departamento del Cesar, facilitado por la disponibilidad y gratuidad de imágenes satelitales en escala adecuada con cobertura nubosa mínima, por el incremento del cultivo de la palma y la falta de estudios sobre los cambios en las coberturas de la tierra por la implementación del mismo

En el año 2014 y 2015 la UNODC. Se realizo un monitoreo  de territorios afectados por cultivos ilícitos en Colombia; donde en varias zonas donde abarcaba algunos municipios del departamento del cesar, monitoreo de cultivos de coca es que aunque el área afectada por cultivos de coca se ha reducido, los territorios no logran liberarse de los fenómenos de ilegalidad. Abordar el esquema censal requeriría, de acuerdo con los planteamientos anteriores, el uso de imágenes de alta resolución espectral y espacial provenientes de sensores remotos; aunque en la actualidad existe oferta de este tipo de imágenes, las posibilidades de toma están limitadas por condiciones de nubosidad. Lo anterior, aunado a la dispersión de los cultivos y al costo de escenas de este tipo de imágenes123, incrementa los costos por hectárea y restringe la implementación de un esquema censal. En este sentido se diseñó una metodología para cubrimiento nacional basada en procesamiento digital de imágenes provenientes de sensores remotos1.

COMO EL ESTUDIO DESDE DIFERENTES ESCALAS ESPACIALES PERMITEN UNA MEJORCOMPRESION DE LOS FENOMENOS ATMOSFERICOS

El Huracán Matthew (2016)

“El huracán Matthew fue la decimocuarta tormenta de la temporada de huracanes en el Atlántico de 2016 y el quinto que alcanza la categoría de huracán. Matthew se convirtió en un poderoso huracán categoría 5 en la escala de huracanes de Saffir-Simpson el 30 de septiembre, para después descender como categoría 4 a su entrada a tierra. Es considerado como el huracán más fuerte que ha afectado el área del Caribe desde el huracán Félix en 2007.

El 22 de septiembre, el Centro Nacional de Huracanes (NHC) anuncio la formación de una onda tropical de baja latitud en el extremo oriental en el Atlántico con posible desarrollo ulterior Propulsada hacia el oeste y, a continuación, hacia el noroeste, en una zona de alta presión al este de las Bermudas, la onda adquirió organización, estableciéndose una gran zona de convección alrededor del centro y convirtiéndose en un ciclón tropical. Se  encontraron vientos de 60 mph (95 km/h). El NHC inicio advertencias sobre la tormenta tropical Matthew a las 15:00 GMT de ese día. Solo unas horas después de la clasificación como tormenta tropical, Matthew se desplazó hacia Santa Lucía y entró en el mar Caribe. Al día siguiente, a pesar de un moderado cizallamiento al sur-oeste, Matthew se convirtió en un huracán categoría 1 de la escala Saffir-Simpson el 29 de septiembre. Dos días después, Matthew alcanzó la categoría 4. Matthew fue considerado como el huracán más fuerte de la temporada.” (Vanguardia, 2016)

Aplicación de la escala espacial

Macroescala (2000 km – 10000 km) Costa Caribe :

Comprende el tiempo en que los estudios realizados a la tormenta tropical se convierte en Huracan. Es decir desde que se formó al sureste de las islas de Barlovento, al este del Mar Caribe.El pasado jueves, antes de ser declarado huracán, Matthew ganaba intensidad al sur de Puerto Rico al subir sus vientos máximos sostenidos a 110 kilómetros por hora. Precisamente en este país fue donde adoptó la condición de huracán, convirtiéndose en el quinto de la temporada en el Atlántico, tras alcanzar unos vientos máximos de 120 kilómetros por hora. Además, en su avance por el Caribe Central, cuando se encontraba a 120 kilómetros al norte de Punta Gallinas (Colombia) y a 750 kilómetros al sureste de Kingston (Jamaica), aumentó de categoría, pasando de la dos, que se considera que puede causar un daño «moderado», a la tres e incluso hasta la cuatro, que ya habla de daño «extremo», tal como establece la escala Saffir-Simpson. Con este aumento de nivel, además de a Colombia y Jamaica, también amenazó con su paso a Haití y Cuba. Este último, ante la intensificación del huracán, estableció una seria de medidas preventivas para las provincias desde Camagüey —la más oriental del centro del país— hasta Guantánamo.

