Vehículo Aéreo no Tripulado para Medición de Flujos Atmosféricos

Abstract

Este proyecto fue motivado por la creciente preocupación mundial sobre las emisiones causadas por el hombre y su posible impacto en el ciclo del carbono, calentamiento global y el cambio climático. El intercambio de carbono con la atmósfera ocurre dentro de la capa límite planetaria, y está dominado principalmente por la turbulencia. Por ende, la medición de este !ujo requiere instrumentación capaz de medir vientos en tres dimensiones, y de otros equipos para la cuanti"cación la concentración de dióxido de carbono. La primera etapa, la cual se describe en este documento, tuvo el objetivo de demostrar la factibilidad del uso de un anemómetro sónico a bordo de una aeronave no tripulada para la medición de turbulencia atmosférica. Para esto, se hizo un análisis de las limitaciones y capacidades de los sistemas anemométricos existentes, se diseñó un aeroplano no tripulado capaz de llevar un anemómetro sónico y se realizaron experimentos de campo. Los experimentos revelaron que el sistema puede medir !uctuaciones de viento, no obstante la !uctuación vertical fue mayor que la de la estación terrestre. Esto motivó el desarrollo de un modelo computacional de la aeronave a "n de cuanti"car la perturbación del avión en las mediciones. Un análisis estocástico reveló una exactitud por el orden de ±0.11 m/s. La mayor fuente de error provino del sistema de mediciones inerciales. En posteriores etapas se instalará un analizador de gases para la estimación del !ujo de CO2 basado en el cálculo de covarianzas de Eddy. Este trabajo fue previamente publicado en el trabajo de tesis llamado "Unmanned Aerial Platform for Atmospheric Flux Measurements" como requerimiento de trabajo de graduación del programa de Maestría en "Ciencias de la Ingeniería" de Purdue University.