El estudio de los procesos de interacción mar-atmósfera-suelo son básicos para evaluar los intercambios energéticos del ecosistema costero. La dinámica térmica es un elemento fundamental del cual dependen todas las especies que habitan estos ambientes intermareales. Para estudiar estos ambientes se diseñó una estrategia de trabajo de investigación en donde se diseñó el equipamiento de medición, los soportes informáticos del procesamiento de la información registrada. Con las mediciones se obtuvieron coeficientes característicos de la zona de estudio y se calculó el balance de calor. Con estos resultados se modeló la temperatura del agua y del sedimento como consecuencia de estos intercambios energéticos. Se desarrolló y construyó una estación de monitoreo ambiental costero (EMAC), a una fracción del costo comercial. De esta manera se redujeron los costos de reparación y reposición de los instrumentos. La ventaja de la EMAC es la adaptabilidad que posee el adquisidor, tanto para adecuarse a diferentes modalidades, como a distintos sensores. La EMAC no sólo puede instalarse en zonas costeras, sino que es perfectamente operativa en boyas u otros dispositivos en diferentes cuerpos de agua. La información recabada por el instrumental desarrollado y construido posibilitó la determinación de los coeficientes de las ecuaciones aerodinámicas de masa. Asimismo la información recopilada permitió la validación de los resultados del modelo. Se calculó el balance de calor anual en una marisma mediante mediciones directas. En todos los meses del año los mayores flujos del balance son la radiación neta y el flujo de calor latente. En la marisma quedaron como energía anual disponible 692 kWm-2, la cual se distribuyó en evaporación (505 kWm-2), en flujo de calor en el suelo (1 kWm-2) e intercambios advectivos (186 kWm-2). Los resultados del balance energético, se utilizaron como condición de borde en un modelo desarrollado de pronóstico de temperatura del agua y del sedimento, sobre las planicies de marea y marismas. Se obtuvieron diferencias medias menores a 0,6 C entre las temperaturas modeladas y las mediciones en el campo. El trabajo desarrollado en este estudio completó conocimientos del ecosistema, aportó nuevas técnicas y metodologías en el trabajo de campo y genero herramientas informáticas y electrónicas, completamente funcionales y accesibles. El instrumental desarrollado puede ser utilizado por investigadores como un soporte de muy bajo costo tanto de construcción como operativo. Además permite una fácil instalación y operación para personal con escaso entrenamiento en sistemas de monitoreo ambiental. El modelado numérico desarrollado de código abierto, posibilita el continuo progreso y evolución del entendimiento de la dinámica térmica en ambientes intermareales. La estrategia de trabajo de investigación diseñada puede adaptarse a múltiples ecosistemas y diferentes estudios. / The study of sea-air-ground interactions plays a key role to evaluate the energy exchanges in the coastal ecosystems. The thermal dynamics is essential for intertidal habitats, which depend all species that inhabit these ecosystems. The study of this wetland lead to development of a research strategy in which measuring equipment and a computer support to processing their recorded data were designed. Characteristic coefficients of the study area were obtained from these data and heat balance was calculated. From the results of this study, the water and sediment temperature was modeled due to these energy exchanges. Characteristic physical parameters of the study area are necessary to be included in the calculation of numerical model. Station for monitoring environmental (EMAC) was developed and built at a fraction of commercial cost. Therefore, repair and replacement costs of instruments are reduced. One advantage of the EMAC is that the datalogger has sufficient ability to adapt to different modalities, such as sensors. The EMAC can be installed not only in coastal areas but is fully operational on buoys or other devices in several water bodies. The information gathered by this equipment constitutes the base for the determination of aerodynamic coefficients of mass equations of heat balance. Also, the information collected allowed the validation of model results. Annual heat balance on a saltmarsh was calculated through the direct measures. During all months of the year the greater fluxes balance are the net radiation and the latent heat flux. The annual energy available on the saltmarsh was 692 kWm-2, which was distributed in evaporation (505 kWm-2), soil heat flux (1 kWm-2) and advective exchanges (186 kWm-2). The results of this energetic balance were used as boundary condition in a model which was developed based on water and sediment temperature forecast in coast tidal flats and salt marshes. Mean differences between modeled and measured temperatures were less than 0,6 C (3,3%). The investigation carried out in this current study contributes to the knowledge of the ecosystem providing modern techniques and methodologies in fieldwork and generating electronic and informatics tools, fully functional and accessible. The equipment can be used by researches as a support of very low cost which allows an easy installation and operation in personnel with little training in environmental monitoring systems. An open source numerical modeling developed makes possible a continual progress and evolution of understanding of thermal dynamics in intertidal environments.The research strategy designed can be adapted to several ecosystems and different studies.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / El estudio de los murciélagos es complejo, debido a que son animales nocturnos y voladores. Estudios comparativos entre las metodologías usadas para evaluar poblaciones de murciélagos evidencian resultados similares entre los métodos comparados, aunque ninguno de ellos detectaría por sí sólo la totalidad de las especies esperadas en un sitio. En Chile aún no existen estudios comparativos de los distintos métodos que faciliten la elección de uno por sobre otro o el uso combinado de más de uno. Sin embargo, a pesar de no contar con este tipo de información, el Servicio Agrícola y Ganadero recomienda el uso de las redes de niebla para la evaluación de los murciélagos en el contexto de los estudios de impacto ambiental. El objetivo de este trabajo fue comparar tres métodos de muestreo usados comúnmente en la evaluación de murciélagos: acústico, trampas arpa y redes-niebla. Desde octubre de 2013 a marzo de 2014, se estimó mensualmente la riqueza y abundancia relativa de murciélagos mediante el uso de los tres métodos en 12 sitios de remanente de bosque esclerófilo mediterráneo en Chile central.

