INFORME TÉCNICO
DATOS HIDROGRÁFICOS DEL GOLFO DE CALIFORNIA
CAMPAÑA OCEANOGRÁFICA GOLCA-0212 (7 al 13 de Diciembre de 2002)
Martha Peguero Icaza Victor M. Godínez Sandoval
Laura Sánchez Velasco
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFÍA FÍSICA
DIVISIÓN DE OCEANOLOGÍA, CICESE KM. 107 CARR. TIJUANA-ENSENADA
ENSENADA, BAJA CALIFORNIA, MÉXICO
Martha Peguero Icaza, Victor M. Godínez Sandoval y Laura Sánchez Velasco. 2005. Datos hidrográficos del Golfo de California. Campaña oceanográfica GOLCA-0212 (7 al 13 de Diciembre de 2002). Departamento de Oceanografía Física, CICESE. 77 pp. (33979)
DATOS HIDROGRÁFICOS DEL GOLFO DE CALIFORNIA CAMPAÑA OCEANOGRÁFICA GOLCA-0212
(7 AL 13 DE DICIEMBRE DE 2002)
Por: Martha Peguero Icaza1 Víctor M. Godínez Sandoval2 Laura Sánchez Velasco3*
1 Instituto de Ciencias del Mar y Limnología (UNAM) Circuito Exterior s/n, Ciudad Universitaria México, D. F., c.p. 04510.
2 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) División de Oceanología. Departamento de Oceanografía Física. Ensenada, Baja California, México.
3 Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas (CICIMAR) Instituto Politécnico Nacional Departamento de Plancton y Ecología Marina Ave. Instituto Politécnico Nacional s/n, Col. Playa Palo de Sta. Rita La Paz, Baja California Sur, México. c.p. 23000
*Director de Proyecto (e-mail:[email protected], [email protected]) Informe Técnico. Serie Oceanografía Física. CICESE. Octubre 2005.
CONTENIDO
Página
RESUMEN i
Lista de Tablas ii
Lista de Figuras ii
Lista de Participantes iii
1. INTRODUCCION 1
2. AREA DE ESTUDIO 2
3. INSTRUMENTACION 4
3.1 Calibración del CTD 4
4. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS 6 DEL CTD
5. AGRADECIMIENTOS 10
6. BIBLIOGRAFIA 11
7. APENDICE A: Perfiles verticales de temperatura (T °C), salinidad (S ups), oxígeno disuelto (O2 mll-1), fluorescencia (F µgl-1) y estabilidad (Est m-1) obtenidos con el CTD.
12
i
RESUMEN
Se presentan los datos de CTD obtenidos del 7 al 13 de Diciembre
de 2002 en el Golfo de California correspondientes a 32 estaciones
oceanográficas durante la campaña GOLCA-0212, a bordo del Buque
Oceanográfico “Francisco de Ulloa”. Este trabajo es parte del proyecto
denominado “Variabilidad espacial de grupos del zooplancton, con
énfasis en larvas de peces, en el Golfo de California superior y central y su
interacción con el ambiente” (Clave CGPI2003-297). La campaña fue
financiada por el Instituto Politécnico Nacional a través del presupuesto
otorgado a dicho proyecto con base en el Centro Interdisciplinario de
Ciencias Marinas (CICIMAR).
En este reporte se presentan perfiles verticales de temperatura,
salinidad oxígeno disuelto, fluorescencia y estabilidad de cada estación,
además de listados de estas variables a profundidades seleccionadas.
ii
Lista de Tablas
Tabla Página
I Localización geográfica de las estaciones oceanográficas durante la campaña GOLCA-0212. La hora y la fecha están referidas a Tiempo Universal.
3
II Especificaciones de los sensores del CTD SBE-19 proporcionados por el fabricante.
4
III Experimentos de calibración para sensores de temperatura.
5
IV Resultados de calibración de conductividad en laboratorio.
6
V Simbología usada en los encabezados de los perfiles verticales de CTD.
8
Lista de Figuras
Figura Página 1 Localización del área de estudio y
posición geográfica de las estaciones. Se indica el número consecutivo del lance.
