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Sitio de LLAMA: Caracterización de Alto Chorrillo F. A. Bareilles 1,2 , R. Morras 1,2 , F. P. Hauscarriaga 1 & E. M. Arnal 1,2 (1) Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR-CONICET) (2) Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas - UNLP 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.5 1 1.5 2 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: January (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: February (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: March (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: April (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: May (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: June (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 2 4 6 8 10 12 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: July (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 2 4 6 8 10 12 14 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: August (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: September (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 2 4 6 8 10 12 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: October (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: November (all years) [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: December (all years) [email protected] Resumen Presentamos resumidamente el trabajo llevado a cabo para caracterizar el sitio (de- nominado Alto Chorrillo) donde se construirá LLAMA. Éste se encuentra a 4813 m sobre el nivel del mar y a unos 16 Km de la localidad de San Antonio de los Cobres, provincia de Salta. Se muestra también una comparación con el sitio donde esta em- plazado el radiotelescopio APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) distante unos 186 Km. 1 Introducción A fines de 2002 el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) comen- zó una campaña de caracterización de sitios en el territorio nacional con el objetivo de ubicar lugares para el posible emplazamiento de un telescopio milimétrico-submilimétrico (ver [4]). Ésta se extendió hasta finales de 2008 cuando empieza a tomar forma el proyecto LLAMA (Long Latin American Millimeter Array). LLAMA impone la fuerte condición de una linea de base E-O de al menos 100 Km entre ALMA (Atacama Large Millimeter Array) y el sitio candidato. Este nuevo marco obligó a una revisión de los trabajos previos y una nueva exploración de sitios, utilizando imágenes meteoroló- gicas satelitales para definir nuevos sitios candidatos a albergar tal tipo de instrumento. Producto de ese análisis es la elección de Alto Chorrillo (ver figura 1 y 2), donde en julio de 2009 se instaló, a metros de su cumbre, el radiómetro Tip- per. En mayo de 2011 se instaló también una robusta estación meteorológica (ver [1]) adquirida por el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias de la Atmósfera (IAG) de la Universidad de San Pablo, Brasil. La base de datos meteorológicos disponible es, al momento, apenas superior a un año. Por tal motivo, se procedió a comparar los datos existentes con los obte- nidos en forma simultánea en el sitio del radiotelescopio APEX (Atacama Pathfinder EXperiment), en los Llanos de Chajnantor, al norte de Chile y distante unos 186 Km en dirección Noroeste del sitio de LLAMA. Dicho si- tio cuenta con una base de datos meteorológicos muy extensa en el tiempo. 43 Km 130 Km Alto Chorrillo 186 Km Macón Chajnantor Alto Chorrillo Paranal (ALMA - APEX) (LLAMA) Figura 1: Ubicación de Alto Chorrillo (LLAMA) en el Noroeste Argentino (NOA). Figura 2: Equipamiento actual en el sitio de LLAMA 2 Datos Meteorológicos En este trabajo se presentan los datos obtenidos en la estación instalada en Alto Chorrillo (LLAMA) y una estación en el Llano de Chajnantor (APEX). En todos los casos, el tiempo está expresado en hora local argentina (GMT- 3). 2.1 Presión Atmosférica En la figura 3 podemos ver los registros de presión atmosférica para LLA- MA (4813 m sobre el nivel del mar) y APEX (5104 m sobre el nivel del mar). La diferencia de presión se debe a la diferencia de altura (291 m). Utilizando la ecuación altimétrica, la diferencia de altura z viene dada por: z = α ln(P 0 /P 1 ), donde P 0 y P 1 son las presiones de ambos sitios y α 8430 m. De esta forma obtenemos P 0 /P 1 =1.035, que está en buen acuerdo con los registros. 