Revista Boliviana de Física

EVALUARON OF THE PRECIS REGIONAL CLIMATE MODEL FOR THE REGIÓN OF BOLIVIA: COMPARISON WITH GROUND BASED DATA

Los posibles efectos del cambio climático sobre regiones como Bolivia son de mucho interés tanto a nivel científico como político. Los modelos numéricos del clima tanto a nivel global como regional son una importante herramienta para el estudio de tales efectos. A fin de establecer la confiabilidad de las proyecciones de la evolución futura del clima producidas por dichos modelos es necesario, sin embargo, validar las salidas de los mismos. En este trabajo se estudia el desempeño del modelo climático regional PRECIS (Providing REgional Climatesfor Impacts Studies) del Hadley Centre de la Oficina Meteorológica del Reino Unido, sobre la región de Bolivia. La comparación de resultados del modelo con datos observados en superficie a nivel mensual de temperatura y precipitación en el periodo 1961-1990 muestra que ambos parámetros tienen un buen desempeño en zonas bajas (regiones con altura menor a 500msnm) pero que sobreestima la precipitación tanto en zonas de altura intermedia (entre 500 y 3500msnm) como en la zona andina (situada a una altura mayor a 3500msnm). A su vez, la comparación muestra que el modelo subestima la temperatura (media, máxima y mínima) en las regiones con altitudes mayores a 500msnm, mientras que realiza un trabajo aceptable en las zonas bajas. Aunque la parametrizaciónde nubes y precipitación en las zonas de los valles y andina parece ser el elemento que más podría contribuir a las diferencias observadas, es necesario un estudio más profundo para entender los mecanismos involucrados.

The possible effects of climate change on regions like Bolivia are of great interest both at scientific and political lev el. Numerical climate models, both global and regional, are an important tool for studying such effects. However, in order to establish the reliability of future climate projections providedby such models is necessary to valídate its results. In this work the performance of the regional climate model PRECIS (Providing REgional Climates for Impacts Studies), developed at the Hadley Centre at the UK Met Office, is evalúated for the región of Bolivia. The comparison of temperature and precipitation of model outputs with observations taken by ground-based stations at monthly lev el for the period 1961-1990 shows that the model has a good performance for both parameters at the Bolivian lowlands (locations with an altitude below 500masl) while overestimates precipitation at regions sitúated at intermedíate heights (between 500 and 3500m asi) as well as at the Andean región (above 3500m asi). At the same time, the comparison shows that the model underestimates temperature (mean, máximum andminimum) at regions with altitudes above 500m asi, while it makes an acceptable work at the lowlands. Even though parametrization of clouds and precipitation in regions like the Altiplano and valleys is likely to contribute to the observed biases, an in depth study of the involved mechanisms is needed.

Sinchronization Conditions of Two Coupled Pendula

Based on a damped pendulum discrete model, we studied the synchronization conditions for two coupled pendula, varying both the pendula's features and coupling conditions. We found the basis for attraction in several situations in which the control parameters were fixed. Varying the control parameters (length, mass and damping coefficient), we found phase diagrams related to the initial conditions of one of the pendula; in these diagrams we identified synchronization regions. We emphasize the synchronization with a winding number ρ ≈ 1 (synchronization 1:1); nevertheless, other synchronization orders are possible (ρ ≠ 1).

Con base en un modelo discreto de péndulo amortiguado, se estudian las condiciones de sincronización para dos péndulos acoplados, variando las características propias de los péndulos, así como las condiciones de acoplamiento. Se encuentran las cuencas de atracción para diferentes situaciones en las que se fijan los parámetros de control. Variando los valores de los parámetros de control (longitud, masa y coeficiente de disipación), se encuentran diagramas de fase relacionados con las condiciones iniciales de uno de los péndulos, mediante los cuales es posible identificar regiones de sincronización. Se hace énfasis en la sincronización 1:1 aunque sincronizaciones de otros órdenes son también posibles.