Pero la amenaza a estos países en el paso de Matthew por ellos aumentó, cuando el huracán alcanzó el máximo nivel posible en la escala Saffir-Simpson,.,un nivel 5, que puede causar daños «catastróficos». Además, el Centro Nacional de Huracanes de Estados Unidos (NHC) consideró que se trata del huracán «más potente» que sufre al Atlántico desde Félix, que causó unos 130 muertos a su paso por Nicaragua en 2007.

Mesoescala (2 km – 200 km) Guajira, Region Caribe Colombiana: Justo en su paso cerca de la costa caribe de Colombia, el huracán se intensificó a Categoría 5. Una persona falleció en la península de La Guajira en el municipio de Uribia a causa de una corriente de agua provocada por fuertes lluvias. ^]El fenómeno natural ocasionó serias inundaciones, arroyos y oleajes. El fenómeno también causó que se tuvieran que evacuar varios pueblos, quedando en su mayoría abandonados.

Se confirmó la presencia en algunos sectores de la alta Guajira, de vientos entre 80 y 90 kilómetros por hora desde el Cabo de la Vela hasta Punta Gallinas, y también se han registrado lluvias entre moderadas y fuertes.

Microescala (2m – 2 km):

De acuerdo con el reporte oficial, el huracán dejó 6 viviendas averiadas en 1 corregimiento del municipio de Uribia, en La Guajira da do a los fuertes vientos (115 km/hr) producto de la tormenta tropical .

3. LA CIUDAD DE MANIZALES COLOMBIA

Imagen 1. Localización de Manizales en Colombia

En Colombia los estudios de aire no han sido de interés por parte del gobierno y las organizaciones ambientales. En Manizales se planteó e implemento en el año 2000 un estudio denominado “calidad de aire en Manizales, propuesta para una red de monitoreo” en donde se dispusieron 6 estaciones de monitoreo localizadas en sitios estratégicos, que identificaban agentes contaminantes como  dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, ozono troposférico, partículas suspendidas totales y demás contaminantes.

Manizales se encuentra localizado en la ecoregion andina, del eje cafetero, cerca del Nevado del Ruiz.  Posee alrededor de 398.874 habitantes, un área de 5.416 Ha; la ciudad está ubicada a media ladera sobre la vertiente de la cordillera central a una altura de 2.150 msnm. Presenta temperaturas entre los 4 y 24 °C, precipitaciones entre 1600 y 2699 mm/año. Su régimen de lluvias esta entre marzo y mayo; y septiembre y noviembre. 

De acuerdo a las estaciones de monitoreo que posee COORPOCALDAS, en Manizales la principal fuente de contaminación de material particulado es el parque automotor, donde los vehículos  poseen procesos de combustión con déficit de oxígeno; además de que se encuentran en vías de baja sección transversal y pendientes de 7%. Sumado que la edificación en el centro de la ciudad no  permite la dispersión correcta de los contaminantes en el aire. En cuanto al sector industrial representa una fuente de contaminación del aire, debido a las industrias pesadas que generan olores, ruidos, y vibraciones;  además estas industrian producen emisiones de dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono.

Según la empresa Mazda en Manizales existe un incremento de monóxido de carbono hasta en un 75%, de hidrocarburos hasta en un 130% y de partículas hasta 50%. Se presenta contaminación atmosférica causada por las emisiones de fuentes móviles (diésel y gasolina). El gas natural es la principal fuente de combustible utilizado en la ciudad, y es lo que ha contribuido a la recuperación ambiental y generad0 un equilibrio, porque es un combustible limpio.

Mediante la estabilidad atmosférica se determina el nivel de dispersión de los contaminantes en el aire y cómo influyen las fuerzas que actúan sobre el desplazamiento de un contaminante analizado. La determinación de la estabilidad atmosférica en Manizales, con sus frecuencias, depende de la radiación o brillo solar, y de la velocidad del viento.

La dirección y velocidad del viento; el viento actúa como un factor de transporte y control de la dispersión de contaminantes atmosféricos como el material particulado. La dirección del viento establece la orientación en la cual se transportan y difunden los contaminantes en el aire. Estas variables son de importancia en el análisis de posibles fuentes de contaminación atmosférica en una determinada zona, y también pueden ser útiles en la determinación de las condiciones de estabilidad atmosférica y el grado en el cual se podrían estar dispersando contaminantes como el material particulado en el aire.