2
2 Diagrama T-S de todas las estaciones de CTD en la campaña GOLCA-0212.
9
iii
Lista de Participantes
Participantes Institución Puesto
Bernardo Shirasago German
(Jefe de Campaña)
CICIMAR Profesor-Investigador
Sylvia Patricia Jiménez Rosenberg CICIMAR Profesor
Martha Peguero Icaza ICMyL-UNAM Alumna Doctorado
Carlos Avalos García CICIMAR Alumno Doctorado
Margarita Rentería Cano CICIMAR Alumna Maestría
Mario Jaime Rivera CICIMAR Alumno Maestría
Yesnia Suleica Delgado Casillas UABCS Servicio Social
Edgar Leonardo Pérez Lezama CICIMAR Técnico
Jorge Guadalupe Castro Güereña CICIMAR Técnico
Constantino Ramírez Serrano CICIMAR Técnico
Juan Francisco Moreno Higareda CICESE Técnico
1
1. INTRODUCCIÓN
El crucero oceanográfico GOLCA-0212 se realizó del 7 al 13 de
Diciembre de 2002 en el Golfo de California, a bordo del Buque
Oceanográfico “Francisco de Ulloa”. La campaña consistió en una serie de
estaciones oceanográficas (Figura 1), en las cuales se llevaron a cabo las
siguientes maniobras: i) arrastres oblicuos mediante red bongo (malla de
333 y 505 µm) siguiendo la metodología recomendada por Smith y
Richardson (1979); arrastres superficiales mediante red cónica de 60 cm de
diámetro de boca y malla de 505 µm durante 5 minutos; arrastres verticales
con red cónica de 25 cm de diámetro de boca y malla de 64 µm; ii)
perfiles verticales de conductividad, temperatura y profundidad usando un
CTD con sensores extras de fluorescencia y oxígeno disuelto; iii) toma de
muestras de agua para determinación de nutrientes y clorofila a y iv) un
registro continuo de datos batimétricos, corrientes horizontales con ADCP,
datos meteorológicos, temperatura, salinidad, y fluorescencia en la
superficie del agua durante toda la campaña oceanográfica. El objetivo
del presente trabajo es documentar la información hidrográfica obtenida
con el CTD durante la campaña GOLCA-0212 en el Golfo de California.
Para hacer uso de la información aquí presentada se requiere
autorización por escrito de la Dra. Laura Sánchez Velasco (director del
proyecto, e-mail [email protected] o [email protected]). La
información de plancton, nutrientes y clorofila será presentada
posteriormente.
2
2. ÁREA DE ESTUDIO
Los datos reportados en el presente trabajo fueron registrados en el
Golfo de California (Figura 1), entre los 27° y los 32° de latitud Norte y 111° y
115° de longitud Oeste. El área de estudio comprende la región norte del
Golfo de California y la región de las grandes islas, en la que se presenta
una batimetría muy compleja con una serie de cuencas y umbrales (López
y García, 2003).
En la tabla I se presentan para cada lance de CTD: la posición
geográfica de las estaciones; número de lance y estación
correspondiente; hora y fecha referidas a tiempo universal (UT) y la
profundidad de la estación.
115 114 113 112 111
28
29
30
31
32
1 2 3
45
678
910
11 12
1314
15 16
17181920
21
22
2324
2526
2728
2930
3132
LATI
TUD
N
LONGITUD ºW
Golfo de California
Océano Pacífico
115 114 113 112 111
28
29
30
31
32
1 2 3
45
678
910
11 12
1314
15 16
17181920
21
22
2324
2526
2728
2930
3132
LATI
TUD
N
LONGITUD ºW
Golfo de California
Océano Pacífico
Figura 1. Localización del área de estudio y posiciones geográficas de las estaciones durante la campaña GOLCA-0212. Se indica el número consecutivo del lance.
3
Tabla I. Localización geográfica de las estaciones de CTD durante la campaña GOLCA-0212. La hora y la fecha están referidas a Tiempo Universal.