EVALUATION OF THE GLOBAL SOLAR RADIATION POTENTIAL IN THE DEPARTMENT OF COCHABAMBA (BOLIVIA) USING MODELS OF GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS AND SATELLITE IMAGES

En este trabajo se estimaron los valores de la radiación solar global por medio de modelos de Sistemas de Información Geográfica e imágenes satelitales obtenidos a través de la metodología SSE de la NASA para un periodo de registros de 22 años. Con estos valores de radiación, se obtuvo la distribución temporal y espacial de la radiación solar para el Departamento de Cochabamba mediante un proceso de interpolación que utiliza el paquete de análisis geoestadístico ILWIS, considerando datos de una rejilla conformada por 16 casillas que abarcan el departamento; se utilizó el método de superficie móvil con distancia inversa, exponente de peso 1, distancia esférica y segundo grado parabólico. Se observó que los niveles de radiación más bajos corresponden a los meses de mayo a julio (invierno) y los niveles de radiación más altos corresponden a los meses de octubre a diciembre (primavera y verano). Asimismo, se observó que la parte noreste de Cochabamba presenta los valores más bajos de media anual de radiación global, entre 4.2 - 4.5kWh/m ² al día, ya que ésta es una zona de baja altitud sobre el nivel del mar y se caracteriza por su clima tropical y alta humedad, generando una mayor dispersión de la radiación solar, en tanto que en la zona suroeste la radiación solar aumenta, ya que en ésta se localiza la Cordillera Oriental Central con un clima seco cuyos valores varían entre 5.76.3kWh/m² al día. También se distinguen siete regiones de niveles de radiación que van aumentando de noreste a suroeste, tal como se observó en estudios anteriores. Los valores de radiación obtenidos mediante la interpolación fueron validados con datos medidos en superficie con un error porcentual medio anual del 10 %.Descriptores: radiación solar - tecnología con base satelital

Using Geographic Information Systems and satellite imaging, this study estimates the global solar ra-diation valúes using models generated from data recorded over a period of 22 years and applying NASAs SSE methodology. Using the se radiation valúes and the geostatistical analysis software ILWIS the time and space distribution of solar radiation for the Department of Cochabamba was obtained. The analysis involved data from a grid made up of 16 squares that make up Cochabamba and used the method of moving sur face with inverse distance, weight exponent 1, spherical distance andparabolic second order. It is observedthat the lowest levéis of radiation corresponded with the months May to July (winter) and the highest radiation levéis with the period October to December (summer). In addition, it was noted that the northeast región of the Cochabamba showed the lowest annual radiation valúes (4.2- A.5kWh/m² per day). This is due to the fact that the región is closer to sea lev el and characterised by a tropical and humid climate which leads to a greater dispersión of solar radiation. In the southwest región of Cochabamba which forms part of the Central Eastern Mountain Range and has a dry climate, the solar radiation is higher (5.7 - 6.3kWh/m ² per day). The study identifies seven regions of radiation levéis with increasing radiation from northeast to southwest which agree with previous studies. The radiation valúes obtained through interpolation were valídate d with surface measurements with an average anual error of 10%.Subject headings: solar radiation - satellite related technology

Albedo's Measurements in UV-B at Uyuni's Salt Lake (Bolivia)

We report the final results of a biannual project concerning two measurement campaigns of ultraviolet radiation (RUV) at Uyuniâs Salt Lake: in May and November 2008. The gathered data and their respective analysis resulted in important findings relating to the projectâs principle objectives: the measurement of superficial albedo of the UV band and the quantification of the extent of albedo in the area surrounding the Uyuni salt lake., In the first case we found that the albedo depends not only on the time of year, such as, the rainy season between January and March but also on climate change effects in the region which could lead to a decrease in albedo, a sign of the salt lake's environmental contamination in particular from anthropogenic activities. In addition we measured the extent of the albedo effect in the salt lake and surrounding area however the analysis of these results has so far given inconclusive findings.

