Download la base de datos de aerosoles en la estacion de “el arenosillo”(huelva)

LA BASE DE DATOS DE AEROSOLES EN LA ESTACION DE “EL ARENOSILLO”(HUELVA) INCLUIDA EN LA RED AERONET
V. Cachorro(1), M. Sorribas(1,2) C. Toledano(1), R, Vergaz(1), A. M. de Frutos(1), J.M. Vilaplana(2), y B. de la Morena(2)
1
Grupo de Óptica Atmosférica, Universidad de Valladolid, Valladolid, España,
2
INTA. Departamento de Observación de la Tierra, Teledetección y Atmósfera. Estación de
Sondeos Atmosféricos “El Arenosillo”. Mazagón (Huelva),
1. Introducción
Este trabajo se enmarca dentro de la línea de investigación que realiza el Grupo de Óptica Atmosférica de la Universidad de Valladolid (GOA-UVA) sobre el estudio de los aerosoles en la atmósfera basada en medidas espectrorradiométricas y fotométricas de la irradiancia
solar y de la radiancia del cielo.
Presentamos en este trabajo la base de datos que se está generando sobre las propiedades
ópticas de los aerosoles en la Estación de Sondeos Atmosféricos de El Arenosillo (ESAT),
perteneciente al INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y situada en la provincia
de Huelva, en la antesala del Parque Nacional de Doñana. El instrumento utilizado es un fotómetro comercial, Cimel 318-2 polarizado, incluido en la red AERONET(AErosol RObotic
NETwork). Esta red realiza una monitorización continua de los aerosoles en estaciones por
todo el mundo. Los objetivos de esta red son la medida de propiedades ópticas de los aerosoles para conformar una climatología a nivel global de la Tierra y también es la base para la
validación de las medidas desde satélite sobre aerosoles. AERONET establece un estándar
para los instrumentos, la calibración y el procesado de datos. Los datos de todas las estaciones
de AERONET están disponibles en tiempo real en la página http://aeronet.gsfc.nasa.gov. Se
establecen tres niveles de datos: el nivel 1.0, sin depurar las medidas afectadas por nubes y
precalibración del instrumento; nivel 1.5, una vez depuradas de nubosidad mediante el procedimiento estándar de la red; y nivel 2.0, cuando se ha realizado una segunda calibración (postcalibración) al instrumento que asegura la calidad de los datos.
2. Medidas experimentales y calibración
Debemos mencionar que la serie de datos sobre aerosoles en El Arenosillo comenzó en
1996 con las medidas de un espectrorradiómetro Licor-1800, y se ha continuado con el fotómetro Cimel (Vergaz, 2001). AERONET establece una numeración para las cabezas sensoras
de los fotómetros Cimel. En esta estación han estado instalados el Cimel #48 entre febrero y
junio de 2000, el Cimel #114 hasta julio de 2001; el #45 hasta enero del 2003 y en la actualidad el Cimel #50. Cada uno de estos instrumentos llega calibrado y vuelve a ser recalibrado al
ser sustituido, de tal forma que se comprueba la deriva del instrumento durante el tiempo que
ha estado en estación. El fotómetro de tipo polarizado tiene ocho filtros que permiten medidas
en las longitudes de onda de 440, 670, 870 y 1020 nm para los estudios de aerosoles. Un filtro
a 940 nm permite la determinación del vapor de agua en la columna atmosférica. Con otro
limitador de campo y utilizando los tres filtros polarizados a 120 grados en la longitud de onda de 850 nm se realizan las medidas de la radiancia del cielo y polarización. El programa de
medidas consiste en observaciones cada 15 minutos, para el espesor óptico de aerosoles
(AOD) y una secuencia variable de medidas del almucantar y en plano principal del sol, que,
junto con las anteriores de AOD, permiten determinar la función de distribución de tamaños
de los aerosoles, y el índice de refracción, parámetro de asimetría y parámetro de scattering
simple a esas 4 longitudes de onda.
La calibración para el espesor óptico de aerosoles se realiza mediante un método de intercalibración con otro fotómetro MASTER, calibrado a su vez por el método Langley. Este proceso lleva un error absoluto del 0.02 para el espesor óptico según la red AERONET, es decir
del orden del 2%. La calibración en radiancia y polarización se realiza en laboratorio de
acuerdo a los estándar habituales (lamparas de referencia y esfera integrante) en las instalaciones del GSFC (NASA, USA) o en el LOA (Universidad de Lille, Francia). Esta última
calibración requiere unas instalaciones no existentes en la mayoría de los laboratorios. Sin
embargo la intercalibración y la calibración por el método de Langley es muy accesible para
aquellas estaciones muy soleadas.