LANCE
ESTACIÓN LATITUD
(°N) LONGITUD
(°W) HORA (UT )
FECHA (dd/mm/aa)
PROFUNDIDAD (m)
1 EST01 27°36.237 112°11.988 11:39 7/12/2002 950
2 EST02 27°44.290 111°44.210 16:37 7/12/2002 1540
3 EST03 27°44.234 111°09.289 21:49 7/12/2002 377
4 EST04 28°17.462 111°40.828 04:09 8/12/2002 39
5 EST05 28°09.275 112°08.994 10:22 8/12/2002 902
6 EST06 28°42.39 112°02.38 14:39 8/12/2002 40
7 EST07 28°37.444 112°23.949 18:28 8/12/2002 256
8 EST08 28°57.270 112°47.120 23:48 8/12/2002 462
9 EST09 29°30.505 112°33.893 05:01 9/12/2002 76
10 EST10 29°20.585 113°00.344 09:56 9/12/2002 405
11 EST12 29°47.608 113°23.012 16:28 9/12/2002 180
12 EST13 29°55.358 112°53.721 20:43 9/12/2002 118
13 EST14 30°19.180 113°08.430 00:19 10/12/2002 77
14 EST15 30°11.914 113°40.064 05:00 10/12/2002 177
15 EST16 30°36.607 113°52.355 10:24 10/12/2002 99
16 EST17 30°43.310 113°23.140 13:56 10/12/2002 80
17 EST18 31°08.573 113°37.356 18:31 10/12/2002 36
18 EST19 31°02.946 114°05.879 22:21 10/12/2002 120
19 EST20 31°20.140 114°14.300 06:31 11/12/2002 50
20 EST21 31°26.655 114°37.383 05:24 11/12/2002 16
21 EST22 30°59.760 114°27.858 11:11 11/12/2002 40
22 EST23 30°28.720 114°25.780 16:37 11/12/2002 49
23 EST24 30°01.714 114°14.511 20:57 11/12/2002 186
24 EST25 29°42.120 113°55.170 01:41 12/12/2002 640
25 EST25A 29°27.640 113°43.920 05:28 12/12/2002 605
26 EST26 29°14.050 113°31.890 10:23 12/12/2002 385
27 EST26A 29°00.030 113°19.630 13:24 12/12/2002 850
28 EST27 28°46.792 113°07.371 17:26 12/12/2002 1325
29 EST27A 28°32.877 112°55.496 21:24 12/12/2002 314
30 EST28 28°20.990 112°45.010 00:10 13/12/2002 197
31 EST29 27°57.337 112°34.773 04:39 13/12/2002 534
32 EST30 27°46.807 112°22.730 09:22 13/12/2002 960
4
3. INSTRUMENTACIÓN
3.1 Calibración del CTD
El CTD SB-19 fabricado por Sea-Bird Electronics Inc. consta de una
unidad submarina a la cual se fijan los sensores de presión, temperatura y
conductividad, además de canales auxiliares a los que pueden
conectarse diferentes tipos de sensores, en este caso, de oxígeno disuelto y
fluorescencia. La unidad toma dos muestras por segundo, las cuales son
grabadas internamente en una memoria estática CMOS. El inicio y final de
la grabación de datos se controla manualmente con un interruptor
magnético externo. El sistema se conecta por medio de un conductor
serial a una computadora personal, lo cual permite el acceso a los datos
almacenados y monitoreo de la señal de los sensores. Las especificaciones
de fábrica del CTD se muestran en la tabla II.
Tabla II. Especificaciones de los sensores del CTD SB-19 proporcionados por el fabricante.
PARAMETRO
RANGO
PRECISION
RESOLUCION
ESTABILIDAD
Conductividad [Siemens/m]
0-7
0.0003
0.00004
0.0003 S/m/mes
Temperatura [°C]
-5 a 35
0.001
0.0003
0.0002 °C/mes
Presión [psia]
0-15000
0.015% de la escala completa
0.001 % de la escala completa
0.0015 % de la escala completa
Oxígeno [ml/l]
0-15
0.1
0.01
---
Fluorescencia [µg/l]
0-150
0.02
0.03
---
5
Los sensores del CTD fueron calibrados en los laboratorios de Sea-Bird
Electronics Inc. en el mes de enero y febrero de 2001. La tabla III muestra
los resultados de sumergir los sensores de temperatura y conductividad en
un baño de temperatura variable. Las frecuencias de salida de los sensores
son usadas para tabular los coeficientes de calibración, utilizados en las
ecuaciones de conversión al Sistema Internacional de Unidades en
Oceanografía (UNESCO, 1985).
Tabla III. Experimentos de calibración para sensores de temperatura.
Número de serie 2957 Temperatura estándar [°C]
CTD [°C] Residual [°C]
1.0000 0.9999 0.0001
4.4999 4.5001 0.0002
15.0000 14.9999 -0.0001
18.4999 18.4997 -0.0002
24.0000 24.0003 0.0003
28.9998 28.9998 0.0000
32.5000 32.4999 -0.0001
El sensor de conductividad del CTD también fue comparado en
laboratorio contra estándares mediante dos experimentos, variando la
temperatura y la salinidad, los resultados se muestran en la tabla IV.
6
TABLA IV. Resultados de calibración de conductividad en laboratorio.