Se reportan los resultados finales del proyecto bianual, centrado en dos campañas de medición de la Radiación Ultravioleta (RUV) en el Salar de Uyuni: la primera en mayo de 2008 y la otra en noviembre de 2008. Los datos recogidos en ambas campañas y el análisis respectivo han permitido llegar a importantes resultados en los dos objetivos principales del proyecto: medida del albedo superficial en la banda UV y cuantificación del alcance del mismo en la región circundante al Salar. En el primer objetivo, se han encontrado indicios sólidos de que el albedo depende no sólo de la estación del año, como se podría esperar debido al régimen de lluvias localizado en los meses de enero a marzo, sino también de los cambios climáticos que se están dando en la región, lo que podría conllevar una disminución del albedo, señal del "ensuciamiento" del Salar. Adicionalmente se ha medido el alcance de los efectos de albedo en el Salar, pero el análisis no muestra aún resultados concluyentes

OBSERVATION OF SOLAR NEUTRONS AND THE EFFECTS ON THE EARTHS MAGNETIC FIELD ASSOCIATEDWITH THE SOLAR FLARE OF THE 2ndNOVEMBER 2003

El 2 de noviembre de 2003 a las 17:03:00 (GMT) se produjo una fulguración solar que fue verificada por el satélite GOES y se registró por el Monitor de Neutrones (NM-64) a las 17:17:24 (GMT) del laboratorio de Física Cósmica en el monte Chacaltaya. En particular, se observó que la fulguración produjo la variación del campo geomagnético local (F); se produjeron variaciones de la intensidad de la componente horizontal (H), de la declinación (D) y de la componente vertical (Z). Se observaron los registros de los incrementos con respecto a los valores promedio (registrados diariamente) de dichas componentes estimados en 71 nT, 10 grados y \9nT respectivamente en el Observatorio Geomagnético de Patacamaya, así como el incremento del campo neto F estimado en 66 nT registrado por el Observatorio Geomagnético de Villa Remedios. Las duraciones de la señal de neutrones y de la señal magnética fueron aproximadamente de 40 y 54 minutos respectivamente, lo que muestra que la fulguración fue intensa y la emisión de neutrones fue de larga duración.

On the 2ndNovember 2003 at 17:03:00 (GMT) there was a solar fiare recorded by the GOES satellite. The event was also registered at 17:17:24 (GMT) by the Neutrón Monitor (NM-64) of the Cosmic Physics Laboratory located at Mount Chacaltaya in Bolivia. The fiare produced changes in the intensity of the local geomagnetic field (F) affecting all three vector components -horizontal component (H), declination (D) and the vertical component (Z). Records of the increase in relation to average valúes of the aforementioned components were observed at 71 nT, 10 degrees and \9nT at the Geomagnetic Observatory at Patacamaya (Bolivian Altiplano) and the net increase of the F field estimated at 66nT registered by the Geomagnetic Observatory at Villa Remedios. The duration of the neutrón and magnetic signáis were between 40 and 54 minutes approximately. This demónstrates that the fiare was intense and that the emission of neutrons took place over a long period of time.

The Effect of the Atmospheric Electric Field on the Counting of Charged Particles Detected by a Scintillator in the Laboratory of Cosmic Ray Physics at Mount Chacaltaya (Bolivia)

Secondary particles produced by primary cosmic rays are affected by diverse atmospheric factors such as pressure and temperature. The Atmospheric Electric Field is one such factor. There is evidence that during electric storms the counting rate of particles can increase considerably. In this work we look at the relationship between the Atmospheric Electric Field and the secondary particles, at the Chacaltaya Cosmic Ray Physics Laboratory, under two distinct weather conditions: good and unsettled weather.

Las partículas secundarias que son producidas por rayos cósmicos primarios se ven afectadas por diversos factores en la atmósfera, como presión, temperatura, y otros. El Campo Eléctrico Atmosférico (CEA) es uno de estos factores. Se observa que durante tormentas eléctricas la tasa de conteo de las partículas puede incrementarse considerablemente. En el presente trabajo se busca observar en el Laboratorio de Física Cósmica de Chacaltaya (5220 msnm) la relación existente entre el CEA y las partículas secundarias producidas por rayos cósmicos primarios, bajo dos distintas condiciones climáticas: buen tiempo meteorológico y tiempo meteorológico perturbado.

