D esarrollo de nuevos métodos de procesado de datos de redes fotométricas para el análisis de propiedades del aerosol atmosférico

  1. Gonzalez Caton, Ramiro
Supervised by:
  1. Roberto Román Diez Director
  2. Carlos Toledano Olmeda Director

Defence university: Universidad de Valladolid

Fecha de defensa: 14 January 2021

Committee:
  1. Adolfo Comeron Tejero Chair
  2. Carlos Baladrón Secretary
  3. María José Granados Muñoz Committee member
Department:
  1. Theoretical, Atomic and Nuclear Physics and Optics

Type: Thesis

Abstract

Se define como aerosol atmosférico a aquellas partículas que se encuentran suspendidas en la atmósfera en estado sólido o líquido. El estudio y análisis de los aerosoles son de vital impor- tancia debido a que estos afectan al clima, a la actividad humana y a la salud de las personas. Distintas redes operan de forma rutinaria y con un grado mayor o menor de automatización con el objetivo de obtener medidas y productos de aerosoles para su posterior análisis. Las medidas ópticas o de detección remota, como las que proporcionan los fotómetros desde tierra y muchos sensores de satélite, basan su funcionamiento en la interacción de la luz con los aerosoles. Uno de los principales productos de estas redes es el espesor óptico de aerosoles (AOD del inglés Ae- rosol Optical Depth). Normalmente se obtiene el AOD midiendo con un fotómetro la irradiancia directa del Sol que llega a la superficie terrestre, ya que la cantidad de irradiancia directa solar extinguida durante su paso por la atmósfera terrestre depende del AOD a través de la ley de Beer- Bouguer-Lambert. El AOD está relacionado con la cantidad de aerosoles presentes en la columna atmosférica, y su variación espectral ligada al tamaño predominante de las partículas. Recientes avances y mejoras en los instrumentos de medida fotométrica han permitido adaptar las medidas directas al Sol también a la Luna, pudiendo obtener valores de AOD también durante la noche. Esto permite que en aquellas zonas con largos periodos nocturnos, principalmente en las zonas polares, se pueda de igual manera obtener información relacionada con los aerosoles. Esto ayuda a rellenar huecos muy relevantes en las series de datos obtenidas en estas zonas, que hasta ahora contaban tan solo con fotometría solar. En este trabajo se aborda el análisis de las propiedades del aerosol atmosférico a través de la creación y mejora de nuevos procesados y productos. En concreto se presenta el desarrollo de nuevos métodos para el cálculo operacional del AOD en una red de instrumentos, tanto para el día como para la noche. En primer lugar, se ha desarrollado el cálculo del AOD durante el día describiendo paso a paso su proceso y datos utilizados. En una segunda instancia se ha adaptado este cálculo a la noche, describiendo de igual manera los modelos utilizados y desarrollando una nueva corrección sobre estos, la cual se propone para la mejora en el cálculo del AOD por la noche. Los productos obtenidos mediante ambos métodos se han contrastado con series de datos independientes y de referencia, que nos ha permitido asegurar la calidad del algoritmo. Finalmente, la puesta en producción de ambos productos en el sistema CÆLIS ha permitido de- tectar un evento de aerosoles extremadamente anómalo en una de las estaciones que el Grupo de Óptica Atmosférica de la Universidad de Valladolid opera en la estación de Marambio, en la Antártida. Con la ayuda de otras medidas complementarias y algunos modelos atmosféricos, se ha descubierto que los aerosoles procedían de la quema de biomasa generada por incendios localizados en el Este de Australia a finales de 2019. La detección de este evento pone de mani- fiesto la importancia y el valor de disponer de medidas rutinarias, procesamientos automatizados y productos de calidad que permitan analizar las propiedades del aerosol atmosférico.