Número de serie 2957 Temperatura Estándar [°C]
Salinidad Estándar[UPS]
Conductividad Estándar [S/m]
CTD [S/m] Residual [S/m]
22.0000 0.0000 0.0000 0.00000 0.00000
1.0000 34.8105 2.97551 2.97543 -0.00008
4.4999 34.8114 3.28430 3.28439 0.00009
15.0000 34.8101 4.27094 4.27094 0.00000
18.4999 34.8098 4.61759 4.61762 0.00003
24.0000 34.8077 5.17749 5.17744 -0.00005
28.9998 34.8010 5.70007 5.70004 -0.00003
32.4999 34.7902 6.07196 6.07200 0.00004
4. PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS DEL CTD.
El procesamiento de datos provenientes del CTD tiene como objetivo
producir perfiles limpios de errores (ruido y spikes) y se realiza con utilerías
proporcionadas por el fabricante (Sea-Bird Electronics, 2003). Como primer
paso, se extrae la información almacenada de los sensores del CTD y se
convierten a un formato hexadecimal, utilizando el módulo DATCNV;
posteriormente se identifican y eliminan datos con diferencias mayores a
dos desviaciones estándar entre 48 datos sucesivos (2 segundos) de
presión, temperatura y conductividad, esto se realiza con el módulo
WILDEDIT. Es necesario corregir el desfase de tiempo entre las señales de
los sensores de temperatura y conductividad, el cual ocurre debido a la
posición que tienen los sensores, en el conducto de bombeo de agua. Si
esto no se corrige, se obtienen saltos ("spikes") en el cálculo de la salinidad
7
en las zonas de fuerte gradiente térmico. Dicha corrección se realiza con el
módulo ALIGNCTD. Posteriormente se necesita reducir el ruido de alta
frecuencia que presentan los sensores de presión y conductividad,
mediante la aplicación de un filtro recursivo de paso bajo con una
constante de tiempo de 0.5 s y 0.15 s. Esto se realiza con el módulo FILTER.
Después es necesario realizar un ajuste por el flujo del agua a través del
conducto, lo cual produce anomalías térmicas en la celda de
conductividad, sobre todo cuando el CTD pasa por gradientes de
temperatura importantes. Se usa el módulo CELLTM para corregir esta
anomalía y se requiere de dos parámetros (α y τ) para minimizar las
diferencias de salinidad entre el perfil de bajada y el perfil de subida, se
utilizaron los valores recomendados por el fabricante (García et al., 1999).
Por última corrección se utiliza el módulo LOOPEDIT para corregir el error
producido por el movimiento irregular del barco durante el ascenso y
descenso del CTD.
Después de aplicar estos módulos, se tiene un perfil limpio que
puede promediarse y calcular las diferentes variables oceanográficas de
interés (UNESCO, 1988, 1991). Para calcular salinidad se usaron los
algoritmos de Fofonoff y Millard (1983) en el modulo DERIVE.
En el apéndice A se presentan los datos de CTD en forma de perfiles
verticales de temperatura (T), salinidad (S), oxígeno disuelto (O2) y
fluorescencia (F), junto con un listado a profundidades discretas. Además,
se incluye el perfil de estabilidad de la columna de agua, que se calculó
utilizando la frecuencia de Brunt-Väisälä como un parámetro que indica la
fuerza de estratificación en un fluido. La simbología de los encabezados se
da en la Tabla V. Cuando una variable no fue medida se reporta con 99.9,
en el caso de la nubosidad con 9.
En la figura 2 se presenta el diagrama T-S de los lances de CTD de la
campaña GOLCA-0212, donde claramente se diferencian tres masas de
8
agua, dos para la región norte del Golfo de California (IPW y StSsW) y una
característica del Alto Golfo de California (GCW) (Godínez-Sandoval et al.,
2003).
TABLA V. Simbología usada en los encabezados de los perfiles verticales de CTD.
ESTACIÓN Nombre de la Estación
LANCE Número de lance
LATITUD Posición geográfica (°N)
LONGITUD Posición geográfica (°W)
DD/MM/AA Fecha día/mes/año
H Tiempo Universal (UT)
PROFTOT Profundidad del fondo (m)
TEMPSUP Temperatura superficial (C°)
SALSUP Salinidad superficial
TEBUHU Temperatura del bulbo húmedo (C°)
TEBUSE Temperatura del bulbo seco (C°)
V-MAG Rapidez del viento (m/s)
DIR Dirección del viento (azimut)
NUBES Nubosidad (octas)
BAROM Presión atmosférica (mb)
PR Presión CTD
T Temperatura de CTD (°C)
S Salinidad de CTD
O2 Oxígeno Disuelto (ml/l)
Flu Fluorescencia (µg/l)
Est Estabilidad (m-1)
9
Figura 2. Diagrama T-S de todas las estaciones de CTD en la campaña GOLCA-0212.