540 545 550 555 560 565 570 575 580 05/11 07/11 09/11 11/11 01/12 03/12 05/12 07/12 09/12 [hPa] month/year Pressure [email protected] APEX LLAMA Figura 3: Registro de presión atmosférica simultaneo para APEX y LLAMA 2.2 Temperatura En la figura 4 se presentan los registros simultáneos de temperatura. Se obtu- vo una amplitud térmica diaria media de 11.4 C en LLAMA y de 9.7 C en APEX. Esta diferencia de 1.7 C en las amplitudes podría explicarse de dos maneras distintas: a) por la diferencia en el contenido de vapor de agua en el aire entre los dos sitios, lo cual no es lo que reflejan los datos de hume- dad relativa (figura 9), y b) por una posible ineficiencia en el blindaje contra la radiación solar, elemento que se reemplazará a futuro. En la siguiente tabla se resumen las datos de temperatura: Temperatura [ C ] Sitio Máxima Mínima Media Amplitud APEX 10.4 -19.6 -3.9 9.7 LLAMA 16.7 -15.8 -0.4 11.4 -15 -10 -5 0 5 10 05/11 07/11 09/11 11/11 01/12 03/12 05/12 07/12 09/12 [°C] month/year Average Daily Temperature [email protected] APEX LLAMA Figura 4: Temperatura media diaria. 2.3 Velocidad del Viento Aunque no hemos incluido un gráfico con la correlación temporal del vien- to, al igual que el resto de las variables meteorológicas la correlación entre ambos sitios es muy alta. La figura 5 muestra la intensidad y dirección del viento: podemos observar que sopla predominantemente del Oeste (W) y el valor más esperable es de alrededor de 3.6 m/s. La figura 6 presenta el histograma y la función de distribución acumulativa para todo el período de toma de datos. Wind Speed [m/s] [email protected] 25 20 15 10 5 0 5 10 10 5 0 5 10 N E W S Figura 5: Velocidad del viento en m/s. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] Wind Speed [m/s] Wind Speed: Cumulative Function and Histogram - APEX [email protected] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] Wind Speed [m/s] Wind Speed: Cumulative Function and Histogram - LLAMA [email protected] Figura 6: Velocidad del Viento: Función acumulativa e histograma para ambos sitios. La linea roja en 15 m/s (54 Km/h) señala el limite de operatividad para antenas del tipo APEX o ALMA (esquina inferior derecha). La siguiente tabla resume los datos estadísticamente relevantes de la velo- cidad del viento. Velocidad del Viento Sitio Media Moda tiempo < N de [m/s] [m/s] 15 m/s [ %] Medidas APEX 5.9 5.4 98.3 583310 LLAMA 6.8 3.6 95.7 646234 2.4 Humedad Relativa El instrumento utilizado (41382VC) tiene una precisión de ±2%, y una esta- bilidad superior al ±1% por año. En la figura 9 (al pie del póster) se muestran los dos registros temporales completos. Se aprecia una muy buena correla- ción temporal, siendo la humedad relativa ambiente en LLAMA ligeramente inferior a la de APEX. 3 Opacidad Atmosférica a 210 GHz La opacidad atmosférica está siendo monitoreada en forma continua desde julio de 2009. En la figura 7 se representan los valores de opacidad obtenidos por cuartiles, para cada mes del año y para todo el período en el que se han tomado datos (2009-2012). Detalles del instrumental e información sobre la determinación de opacidades pueden verse en [2] y [3]. La figura 8 podemos muestra que en el periodo otoño - invierno el sitio de LLAMA permite operar en el rango submilimétrico un 85 % del tiempo. 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 January February March April May June July August September October November December 210 GHz Opacity LLAMA Site: Alto Chorrillo [email protected] 1st Quantil Median 3rd Quantil Figura 7: Datos obtenidos entre julio de 2009 y julio de 2012. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cumulative Distribution Function [%] Histogram [%] τ 0 Cumulative Function and Histogram for τ 0 at 210 GHz Alto Chorrillo: autumn - winter [email protected] Figura 8: Datos de opacidad atmosférica registrados en otoño e invierno para todo el período. En la parte superior del póster se presentan los histogramas y funciones de distribución integrados para cada mes del año. 4 Conclusiones Alto Chorrillo es un sitio alto y seco con buenas condiciones para alojar LLAMA. Las condiciones meteorológicas son similares a las reinantes en los Llanos de Chajnantor, existiendo una fuerte correlación entre ambos sitios. Referencias [1] Bareilles, F. A.; Morras, R.; Hauscarriaga, F. P.; Guarrera, L.; Arnal, E. M. & Lepine, J. R. D. 2011, BAAA, 54, 427-430 [2]Bareilles, F. A.; Morras, R.; Hauscarriaga, F. P.; Olalde, J. C.; Guarrera, L. & Arnal, E. M. 2010, BAAA, 53, 199-202 [3]Bareilles, F. A.; Morras, R.; Olalde, J. C.; Hauscarriaga, F. P. & Arnal, E. M. 2007, BAAA, 50, 329-332 [4]Bareilles F. A., Morras R., Olalde J. C., Hauscarriaga F. P. & Arnal E. M. 2005. BAAA, 48, 480-484 0 20 40 60 80 100 01/07/11 01/09/11 01/11/11 01/01/12 01/03/12 01/05/12 01/07/12 [%] day/month/year Relative Humidity [email protected] APEX LLAMA Figura 9: Registro de humedad relativa ambiente en APEX y LLAMA.