THE DESIGN AND CONSTRUCTION OF A FPGA MULTI CHANNEL OSCILOSCOPE (LAGO PROJECT)

Se diseñaron dos instrumentos basados en FPGA (Field Programmable Gate Array) para el proyecto LAGO (Large Aperture GRB Observatory) que facilitan la observación de señales eléctricas producidas por variaciones de rayos gamma de alta energía. Estos instrumentos son: osciloscopio de almacenamiento digital básico de alta velocidad con el que se puede observar las variaciones de las señales eléctricas en el tiempo, analizador multicanal que aporta datos cuantitativos acerca de la frecuencia con que las señales eléctricas alcanzan determinados niveles de voltaje. Ambos instrumentos se implementaron en hardware digital (re)programable de alta velocidad, utilizando Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL). El despliegue y almacenamiento de los datos se realiza por un ordenador que facilita el acceso a funciones de control de los instrumentos. Para esto se desarrolló un software propio en visual C++. Se ha verificado el funcionamiento del diseño final conectado a un detector real en el Laboratorio de Física Cósmica en el monte Chacaltaya.

Two instruments based on FPGA (Field Programmable Gate Array) were designed and constructed for the LAGO (Large Aperture GRB Observatory) project. The instruments allow the observation of electric signáis producedby variations in high energy gamma rays. The instruments developed were: a high velocity basic digital storage oscilloscope which enables the observation of variations in electrical signáis over time, a multi channel analyzer that supports quantative data and picks up on the frequency at which electrical signáis reach certain voltages. Both instruments opérate with Language Description Hardware, a high velocity digital and reprogrammable hardware. The collection and storage of data is performed using a computer that facilítates access to the instruments' control functions. For this purpose original software was developed in C++. The design and function of the instruments were tested by connecting them to a real detector at the Cosmic Physics Laboratory at Chacaltaya, Bolivia.

Kinks and Solitons in the Cubic-Quintic Real Ginzburg-Landau Equation

We numerically solve the parabolic cubic-quintic real Ginzburg-Landau equation in one dimension. It was found that non-divergent solutions connect fixed points. These appear as trajectories in the phase portrait connecting saddle points with spirals and nodes. These fronts (kinks) or spatial periodic structures travel stationarely along the one dimensional axis. From the solutions involving spirals we were able to assemble pairs of solutions to form stationary localized structures like domains and pulses.

Se resuelve numéricamente la ecuación parabólica de Ginzburg-Landau Cúbica-Quíntica Real en una dimensión. Las soluciones no divergentes encontradas son aquellas que conectan los distintos puntos fijos. Estas se presentan como trayectorias en el espacio de fases que conectan puntos silla con puntos fijos espirales y nodos y que tienen la forma de frentes (kinks) o de estructuras periódicas espaciales que viajan estacionariamente en el espacio. A partir de las soluciones que involucran espirales, ha sido posible construir también estructuras estacionarias localizadas espacialmente que tienen formas de dominios y pulsos.

TWO PASSIONS: COSMIC PHYSICS AND ANDEAN SNOWY PEAKS

De la historia del Laboratorio de Física Cósmica de Chacaltaya. El Ing. José Antonio Zelaya rememora su experiencia como investigador en el laboratorio en la época inicial cuando el Dr. Ismael Escobar, fundador del Laboratorio, era su Director.

A history of the Cosmic Physics Laboratory at Chacaltaya. José Antonio Zelaya reminisces about his experiences as a researcher at the Laboratory during its beginnings when Dr. Ismael Escobar, founder of the Laboratory, was Director.

POST-COMPRESSION OF PULSES WITH DIFFERENT TIME PROFILES

Se estudiaron cinco perfiles temporales para identificar que pulsos son los más adecuados en la post-compresión por fibra hueca. Las funciones correspondientes a estos perfiles son: gaussiana, secante hiperbólica, super-gaussiana y dos gaussianas asimétricas invertidas entre sí. Los pulsos ultra-cortos fueron propagados por una fibra hueca que está llena de argón. Para comparar los ensanchamientos espectrales después de la propagación no-lineal utilizamos pulsos de entrada con anchos espectrales parecidos. Estudiamos por separado los efectos de dispersión y los efectos no-lineales, y luego consideramos todos los efectos juntos. De todos los casos estudiados, la secante hiperbólica presenta un ensanchamiento espectral superior a los otros pulsos simétricos y además presenta menor fase espectral, lo que significa mayor facilidad en la compensación de fase.

