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DOAS / UV-VIS

Introducción

Programa de medidas

Proyectos de investigación

Instrumentación

Publicaciones

Meetings

Tesis doctorales realizadas usando datos DOAS de Izaña

Base de datos

Científicos implicados

Introducción

La observación de gases en la estratosfera se convirtió en un tema prioritario en los años 80 del siglo XX  cuando se descubrió que compuestos emitidos por la actividad industrial destruían el ozono. La concentración de ozono en la estratosfera depende básicamente del transporte meridiano de aire, la radiación disponible y las cantidades de NO2 y halógenos.

El Observatorio de  Izaña, situado a gran altura, con cielos claros y sin contaminación constituye un emplazamiento idóneo para medidas estratosféricas.

Programa de medidas

DOAS son las iniciales inglesas de 'Espectroscopía Óptica de Absorción diferencial'. Es una técnica óptima para la medida de gases minoritarios en la atmósfera.  Se basa en el análisis de radiación difusa del cénit durante los crepúsculos, cuando la señal de la estratosfera se amplifica frente a la de las capas mas bajas.

INTA,  mediante un Convenio de Colaboración con AEMET inició en 1993 un  Programa de medidas que aún se mantiene. Desde esa fecha todos los días se mide la columna de dióxido de nitrógeno (NO2) en los dos crepúsculos. En 1999 un segundo instrumento con un rango espectral más extenso se instaló para incorporar datos de la columna vertical de O3. Por último, en 2001 se completó la instrumentación con un espectrómetro ultravioleta de gran resolución para medir el radical BrO.

Serie de medidas de NO2 (1993-2009) obtenidas en Izaña mediante la técnica DOAS/UV-VIS

Proyectos de investigación

Los espectrómetros DOAS forman parte de la NDACC (Red para detección del Cambio en la Composición de la Atmósfera) donde se almacenan los datos después de un estricto control de calidad. La información obtenida se emplea para estudios climáticos, comparación del ozono con otros instrumentos que operan en rangos espectrales distintos con objeto de mejorar la exactitud  de las medidas, estudio de potenciales impactos del polvo sahariano sobre la medida de ozono desde satélites, fenómenos extremos de pequeña escala, validación de satélites, tendencias a largo plazo, etc.

En la actualidad los DOAS de Izaña contribuyen a la validación permanente de los satélites de la ESA a través del proyecto MULTI-TASTE coordinado por el Instituto de Aeronomía Espacial de Bélgica.

Instrumentación

Los espectrómetros de absorción diferencial son integrados en los laboratorios del INTA, donde también son desarrollados los algoritmos, software de control instrumental y software para el análisis de los datos.  Ver la Tabla  I para las principales especificaciones de los instrumentos (Gil et al., 2008)

Instalando los sensores de  luz y las fibras ópticas de un DOAS en la terraza de la torre del Observatorio de Izaña
Espectrómetros ARTIST y RASAS y EVA en la planta 6ª de la torre de observación

Publicaciones

Gil, M., O. Puentedura, M. Yela y E. Cuevas. “Behavior of NO2 and O3 columns during the eclipse of February 26, 1998, as measured by visible spectroscopy, J. Geophys. Res., V105, D3, 3583, 2000

Lambert, J-C, J. Granville, M. Allart, T. Blumenstock, T. Coosemans, M. de Maziere, U. Friess, M. Gil, F. Goutail, D.V. Ivonov, I. Kostadinov, E. Kyro, A. Petritoli, A. Piters, A. Richter, H.K. Roscoe, H. Schets, J. D. Shanklin, V. T. Soebijanta, T. Suortti, M. van Roozendael and C. Varotsos, Ground-Based Intercomparison of early Sciamachy O3  and NO2 columns First ENVISAT Validation Workshop, ESA/ESRIN, Italy, 9-13 Dec. 2002, ESA SP-531, 2003

Gil, M., M. Yela, E. Cuevas and V. Carreño, Sudden increases in the NO2 column caused by thunderstorms: A case study in the northern subtropical region. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 4, 2263-2281, 2004

Blumenstock, T., S. Mikuteit, A. Griesfeller, F. Hase, G. Kopp, I. Kramer, M. Schneider, H. Fischer, M. Gil, J. R. Moreta, M. Navarro-Comas, U. Raffalski, E. Cuevas, B. Dix & G. Schwarz, Validation of MIPAS and SCIAMACHY data by ground-based spectroscopy at Kiruna, Sweden, and Izana, Tenerife island (AOD-191), ESA SP-562, 2004  (ISBN 92-9092-873-5)

