Publicación del artículo científico “Obtención del espesor de aerosoles espectral por medio de medidas en superficie de espectrometría infrarroja de transformada de Fourier”

Noticia del Centro de Investigación Atmosférica de Izaña

Los aerosoles atmosféricos son considerados como una “variable climática esencial” por el programa GCOS (Global Climate Observing System) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM), ya que ejercen una influencia importante sobre el balance radiativo Tierra-atmósfera, desde la región ultravioleta (UV) del espectro electromagnético hasta el infrarrojo (IR). Sin embargo, el conocimiento preciso de las diferentes interacciones aerosol-clima es especialmente complejo en el espectro IR, donde existe una escasez importante de información que pueda ser tomada como referencia.

Aerosoles atmosféricos

Los aerosoles atmosféricos son considerados como una “variable climática esencial” por el programa GCOS (Global Climate Observing System) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM), ya que ejercen una influencia importante sobre el balance radiativo Tierra-atmósfera, desde la región ultravioleta (UV) del espectro electromagnético hasta el infrarrojo (IR). Sin embargo, el conocimiento preciso de las diferentes interacciones aerosol-clima es especialmente complejo en el IR, donde existe una escasez importante de información que pueda ser tomada como referencia.

Publicación de los resultados de nuestros investigadores en la revista Remote Sensing

El artículo científico de título “Spectral Aerosol Optical Depth Retrievals by Ground-Based Fourier Transform Infrared Spectrometry” ha sido recientemente publicado en la revista científica Remote Sensing, mostrando la primera serie larga  (1 año) del espesor óptico de aerosoles (AOD, de las siglas en inglés de “aerosol optical depth”) y el Exponente de Angström (AE, de las siglas en inglés de “Angström Exponent”) en las regiones espectrales del infrarrojo cercano y de onda media a partir de medidas espectrométricas de alta calidad tomadas en superficie (Figura 1).

Figura 1. Serie temporal del AOD obtenido con el FTIR (Banda B4 centrada en 1640 nm) y AERONET con valores desde mayo de 2019 a mayo de 2020. En el zoom de la parte inferior de la figura se muestra la evolución temporal en un periodo de 11 días en julio de 2019.

Estos resultados fueron obtenidos a partir de medidas realizadas con un espectrómetro de transformada de Fourier (FTIR, de las siglas en inglés de “Fourier Transform Infrared”) instalado en el observatorio de alta montaña de Izaña (Tenerife, Islas Canarias, España), perteneciente a la red de vigilancia atmosférica global (VAG).

A pesar de ser un sistema de alta calidad y resolución para la monitorización de los gases atmosféricos, la falta de estabilidad fotométrica en términos absolutos del sistema FTIR ha impedido que sus productos puedan ser usados para la monitorización de los aerosoles atmosféricos (que podría ser realizada de manera simultánea a la monitorización de gases). Este estudio ha revelado que la calibración absoluta del FTIR es muy sensible a la degradación superficial o suciedad depositada en sus espejos ópticos externos (degradación lineal estimada a un ritmo de hasta 1.75%mes−1). La falta de estabilidad fotométrica en términos absolutos del sistema FTIR ha sido abordada en este artículo por medio de un procedimiento de calibración y suavizado.

Excelente resultado de la validación de las medidas obtenidas

Una validación cruzada de la serie de AOD obtenida con el FTIR para un periodo de 1 año con datos fotométricos de la misma estación procedentes del fotómetro Cimel CE318-T de la red AERONET (Aerosol Robotic Network) mostró un acuerdo excelente entre ambos productos de AOD (Figura 2). La fiabilidad de estos nuevos productos FTIR fue también garantizada con una validación cruzada posterior realizada con datos procedentes de un modelo numérico específico.

Fig. 2. Scatterplot de las medidas de AOD concidentes para AERONET y FTIR desde mayo de 2019 a mayo de 2020, considerando las bandas B1 y B4 del FTIR, así como el número de coincidencias (N), los parámetros del ajuste y el coeficiente de correlación (R) en la leyenda.

Utilidad de los resultados

La conclusión general que puede ser extraída de este artículo se centra en la importante información adicional que estos nuevos productos FTIR obtenidos en el IR pueden proporcionar para la validación y posterior mejora de los productos de aerosoles obtenidos desde satélite, a la vez que permitirán la mejora de la sensibilidad que poseen de las bases de datos actuales en relación a las partículas grandes, requerimientos clave para mejorar la estimación del efecto radiativo de los aerosoles en el clima. Además, se espera que estos resultados sirvan como primer paso para su futura implementación en instrumentos FTIR portables de baja resolución, con una cobertura espacial para la montorización de la atmósfera potencialmente superior a la de los sistemas FTIR clásicos.

Noticia original aquí

Artículo completo en inglés: Barreto, A.; García, O. E.; Schneider, M.; García, R. D.; Hase, F; Sepúlveda, E.; Almansa, A. F.; Cuevas, E.; Blumenstock, T. Spectral Aerosol Optical Depth Retrievals by Ground-Based Fourier Transform Infrared Spectrometry. Remote Sens. 2020, 12 (19), 3148

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