We studied five time profiles to identify which pulses are most suitable for post-compression through a hollow fiber. The corresponding profile functions analyzed were: Gaussian, hyper- bolic secant, super-Gaussian and two inverted asymmetric Gaussians. The ultra short pulses were propagated using a hollow fiber filled with Argon. We used input pulses with similar widths in order to compare their spectral dispersion after the non-linear propagation. The dispersion and non-linear effects were studied separately before considering them as a whole. We found that of all the profile functions analyzed the hyperbolic secant presents the greatest spectral dispersion and the smallest spectral phase, and as such better facilitates the occurrence of phase compensation.

XXI REUNIÓN NACIONAL DE LA SOCIEDAD BOLIVIANA DE FÍSICA DEL 26 AL 31 DE OCTUBRE DE 2009 COCHABAMBA-BOLIVIA

Se presenta la relación de ponencias de la XXI Reunión Nacional de Física realizada en Cochabamba entre el 26 y el 31 de Octubre de 2009.

CLIMATE-CHANGE SCENARIOS IN THE SOUTH OF LA PAZ DEPARTMENT (BOLIVIA): PATACAMAYA AND CALACOTO

El presente estudio está encaminado a generar una representación mensual de la cantidad diaria de precipitaciones para los escenarios futuros 2020 y 2085 en las estaciones meteorológicas de Patacamaya y Calacoto. Para tal efecto se hizo uso del análisis de componentes principales en el dominio de la frecuencia y de la regionalización estadística. Tanto en Patacamaya como en Calacoto, los escenarios futuros reproducen bastante bien el patrón de la precipitación mensual en lo que respecta a la distribución intranual. Sin embargo, a nivel estacional, se observa en Patacamaya, para el verano austral, una virtual disminución en la cantidad de precipitación, mientras que en el invierno austral no se observa cambios significativos. En Calacoto, los escenarios futuros no muestran cambios significativos en la cantidad de precipitación tanto a nivel mensual como estacional.

This study sets out to generate a monthly representation of the pluvial precipitation for the future scenarios of 2020 and 2085 using data from the meteorological stations of Patacamaya and Calacoto. We analyzed the principal frequency components and statistical regionalization. In both stations our future scenarios reproduce fairly well the pattern of monthly precipitation with respect to its intra-annual distribution. However, taking into account seasonal differences, we observed in Patacamaya a virtual decrease in precipitation for the austral summer while during winter there was no significant change. In Calacoto, future scenarios did not show significant changes in precipitation for both monthly and season time periods.

DETERMINATION OF A PENDULUM'S DISSIPATION COEFFICIENT

Usando un sensor de posición se toman datos de las oscilaciones de un péndulo amortiguado. Analizando las características del péndulo se determina su coeficiente de disipación.

Using a position gauge we register data from the oscillations of a damped pendulum. We analize the pendulums characteristics and determine its dissipation coefficient.

GENERALIZED FIBONACCI SEQUENCE APPLIED TO LADDER CIRCUITS

El uso de las fracciones continuas y su conexión con la sucesión de Fibonacci en la teoría de los circuitos eléctricos tipo escalera no es nuevo, pero es susceptible de plantearse de otras maneras a fin de ganar una visión desde otra perspectiva de un mismo problema, que es lo que se hace en este trabajo. Se presenta pues una revisión de las técnicas tradicionales relevantes, a través de una generalización de la sucesión de Fibonacci más amplia y cómoda que permite obtener los mismos resultados sin necesidad de fabricar relaciones auxiliares, como por ejemplo, los polinomios de Morgan-Voyce. Los resultados centrales de este trabajo corresponden al cálculo de las corrientes y voltajes nodales para un circuito tipo escalera y el voltaje a lo largo de una línea de transmisión continua. Para ello se utiliza técnicas del formalismo matricial que comprenden el cálculo de eigenvalues, la diagonalización y la potenciación de matrices de 2x2.

