Dinámica del vórtice polar sur de Venus con observaciones de Venus Express

Abstract

[ES]Venus tiene una de las atmósferas más desconocidas de la actualidad, siendo uno de sus misterios el origen y mantenimiento de sus vórtices polares. VIRTIS-M, el espectrómetro de imágenes de la nave Venus Express, observó esta peculiar estructura día tras día desde 2006 hasta 2014. En este trabajo hemos medido el campo de viento a dos alturas de la atmósfera(≈ 42km y ≈ 62 km sobre la superficie) usando imágenes a 1.74 y a 3.8 o 5.1 μm obtenidas por el instrumento VIRTIS para 11 días diferentes en las que el Vórtice Polar Sur mostró diferentes morfologías. Hemos determinado la velocidad del viento mediante cloud tracking en más de tres pares de imágenes por día.

También hemos elaborado mapas de vorticidad relativa instantánea y promediada para estimar el grado de rotación de las estructuras. Para estudiar la dinámica atmosférica polar de Venus en mayor profundidad, hemos medido además la distribución tridimensional de la temperatura del aire en 3 de los 11 días, ya que el canal infrarrojo del instrumento VIRTIS-M proporciona un espectro para cada píxel de la imagen en el rango de 1.0 a 5.1 μm. Usando técnicas de inversión y de transporte radiativo, hemos calculado la distribución espacial de la temperatura para varios niveles atmosféricos entre 55 y 85 km de altura. Al dividir este rango de altura en capas suficientemente gruesas, también hemos podido estimar la estabilidad estática de la región polar para así identificar las estructuras más y menos estables.

Por último, hemos estudiado la evolución a corto plazo de la dinámica atmosférica (vientos y temperatura) en uno de los días analizados.

[EN]Venus has one of today’s most unknown atmospheres with one of the unsolved mysteries being the origin and maintenance of its polar vortices. VIRTIS-M, the imaging spectrometer from Venus Express spacecraft, observed this peculiar structure day after day from 2006 to 2014. In this project, we measured the wind field at two atmospheric levels (≈42 km and ≈62 km above the surface) using images at 1.74 and at 3.8 or 5.1 μm obtained by the VIRTIS instrument for 11 different dates when the South Polar Vortex showed different morphologies. We determined the wind velocity by cloud tracking in more than three pairs of images per date. We also produced instantaneous and averaged relative vorticity maps in order to estimate the rotation degree of the structures.

In order to study Venus's polar atmospheric dynamics in greater depth, we additionally measured the three-dimensional distribution of the air temperature in 3 of the 11 dates, since the infrared channel of VIRTIS-M instrument provides a spectrum for each pixel of the image in the 1.0 - 5.1 μm range. Using radiative transport and inversion techniques, we calculated the spatial distribution of the temperature for several atmospheric levels between 55 and 85 km height. By dividing this height range into sufficiently thick layers, we were also able to estimate the static stability of the polar region in order to identify the most and least stable structures.

Lastly, we studied the short term evolution of the atmospheric dynamics (winds and temperature) in one of the analyzed dates.

[EU]Artizarrak gaur egungo atmosfera ezezagunenetako bat du, bere misterioetako bat zurrunbilo polarren jatorria eta mantenua delarik. VIRTIS-M, Venus Express espazio-ontziko irudi-espektrometroak, egitura berezi hau egunez egun behatu zuen 2006tik 2014ra. Lan honetan atmosferako bi altueratako (gainazaletik ≈ 42 km eta ≈ 62 km-ra) haize eremua neurtu dugu, Hego Poloko Zurrubiloak morfologia desberdinak zituen 11 egunetarako 1.74 eta 3.8 edo 5.1 μm-tan VIRTIS-ek hartutako irudiak erabiliz. Haizearen abiadura \textit{cloud tracking} bidez zehaztu dugu, egun bakoitzeko hiru irudi pare baino gehiagotan. Bortizitate erlatiboaren aldiuneko eta batezbesteko mapak ere osatu ditugu, egituren biraketa gradua zenbatesteko.

Artizarraren dinamika atmosferiko polarra sakonago aztertzeko, airearen tenperaturaren banaketa tridimentsionala ere neurtu dugu 11 egunetatik 3tan, VIRTIS-M tresnaren kanal infragorriak 1.0 eta 5.1 μm-ko tartean pixel bakoitzerako emandako espektroei esker. Inbertsio eta garraio erradiatiboko teknikak erabiliz, 55 eta 85 km-ko altuera arteko hainbat maila atmosferikoetarako tenperaturaren banaketa espaziala kalkulatu dugu. Altuera tarte hori lodiera nahikoko geruzatan zatituz, eskualde polarraren egonkortasun estatikoa zenbatetsi ahal izan dugu, horrela egitura egonkorrenak eta ez hain egonkorrak identifikatzeko.

Azkenik, dinamika atmosferikoaren (haizea eta tenperatura) epe laburreko bilakaera ikertu dugu aztertutako egunetako batean.