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Sitio de LLAMA: Caracterización de Alto ChorrilloF. A. Bareilles1,2, R. Morras1,2, F. P. Hauscarriaga1 & E. M. Arnal1,2

(1) Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR-CONICET)(2) Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas - UNLP

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ResumenPresentamos resumidamente el trabajo llevado a cabo para caracterizar el sitio (de-nominado Alto Chorrillo) donde se construirá LLAMA. Éste se encuentra a 4813 msobre el nivel del mar y a unos 16 Km de la localidad de San Antonio de los Cobres,provincia de Salta. Se muestra también una comparación con el sitio donde esta em-plazado el radiotelescopio APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) distante unos 186Km.

1 Introducción

A fines de 2002 el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) comen-zó una campaña de caracterización de sitios en el territorio nacional con elobjetivo de ubicar lugares para el posible emplazamiento de un telescopiomilimétrico-submilimétrico (ver [4]). Ésta se extendió hasta finales de 2008cuando empieza a tomar forma el proyecto LLAMA (Long Latin American

Millimeter Array). LLAMA impone la fuerte condición de una linea de baseE-O de al menos 100 Km entre ALMA (Atacama Large Millimeter Array)y el sitio candidato. Este nuevo marco obligó a una revisión de los trabajosprevios y una nueva exploración de sitios, utilizando imágenes meteoroló-gicas satelitales para definir nuevos sitios candidatos a albergar tal tipo deinstrumento.Producto de ese análisis es la elección de Alto Chorrillo (ver figura 1 y 2),

donde en julio de 2009 se instaló, a metros de su cumbre, el radiómetro Tip-per. En mayo de 2011 se instaló también una robusta estación meteorológica(ver [1]) adquirida por el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias dela Atmósfera (IAG) de la Universidad de San Pablo, Brasil. La base de datosmeteorológicos disponible es, al momento, apenas superior a un año.Por tal motivo, se procedió a comparar los datos existentes con los obte-

nidos en forma simultánea en el sitio del radiotelescopio APEX (AtacamaPathfinder EXperiment), en los Llanos de Chajnantor, al norte de Chile ydistante unos 186 Km en dirección Noroeste del sitio de LLAMA. Dicho si-tio cuenta con una base de datos meteorológicos muy extensa en el tiempo.

43 Km

130 Km Alto Chorrillo

186 Km

Macón

Chajnantor

Alto Chorrillo

Paranal

(ALMA − APEX)

(LLAMA)

Figura 1: Ubicación de Alto Chorrillo (LLAMA) en el Noroeste Argentino (NOA).

Figura 2: Equipamiento actual en el sitio de LLAMA

2 Datos Meteorológicos

En este trabajo se presentan los datos obtenidos en la estación instalada enAlto Chorrillo (LLAMA) y una estación en el Llano de Chajnantor (APEX).En todos los casos, el tiempo está expresado en hora local argentina (GMT-

3).

2.1 Presión Atmosférica

En la figura 3 podemos ver los registros de presión atmosférica para LLA-

MA (4813 m sobre el nivel del mar) y APEX (5104 m sobre el nivel delmar). La diferencia de presión se debe a la diferencia de altura (291 m).

Utilizando la ecuación altimétrica, la diferencia de altura z viene dada por:z = α ∗ ln(P0/P1), donde P0 y P1 son las presiones de ambos sitios yα ≃ 8430 m. De esta forma obtenemos P0/P1 = 1.035, que está en buenacuerdo con los registros.

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560

565

570

575

580

05/11 07/11 09/11 11/11 01/12 03/12 05/12 07/12 09/12[h

Pa]

month/year

Pressure

[email protected]

APEX LLAMA

Figura 3: Registro de presión atmosférica simultaneo para APEX y LLAMA

2.2 Temperatura

En la figura 4 se presentan los registros simultáneos de temperatura. Se obtu-vo una amplitud térmica diaria media de∼ 11.4◦C en LLAMA y de∼ 9.7◦Cen APEX. Esta diferencia de 1.7◦C en las amplitudes podría explicarse dedos maneras distintas: a) por la diferencia en el contenido de vapor de aguaen el aire entre los dos sitios, lo cual no es lo que reflejan los datos de hume-dad relativa (figura 9), y b) por una posible ineficiencia en el blindaje contrala radiación solar, elemento que se reemplazará a futuro.En la siguiente tabla se resumen las datos de temperatura:

Temperatura [◦C]Sitio Máxima Mínima Media AmplitudAPEX 10.4 -19.6 -3.9 9.7LLAMA 16.7 -15.8 -0.4 11.4

−15

−10

−5

0

5

10

05/11 07/11 09/11 11/11 01/12 03/12 05/12 07/12 09/12

[°C

]

month/year

Average Daily Temperature

[email protected]

APEXLLAMA

Figura 4: Temperatura media diaria.

