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Programa de monitorización e investigación de aerosoles mediante LIDAR en el Observatorio Atmosférico de Santa Cruz

Introducción

Programa de medidas

Actividades de investigación

Científicos implicados

Publicaciones

Meetings

Introducción

El material particulado suspendido en el aire (aerosoles) juega un papel determinante en el balance radiativo de la atmósfera, modificando tanto los flujos de radiación solar como de radiación térmica procedente de la Tierra. Para poder realizar una valoración del impacto de la radiación sobre el Clima es imprescindible conocer y evaluar la interacción radiación-aerosoles, incluso a escala local.

El conocimiento preciso de las propiedades de la estructura vertical de los aerosoles se requiere para estudios de impacto radiativo sobre el clima  y para estudios de calidad del aire, además de para aspectos más técnicos como son  a) Interferencia de la radiación UV sobre medidas de ozono desde satélite; b) Validación de los modelos de aerosoles; c) Validación de aerosoles desde satélites, d) Estudio del impacto de las interacciones partículas-nubes.

Los lidares denominados elásticos proporcionan información de calidad con una alta resolución vertical, desde la capa límite hasta la estratosfera. Con este propósito en el Observatorio Atmosférico de Sta. Cruz de Tenerife  se miden de forma continua las distribuciones verticales de las propiedades de extinción y retrodifusión. El lidar de Sta Cruz forma parte de la red Micro Pulse Lidar NETwork (MPLNET) mantenida por la NASA.

Vista del rayo verde del láser del MPL durante la noche en SCO

Programa de medidas

Las medidas de señal de un láser, retrodifundida  por las partículas suspendidas en el aire, se realizan con un sistema denominado 'lidar micropulsado': Micro Pulse Lidar version 3 (MPL-3). El instrumento es parte de la red mundial de lidares de aerosoles MPLNET de NASA (http://mplnet.gsfc.nasa.gov) y sigue su protocolo de medidas. Opera en modo continuo (24h/24h 365 días al año) excepto en el solsticio de verano al mediodía.  Las medidas de retrodifusión del MPL-3 se realizan rutinariamente durante 1 minuto de tiempo de integración y 75 m de resolución vertical. 

El instrumento fue instalado mediante un Convenio de colaboración entre el Centro de Investigación Atmosférica de Izaña (AEMET) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)  quienes mantienen desde 2005 un programa de medidas a largo plazo.

Actividades de investigación

Los estudios con el lidar de aerosoles de Sta. Cruz están orientados a:
Proyecto TROMPETA. (TROpical  Monitoring PhasE in The Atmosphere). Su objetivo es estudiar la potencial interferencia de los aerosoles absorbentes (polvo sahariano) sobre las medidas de ozono desde espectrómetros embarcados en satélite que emplean radiación UV retrodifundida (Gil et al. 2006)
 
Intercomparación de instrumentación LIDAR  en el marco de  SPALINET, la red Hispano-Portuguesa creada recientemente.  En este contexto, MPL-3 participó en la campaña de intercomparación de La Laguna (24-28 junio de 2007 (Sicard et al., 2009)
 
Monitorización de intrusión de polvo del Sáhara. Las observaciones del MPL-3 proporcionan una herramienta única para investigar la evolución espacial y temporal de las intrusiones de polvo Sahariano que frecuentemente invade las Islas Canarias.
Datos del 17 de Julio de 2007 corregidos por el cuadrado de la distancia.

La inversión de los datos permite inferir las propiedades ópticas (retrodifusión y extinción) con una buena resolución vertical y temporal.  Las comparaciones con los espesores ópticos (AOD) obtenidos con la red AERONET proporcionan buenos resultados.

Perfil vertical del coeficiente de extinción  invertido para el día 17 de Julio de 2007

Comparaciones entre los espesores ópticos (AOD ó AOT) obtenidos con AERONET y MPL-3 para el 17 de Julio de 2007 

Seguimiento de la evolución de los cirros. El MPL-3 permite estimar el espesor óptico de los cirros y contribuye a determinar su relación con la tropopausa.

Datos del 17 de Julio de 2007 corregidos por el cuadrado de la distancia. Los cirros se distinguen claramente en alturas de 7-12 km

Modelización de aerosoles y validaciones de satélite:

Determinación de la Saharan Air Layer (SAL)    
 
Establecer diferencias entre las propiedades de los aerosoles de la capa límite atmosférica (MBL) y la troposfera libre (FT)
 
Interacciones ozono-aerosoles durante las intrusiones saharianas.

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Científicos implicados

Dr. Carmen Córdoba-Jabonero (Lead, INTA)

Dr. Manuel Gil-Ojeda (INTA)

Dr. Emilio Cuevas (AEMET)

Mrs. Yballa Hernández (PhD student, AEMET)

Mr. Javier Andrey (PhD student, INTA)

Publicaciones

Sicard, M., F. Molero, J.L. Guerrero-Rascado, R. Pedrós, F.J. Expósito, C. Córdoba-Jabonero, F. Rocadenbosch, A. Comerón, M. Pujadas, L. Alados-Arboledas, J.A. Martinez-Lozano, J.P. Díaz and M. Gil. Aerosol lidar intercomparison in the framework of SPALINET – the SPAnish LIdar NETwork: methodology and results. IEEE Trancsations on Geoscience and Remote Sensing, 2009 (accepted).

Meetings

Cordoba-Jabonero, C., Andrey, M. Gil and E. Cuevas. Vertical characterization of Saharan dust intrusions over Tenerife by ground-based lidar and airborne measurements. European Aerosol Conference 2009, Karlsruhe (Germany), 6-11 September, 2009.

Córdoba-Jabonero, C., M. Gil, S. Rodríguez and E. Cuevas. Micropulse Lidar monitoring of recent Saharan dust intrusions over Tenerife. Segunda Reunión Española de Ciencia y Tecnología de Aerosoles (RECTA 2008), Torremolinos, Málaga (Spain), 30 June – 1 July, 2008.

Sicard, M., A. Comerón, F. Molero, J.L. Guerrero-Rascado, R. Pedrós, F.J. Expósito, C. Córdoba-Jabonero, F. Rocadenbosch, M. Pujadas, L. Alados-Arboledas, J.A. Martinez-Lozano, J.P. Díaz, M. Gil, J.M. Bolarín, J.M. Moreno and A. Requena. SPALINET: the SPAnish Advanced LIdar NETtwork. Results from the first year: system intercomparison. 24th International Laser Radar Conference (ILRC24), Boulder CO (USA), 23 - 27 June, 2008.

Gil, M., J. F. Lopez-Herreros, S. Chueca, O. Serrano, S. Alonso, E. Cuevas, P. M., Romero, M. Navarro, J. Andrey, C. Córdoba-Jabonero, M. Yela, A. Redondas, S., Rodriguez, M. Schneider, I. Kramer, T. Blumenstock and C. Pérez. TROMPETA (TROpical Monitoring PhasE in The Atmosphere) Project: Aerosols-Radiation-Ozone interaction in the Subtropics. Proc. 5ª Asamblea Hispano-Portuguesa de Geodesia y Geofísica, 30/1-3/2, Sevilla, 2006.