En la ciudad de Manizales; las corrientes de los vientos están afectadas por características naturales como la localización en la parte alta de la cordillera central; Está cercada por la microcuenca de la quebrada olivares, y al sur por la cuenca del rio Chinchina. La ciudad presentar barreras artificiales como  edificios y viviendas (los cuales son determinantes en la procedencia  y destino de los contaminantes mezclados en las corrientes de aire) por ende se concluye que según la rosa de viento;  dichos vientos soplan en todas las direcciones.

La radiación solar,  esta variable y la velocidad del viento, determinan la estabilidad de la atmósfera y, por lo tanto, la dispersión de contaminantes como el material particulado. En una atmósfera estable, los contaminantes presentarán baja dispersión y, como consecuencia, la concentración de estos aumentará. La radiación solar se da durante 12 horas en el día, todo el año, representa un  total de 4380 horas, la radiación entonces puede ser fuerte, moderada, débil, o la que ocurre en la noche.

Cuando la  atmosfera es estable o inestable, se determinan por la capacidad de dispersión o dilución de los contaminantes en la baja atmósfera. Siendo la radiación y la velocidad del viento determinantes en las categorías de Pasquill que van desde la A (Extremadamente inestable) hasta la F (Extremadamente estable) (Santa Cruz et al., 2000; Zoras et al, 2006; Moragues et al., 2012). A las condiciones de Manizales le corresponde la categoría C. Esta se encuentra definida por la radiación solar promedio inferior a 350 W/m2 y la velocidad del viento promedio de 0 a 0.8 m/s

Figura 1. Esquema conceptual de la estabilidad atmosférica en Manizales.

Entonces la estabilidad atmosférica de la ciudad es ligeramente inestable  mediante la distribución de los niveles de PM10 respecto a la radiación solar y la velocidad viento. Esta última variable meteorológica, a pesar de presentar valores bajos (promedio) en la ciudad, está sujeta a una dinámica diurna y nocturna diferente debido al cambio de dirección predominante del viento del día a la noche.

También tomando como referencia las características topográficas del área en la cual se encuentra ubicada la ciudad, por las

elevaciones y depresiones se cuenta con una gama de estabilidades que varían desde muy inestable (categoría a) hasta ligeramente inestable (categoría c).  Basados en datos de brillo solar y de la velocidad del viento, en  Manizales no se presenta estabilidad neutra, pero la ciudad presenta días nublados con niveles bajos de nubosidad que son condiciones de estabilidad neutra.

Conclusión

Con el estudio de los fenómenos atraves de las diferentes escalas espaciales obtenemos como resultado que podemos analizar desde el origen, dimensión, estado y trayecto del huracán por las costas del caribe en su evolución hasta los daños ocasionados por el mismo en un área de estudio menor para poder comprender su comportamiento de una manera más amplia dado que es imposible entender un fenómeno de tal magnitud sin observarle desde una escala mucho mayor al mismo con el fin de obtener datos  de su estado.

Sin embargo es posible valerse de los avances tecnológicos que permiten la obtención de datos atraves de sensores que facilitan el acceso a la información y establecen una nueva perspectiva para comprender de manera mas exacta un fenómeno determinado.

Bibliografía 

·         JAIME HERNAN BUITRAGO ARANGO. APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AIRE DE MANIZALES. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES. Manizales 2003

·         EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN EL AIRE AMBIENTE DE MANIZALES POR COPs YPM10.  JOHANA DE LA PAZ CORTÉS ARAÚJO.  Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales. Manizales, Colombia. Año 2013

·         LA ESCALA GEOGRÁFICA COMO CONCEPTO INTEGRADOR EN LA COMPRENSIÓN DE PROBLEMAS SOCIO-AMBIENTALES ScienceDirect (Leopoldo Galicia, 2016)

·         Matthew, el huracán más fuerte del Atlántico desde 2007, es degradado a categoría 4 (BBC Mundo News, 2016)

·         CENTRO NACIONAL DE HURACANES (Abc, 2016)

·         “Que Son los Sensores Remotos”Universidad Nacional Ebiblioteca, 2014

·         Revistas Unal, Estimación de conflictos de uso de la tierra por la dinámica de cultivo de Palma africana usando sensores remotos en el Cesar, Colombia (Angie Lopez, 2013)