10
5. AGRADECIMIENTOS
La campaña fue financiada por el Instituto Politécnico Nacional a
través del proyecto “Variabilidad espacial de grupos del zooplancton, con
énfasis en larvas de peces, en el Golfo de California superior y central y su
interacción con el ambiente” (Clave CGPI2003-297) La campaña se realizó
con éxito gracias al entusiasmo y trabajo de todos los participantes en la
misma cuyo jefe de crucero fue el Dr. Bernardo Shirasago German. Se
hace un reconocimiento especial al personal del Departamento de
Oceanografía Física del CICESE, y particularmente al Sr. Juan Francisco
Moreno Higareda, al Capitán M.M.N. Roberto Cardós Iñiguez y la
tripulación del B/O Francisco de Ulloa, así como al jefe de operaciones de
la embarcación, Ocean. Joaquín García Córdova por la exitosa
campaña.
Laura Sánchez Velasco agradece a la COFAA-IPN, EDI-IPN y al SNI-
CONACyT por los estímulos otorgados.
11
6. BIBLIOGRAFÍA
Fofonoff, N. P., y R. C. Millard. Algorithms for computation of fundamental properties of seawater. UNESCO Technical Papers in Marine Science, 44. 53 pp. 1983.
García, C. Joaquín. Reginaldo Durazo A., Timothy Baumgartner M. y Bertha Lavaniegos E. Hidrografía en la zona sureña del sistema de la corriente de California. Campaña IMECOCAL 9809/10. B/O Francisco de Ulloa. Septiembre 28 - Noviembre 1° de 1998. Informe Técnico CTEC9903. Comunicaciones Académicas. Serie Ecología, CICESE, 112 pp. 1999.
Godínez Sandoval, Víctor M., Miguel F. Lavín, Rafael Ramírez Mendoza, Arturo I, Ocampo Torres, M. Salvador Galindo Bect y J. Martín Hernández Ayón. Datos Hidrográficos en el Alto Golfo de California: Campaña FU9908 (Agosto 17-23, 1999). Informe Técnico. Comunicaciones Académicas. Serie Oceanografía Física, CICESE, 252 pp. (6376). 2001.
López, M., y J. García. Moored observations in the northern Gulf of California: A strong bottom current. J. Geophys. Res., 108(C2), 30xx-30xx. 2003.
Sea-Bird Electronics, Inc. Seasoft-win32: SBE data processing-win32. CTD data processing and plotting software for Windows 95/98/NT/2000/XP. Software release 5.29ª. 122 pp. 2003.
Smith, P. E. y S. L. Richardson. Técnicas modelo para prospecciones de huevos y larvas de peces pelágicos. FAO, Documentos técnicos de Pesca No. 175. 107 pp. 1979.
UNESCO. The international system of units (SI) in oceanography. UNESCO technical papers in marine science. No. 45. 124 pp. 1985.
UNESCO. The acquisition, calibration, and analysis of CTD data. UNESCO technical papers in marine sciense. No. 54. 94 pp. 1988.
UNESCO. Processing of oceanographic station data. UNESCO technical papers in marine science. 138 pp. 1991.
12
7. APÉNDICE A: Perfiles verticales de temperatura (T °C), salinidad, oxígeno disuelto (ml l-1), fluorescencia (µg l-1) y estabilidad (m-1) obtenidos con el CTD.
S FluEstO2
P [d
b]
Θ [°C]
0 1 2 3 4 5 6Flu [µgl−l]
0 1 2 3 4 5 6O [mll−l]
0 0.1 0.2 0.3 0.4Est/1000 [m−l]
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est01 1 27 35.9 112 9.1 7 12 2002 1139 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 950.0 20.5 35.42 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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13
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ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est06 6 28 42.4 112 2.4 8 12 2002 1439 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 35.0 20.6 35.33 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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18
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est07 7 28 38.7 112 23.6 8 12 2002 1828 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 256.0 21.2 35.35 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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19
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est08 8 28 56.5 112 46.7 8 12 2002 2348 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 462.0 21.0 35.60 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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21
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28
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est18 17 31 8.2 113 37.4 10 12 2002 1831 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 36.0 20.5 35.88 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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29
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30
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32
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33
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34
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35
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36
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37
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est26 26 29 13.3 113 31.7 12 12 2002 1023 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 385.0 18.9 35.47 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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38
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41
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42
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43
ESTACION LANCE LATITUD LONGITUD DD MM AA H[UT] Est30 32 27 44.9 112 20.7 13 12 2002 0922 PROFTOT TEMSUP SALSUP TEBUHU TEBUSE V−MAG DIR NUBES BAROM [m] [°C] [ups] [°C] [°C] [m/s] [AZM] [1/8] [bar] 960.0 21.7 35.49 99.9 99.9 99.9 999 9 9999.0
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