The use of continuous fractions and their connection to the Fibonacci sequence as part of the theory of ladder-type electric circuits is not a new issue. However, it is a matter that is improvable in order to gain an insight into the same issue but from a different perspective. In this work: we present an overview of traditional techniques through the use of a generalization of the Fibonacci sequence which is broader and easier to apply, as well as, leading to the same results without invoking other special relations, as, for example, the Morgan-Voyce polynomials. The results in this work correspond to the nodal currents and voltages for a ladder circuit and the voltage along a continuous transmission line. We use the techniques of the matrix formalism: eigenvalues, diagonalization and potentiation of 2x2 matrices.

LA OCARINA DE ZANAHORIA A CARROT OCARINA

En los instrumentos prehispánicos aerófonos el sonido es producido por la vibración de una columna de aire como es el caso de la quena, la zampona y la tarkha. Se suele olvidar, sin embargo, a otros instrumentos pertenecientes a esta misma familia, como es el caso de la ocarina, cuya afinación y fabricación es dificultosa. Este instrumento musical es de tamaño reducido, su sonido es agudo (523 - 1046 kHz) y se la encuentra en múltiples diseños. Su construcción es ardua debido a que habitualmente las ocarinas están hechas de cerámica o madera, con un centro hueco y orificios con áreas iguales o desiguales que son cubiertas para producir diferentes notas; esta dificultad se puede remediar usando un material dócil. Este material tiene que ser de forma alargada, cilindrica y de consistencia maciza para evitar una deformación posterior; además, tal material debe permitir labrar el instrumento cómodamente. Entre las posibles opciones disponibles se eligió a una zanahoria (aunque parezca inusual) pues reúne todos los requisitos para la construcción de la ocarina; el único inconveniente es su sensibilidad al paso del tiempo ya que su volumen se puede reducir por la deshidratación.

In pre Colonial wind instruments sound is produced through the vibration of an air column such as in the Quena, Zampona and Tarka. A less well known wind instrument of the same family is the Ocarina whose fabrication and tuning are particularly difficult. The Ocarina is a small wind instrument with a high pitch (523 - 1046 kHz) and is found in many forms and designs. The instrument is arduous to make given that it is usually crafted from materials such as ceramic or wood and is composed of a hollow centre and finger holes of varying or equal diameter This difficulty can be remedied by using a more pliable and yet durable material that can be formed into an elongated, and cylindrical form. Looking into the possible available alternative materials the carrot was chosen. The carrot met all the requirements although the material shrinks over time due to dehydration.

A DESIGN OF A ZAMPOÑA USING TEST TUBES

La zampona, un instrumento de la familia de los aerófonos, es un objeto que identifica a la región andina de Sudamérica, encontrándose dentro de esta región nuestro país, Bolivia. Al ser muy común encontrar este instrumento elaborado de caña y de tubos de plástico, surgió la idea de elaborar una zampona con algún material diferente, es de ahí la elección de utilizar tubos de ensayo en el armado del instrumento. Con trece tubos del mismo tamaño y diámetro que contenían agua, se midieron las frecuencias de cada tubo perteneciente a cada nota de la zampona, variando la cantidad de agua en los tubos para hacer variar las frecuencias. El instrumento obtenido refleja todas las características de una zampona tradicional.

The zampoña also known as panpipe is a musical wind instrument typically identified with the Andean region of South America and in particular the altiplano (highland) region of Bolivia. Commonly made from bamboo and plastic tubes, we decided to make a zampoña from an alternative material constructing the instrument from test tubes (glass). We measured the frequency of thirteen tubes of the same size and diameter filled with water, each tube had the corresponding note found in the traditional zampoña. The different frequencies were obtained by varying the amount of water in the test tubes. The resulting laboratory controlled instrument is a true model of a traditional zampoña.