2.3 Velocidad del Viento

Aunque no hemos incluido un gráfico con la correlación temporal del vien-to, al igual que el resto de las variables meteorológicas la correlación entreambos sitios es muy alta.La figura 5 muestra la intensidad y dirección del viento: podemos observar

que sopla predominantemente del Oeste (W) y el valor más esperable es dealrededor de 3.6 m/s.La figura 6 presenta el histograma y la función de distribución acumulativa

para todo el período de toma de datos.

Wind Speed [m/s]

[email protected]

25 20 15 10 5 0 5 10

10

5

0

5

10N

EW

S

Figura 5: Velocidad del viento en m/s.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 0

2

4

6

8

10

12

Cum

ula

tive D

istr

ibution F

unction [%

]

His

togra

m [%

]

Wind Speed [m/s]

Wind Speed: Cumulative Function and Histogram − APEX

[email protected] 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 0

2

4

6

8

10

12

Cum

ula

tive D

istr

ibution F

unction [%

]

His

togra

m [%

]

Wind Speed [m/s]

Wind Speed: Cumulative Function and Histogram − LLAMA

[email protected]

Figura 6: Velocidad del Viento: Función acumulativa e histograma para ambos sitios. La

linea roja en 15 m/s (54 Km/h) señala el limite de operatividad para antenas del tipo APEX

o ALMA (esquina inferior derecha).

La siguiente tabla resume los datos estadísticamente relevantes de la velo-cidad del viento.

Velocidad del VientoSitio Media Moda tiempo < N◦ de

[m/s] [m/s] 15 m/s [%] MedidasAPEX 5.9 5.4 98.3 583310LLAMA 6.8 3.6 95.7 646234

2.4 Humedad Relativa

El instrumento utilizado (41382VC) tiene una precisión de±2%, y una esta-bilidad superior al±1% por año. En la figura 9 (al pie del póster) se muestranlos dos registros temporales completos. Se aprecia una muy buena correla-ción temporal, siendo la humedad relativa ambiente en LLAMA ligeramenteinferior a la de APEX.

3 Opacidad Atmosférica a 210 GHz

La opacidad atmosférica está siendo monitoreada en forma continua desdejulio de 2009. En la figura 7 se representan los valores de opacidad obtenidospor cuartiles, para cada mes del año y para todo el período en el que se hantomado datos (2009-2012). Detalles del instrumental e información sobre ladeterminación de opacidades pueden verse en [2] y [3]. La figura 8 podemosmuestra que en el periodo otoño - invierno el sitio de LLAMA permite operaren el rango submilimétrico un 85% del tiempo.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

January February March April May June July August September October November December

210 G

Hz O

pacity

LLAMA Site: Alto Chorrillo

[email protected]

1st QuantilMedian

3rd Quantil

Figura 7: Datos obtenidos entre julio de 2009 y julio de 2012.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Cum

ula

tive D

istr

ibution F

unction [%

]

His

togra

m [%

]

τ0

Cumulative Function and Histogram for τ0 at 210 GHzAlto Chorrillo: autumn − winter

[email protected]

Figura 8: Datos de opacidad atmosférica registrados en otoño e invierno para todo el

período.

En la parte superior del póster se presentan los histogramas y funciones dedistribución integrados para cada mes del año.

4 Conclusiones

Alto Chorrillo es un sitio alto y seco con buenas condiciones para alojarLLAMA. Las condiciones meteorológicas son similares a las reinantes en losLlanos de Chajnantor, existiendo una fuerte correlación entre ambos sitios.

Referencias

[1] Bareilles, F. A.; Morras, R.; Hauscarriaga, F. P.; Guarrera, L.; Arnal, E. M. & Lepine,J. R. D. 2011, BAAA, 54, 427-430

[2] Bareilles, F. A.; Morras, R.; Hauscarriaga, F. P.; Olalde, J. C.; Guarrera, L. & Arnal,E. M. 2010, BAAA, 53, 199-202

[3] Bareilles, F. A.; Morras, R.; Olalde, J. C.; Hauscarriaga, F. P. & Arnal, E. M. 2007,BAAA, 50, 329-332

[4] Bareilles F. A., Morras R., Olalde J. C., Hauscarriaga F. P. & Arnal E. M. 2005.

BAAA, 48, 480-484

0

20

40

60

80

100

01/07/11 01/09/11 01/11/11 01/01/12 01/03/12 01/05/12 01/07/12

[%]

day/month/year

Relative Humidity

[email protected]

APEX LLAMA

Figura 9: Registro de humedad relativa ambiente en APEX y LLAMA.