Magíster en Meteorología y Climatología / Ingeniero Civil Matemático / La Teoría de la Observación y Asimilación permite estudiar diversos Sistemas de Observación Atmosférica, entregando un marco matemático para abordar problemas de incompletitud e incertidumbre de las observaciones mediante la introducción de conceptos de asimilación, error, precisión, calidad y optimalidad de éstas. Cuando se cuenta con un modelo del fenómeno observado, es posible utilizar esta teoría -desde una perspectiva variacional- para mejorar estimaciones o determinar parámetros propios de éste. Por el contrario, si no se cuenta con un modelo, esta teoría permite -desde una perspectiva estadística- descubrir en las observaciones estructuras internas a partir de la cuales proponer mecanismos descriptivos. La primera parte de esta tesis aborda el sistema de observación correspondiente a la actual red de monitoreo de la calidad del aire de Santiago de Chile. Para ello se cuenta con datos provenientes de un modelo de dispersión de CO para la cuenca de Santiago durante el verano del año 2005. Primero se introducen los conceptos básicos de la teoría de la observación necesarios para definir indicadores de la calidad de las observaciones -Johnson, C. 2009 and Fisher, M. 2003-. A partir de éstos se proponen -y aplican a la red de estudio- metodologías para extensión, reducción, agrupamiento, optimalidad y planificación de redes de monitoreo -Osses et al., 2012-. En particular, se determinan los rasgos que debería tener una red de monitoreo en la cuenca de Santiago para ser óptima respecto de la cantidad de información que ésta provee. La segunda parte de esta tesis consiste en un estudio de la estructura vertical de ozono troposférico sobre Rapa Nui. Para ello se cuenta con datos provenientes de 210 ozonosondas entre los años 1994 y 2010. La aplicación de un análisis estadístico clásico a los datos y la revisión de campos meteorológicos provenientes de los reanálisis NCEP/NCAR, permiten proponer mecanismos dinámicos para explicar ciertos rasgos de la estructura de ozono en la región de estudio. Posteriormente, la aplicación de métodos de clustering basados en asimilación estadística de datos -Self Organizing Maps, Kohonen et al., 1990-, permite corroborar las hipótesis propuestas por el análisis clásico -Thompson et al., 2003-. En particular, se afirma que la distribución del ozono en la tropósfera alta está caracterizada por los mecanismos de intercambio tróposfera-estratósfera asociados la presencia del Jet Subtropical sobre la región de estudio.