3. Resultados
A pesar de que sobre los datos de cada estación se realiza un procesado estándar por parte
de la red AERONET, es obvio que las incidencias sobre el aparato y sobre los datos son responsabilidad del investigador responsable de la estación (IP) y que dado el volumen de datos
de la actual red, es necesario un análisis detallado de los mismos y de los resultados procesados, por parte del grupo de investigación encargado de cada estación, ya que no siempre se
llega al nivel 2. En la figura 1 mostramos la evolución del AOD a 440 nm durante el año 2000
en el nivel 1.5.
1 .2
C im e l e n E l_ A r e n o s illo ( n iv e l 1 . 5 )
AO T_440 nm .
1
AOD 440 nm.
0 .8
0 .6
0 .4
0 .2
0
1 6 -fe b
2 7 -m a r
6 -m a y
1 5 - ju n
2 5 - ju l
3 -s e p
1 3 -o c t
2 2 -n o v
1 -e n e
D ía
Figura 1.- Serie de medidas de espesor óptico de aerosoles en la longitud de onda de 440nm para el año 2000 en
el nivel 15.
Si bien los datos pueden verse sobre Internet, se observan en muchos casos deficiencias,
que solo el IP conoce en detalle. El grupo de investigación encargado del mantenimiento de
cada estación puede reprocesar los datos con protocolos distintos a los de la red, de forma que
puede conformar una base de datos paralela y publicar resultados conforme a estos datos. Este
proceso es muy usual cuando el aparato se ha mantenido demasiado tiempo en la estación, por
la imposibilidad de cambiarlo, o por incidencias que han deteriorado su calibración. Como
ejemplo mostramos en la figura 2 las medidas del AOD en las 4 longitudes de onda de aerosoles del 20 de Julio hasta el 7 de Agosto del 2000 correspondiente al Cimel #114. Hemos elegido este periodo, por ser muy ilustrativo, ya que presenta tanto valores muy bajos del espesor
óptico de aerosoles (entre 0 y 0.05), como muy altos (cercanos a 0.6), correspondiente a la
entrada en la Península de un episodio de aerosol desértico. Si observamos la figura vemos
que en los valores bajos del AOD y para las longitudes de onda 870 y 1020 nm se han eliminado valores negativos (correspondientes a la concavidad que muestra la evolución de los
valores diarios). Esa concavidad tan acusada es debida al deterioro de los filtros de medida y
por tanto a un deterioro de la calibración para el AOD (Romero y Cuevas, 2002, Vergaz,
2001). El problema es que el protocolo de AEONET ha eliminado también los datos de esa
misma medida instantánea a los otros filtros (440 y 670), cuando no necesariamente llevan el
mismo error en la calibración (cada filtro lleva su constante de calibración independiente)
0.7
"El Arenosillo, July_August 2000" Level 1.5
0.6
0.5
AOD
0.4
AOT_1020
AOT_870
AOT_670
AOT_440
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
20-7 21-7 22-7 23-7 24-7 25-7 26-7 27-7 28-7 29-7 30-7 31-7 1-8
2-8
3-8
4-8
5-8
6-8
7-8
Day
Figura 2. Evolución del AOD durante un episodio de alta turbiedad a las 4 longitudes de ondas del Cimel #114
en “El Arenosillo” del 20 de Julio al 7 Agosto de 2000, en el nivel 1.5 pero procesada con la postcalibración y
eliminada la nubosidad.
Todo ello muestra que a pesar del cuidado exquisito que se intenta realizar en este tipo
de medidas, el reprocesado de las series de datos es muy habitual. En este caso, el Cimel #114
mostró una serie bastante mala, probablemente por una deficiente calibración en origen. La
serie ha sido por tanto reprocesada utilizando el método de Langley in situ, es decir con las
propias medidas. Los resultados muestran una mejora considerable, donde se aprecia la perdida de concavidad a pesar de que este método lleva asociado una gran variabilidad al utilizarlo
in situ.
Bibliografía
[1]
[2]
R. Vergaz, Propiedades ópticas de los aerosoles atmosféricos. Caracterización del área
del Golfo de Cádiz. Tesis Doctoral. Dpto. de Óptica. Universidad de Valladolid (2001)
P.M. Romero y E. Cuevas, Variación diurna del espesor óptico de aerosoles:¿ Ficción o
realidad?. 3a Asamblea Hispano Portuguesa de Geofísica y Geodesia. Valencia (2002)