Ingeniero Civil / La descripción y entendimiento de los procesos internos e interacciones físicas de sistemas ambientales acuáticos es una tarea en desarrollo para las ciencias medioambientales de hoy. Se estudia el ecosistema acuático Laguna Carén, ubicado en la Región Metropolitana de Chile, con el objetivo de realizar un análisis preliminar de su hidrodinámica y calidad del agua. Mediante la instalación y operación de una estación de monitoreo ambiental, que registró de manera continua temperatura del agua e información meteorológica de la zona, es posible caracterizar en el tiempo los flujos de temperatura en la columna de agua, centrándose en los forzantes principales de la laguna (viento y radiación neta). Con lo que se obtienen patrones de comportamiento de su densidad, energía, radiación neta, entre otras. Se complementan estos datos con los valores fisicoquímicos de una sonda multiparámetro CTD y un muestreo de las aguas de la laguna para una caracterización de su estado trófico en base a las concentraciones de nitrógeno y fósforo, en el Laboratorio de Calidad del Agua Gabriela Castillo. La estación se compone por boyas de medición continua en profundidad de temperatura, oxígeno disuelto y conductividad eléctrica y una estación meteorológica, situada en un sector aledaño a la laguna, que midió información respecto a radiación, humedad relativa, presión atmosférica, magnitud y dirección del viento. A partir de una revisión bibliográfica y de los recursos disponibles en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, se define el diseño y la periodicidad de registro del sistema de monitoreo. Finalmente, tras tres campañas de medición realizadas entre noviembre de 2016 y marzo de 2017 en la laguna, se denota un comportamiento de variación hidrodinámica diaria de sus aguas, donde se inicia el día con una mezcla completa de las aguas en la vertical, continúa con una estratificación en situaciones de viento calmo y/o flujo energético neto positivo y termina en mezcla completa nuevamente, debido a la disminución de los parámetros mencionados. Acorde a los muestreos realizados, la Laguna Carén se encuentra en un estado hipertrófico según indicadores de nitrógeno y fósforo. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt 1140821

Magíster en Meteorología y Climatología / En este trabajo se implementa y validan los resultados de una primera aplicación de un modelo de calidad de aire que acopla módulos meteorológicos y de química atmosférica, sobre la cuenca de Santiago, para fines de aplicación ulterior como una herramienta operacional de pronóstico del tiempo químico en la Dirección Meteorológica de Chile, en adición a otras herramientas ya disponibles. El modelo ha sido desarrollado en el Centro de Pronóstico del Tiempo y del Clima de Brasil (INPE-CPTEC) y se quiere que esta herramienta se convierta en una plataforma de desarrollo comunitario en América del Sur, para lo cual este trabajo ha constituido el proyecto piloto para la exportación del modelo a otras instituciones en la región. En este contexto, este trabajo ha ayudado a identificar las modificaciones en aspectos computacionales y físicos del código necesarias para el buen funcionamiento del mismo a escala urbana y sobre una zona de topografía compleja. Aquí se muestra la evaluación sistemática del modelo con énfasis en la inicialización en los campos de humedad, representación de la capa límite y procesos de advección. Para ello se eligió un periodo de 2 semanas en enero de 2002, para el cual se simuló la dispersión de monóxido de carbono (CO), una traza químicamente pasiva a escala urbana y la formación fotoquímica de ozono (O3) a partir de precursores. Estos resultados son comparados con observaciones disponibles en Santiago y con simulaciones del modelo MM5-Polyphemus, implementado de modo operacional en la Dirección Meteorológica de Chile. También fueron estudiados y evaluados aspectos tales como la razón entre compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno presente en el inventario local de emisiones y los resultados simulados de óxidos de nitrógeno, respectivamente. Se concluye que el modelo es capaz de representar las características generales de la variabilidad meteorológica y química sobre la zona de estudio, haciéndolo pertinente como herramienta operativa para pronósticos del tiempo químico. Se considera, sin embargo, que su desempeño podría ser mejorado al incrementar su resolución espacial en la zona de estudio, así como ajustando las opciones físicas disponibles en el modelo.

La presente tesis propone el análisis, diseño e implementación de un sistema web que permita detectar y predecir posibles impactos en la calidad de aire y del agua, teniendo como alcance las comunidades comprendidas en el área de influencia de la unidad minera. La calidad de los componentes ambientales mencionados será determinada según la normativa nacional peruana. Este trabajo toma como referencia los procesos que actualmente están siendo empleados tanto para el monitoreo de calidad del aire como para el monitoreo de agua, los cuales consisten en abastecer de datos acerca de las características fisicoquímicas de ciertos componentes ambientales en su estado natural. Bajo esta premisa, la propuesta solución de este proyecto plantea la mejora del proceso “Monitoreo y control ambiental” que va desde la planificación para la obtención de datos hasta la identificación de tecnologías adecuadas que permitan el acceso a dicha información. En la presente tesis el proceso “Monitoreo y control ambiental” se encontrará en el proyecto con el nombre “Monitoreo y control”. / The current thesis presents an analysis, design and implementation of a web system which will allows to detect and predict possible impacts on air and water quality on the communities within the area of influence of the mining unit. Air and water quality will be determined according to Peruvian’s national regulations. This work takes as reference the processes that are currently being used on site, for both air quality monitoring and water quality monitoring, which objective is to provide representative data about the physicochemical characteristics of environmental components in their natural state. Under this concept, the solution of this project proposes the “Environmental Monitoring and Control” process improvement, this process includes all activities starting on data collection planning up to appropriate technologies identification that will allow to stakeholders access to information. In this document the "Environmental monitoring and control" process will be named as "Monitoring and control". / Tesis