Lambert, J.C., M. Van Roozendael, S.B. Andersen, J. P. Burrows, C. de Clerq, I. de Semdt, V. Dorokhov, N.F. Elansky, M. Gil, F. Goutail, G. Held, F. Hendrick, B.A.K.Hoiskar, D.V. Ionocv, P.V.Johnston, I. Kostadinov, K. Kreher, E. Kyrö, J. Leveau, D. Loyola, J-F. Müller, A. Petritoli, G. Pinardi, U,. Platt, J-P. Pommereau, O. Puentedura, A. Richter, H.K. Roscoe, V. Semenov, S. Slijkhuis, R.J.D. Spurr, Yu.M. Timofeyev, K.K. Tornkvist, G. Vaughan, T. Wagner, S. Wahl, F. Wittrock and M. Yela, End-to-end validation of EPS/METOP GOME-2 Trace gas data, EUMETSAT Polar System/MetOp RAO Workshop, ESA-SP 618, 2006

Lambert, J.-C., J. Granville, C. Lerot, F. Hendrick, M. Van Roozendael, S.B. Andersen, V. Dorokhov, P. Gerard, M. Gil, F. Goutail, A.N. Gruzdev, G. Held, D. V. Ionov, P. V. Johnston, I. Kostadinov, K. Kreher, E. Kyrö, J. Leveau, M. Navarro-Comas, A. Petritoli, J.-P. Pommereau, A. Richter, H. K. Roscoe, V. K. Semenov, K. Stebel, G. Vaughan, T. Wagner, F. Wittrock, and M. Yela. GDP 4.0 transfer to SGP 3.0 for SCIAMACHY NO2 column processing: verification with SDOAS/GDOAS prototype algorithms and delta-validation with NDACC/UV-Visible network data. (ACVE-3), ESA SP-642, 2006

Gil, M., Yela, M,  L. N. Gunn, A. Richter, I. Alonso, M. P. Chipperfield, E. Cuevas, J. Iglesias, M. Navarro, O. Puentedura, and S. Rodrıguez, NO2 climatology in the northern subtropical region: diurnal, seasonal and interannual variability Atmos. Chem. Phys. 8, 1635–1648, 2008

Meetings

Yela, M., S. Rodriguez,  M. Gil, E. Cuevas, C. Parrondo and A. Redondas, NO2  and O3  at subtropical regions, Third European Ozone  Symposium in the Arctic region, Procc., Ed. G. Amanatidis, European Commision, pp 235-238,  Schliersee, Alemania, 1995

Yela, M., M. Gil, M. Navarro, S. Rodriguez, E. Cuevas and C. Romero,  Meridional transport in the subtropics during winter as seen by  NO2 column record, Polar Stratospheric Ozone 1997, Air Pollution Report 66, EUR 18032EN, Ed. N.R.P. Harris, I. Kilbane-Dawe and G.T. Amanatidis, pp 88-91, 1998.

Gil, M., M. Yela, A. Redondas, V. Carreño, E. Cuevas, M. Schneider, O. Puentedura, M. Navarro, F. Hase  y T. Blumenstock, Intercomparación de instrumentos de medida de la columna total de ozono en el Observatorio subtropical de Izaña (28ºN, 16ºW), 2ª Asamblea Hispano-Portuguesa de Geodesia y Geofísica, Lagos, 2000

Gil, M., O Puentedura  M. Yela and F. Hendrick, Diurnal and seasonal variation of BrO in the Northern Subtropics, IUGG, Sapporo, Japón 2003

Olga Puentedura, Manuel Gil, Mónica Navarro, François Hendrick, Martyn Chipperfield and Emilio Cuevas. An estimation of the Bromine Monoxide content in the free troposphere of north subtropical regions. IAMAS, Beijing, China. 2-11 August, 2005.

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, A. El proyecto TROMPETA (TROpical Monitoring PhasE in The Atmosphere): Interacción aerosoles-radiación-ozono en la atmósfera subtropical, The TROMPETA (TROpical Monitoring PhasE in The Atmosphere) Project: Aerosols-Radiation-Ozone interaction in the Subtropics, Procc. de la 5ª Asamblea Hispano-Portuguesa de Geodesia y Geofísica, 30/1-3/2, Sevilla 2006

Puentedura, O., M. Gil, M. Navarro,  Bromine Monoxide Vertical Column at Izaña Observatory (28ºN,16ºW), SCOUT-O3, Progress Meeting, Heraclion, 2007
Andrey, J., M. Gil and E. Cuevas, A review of Saharan dust specific extinction coefficient (SEC), RECTA, Torremolinos, Málaga, 2008

Puentedura O., M. Gil and E. Cuevas, Discrepancy between satellite and high mountain ground-based BrO seasonality in the Subtropics: Evidence of Marine Boundary Layer BrO? 35th Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods, Maynooth, Ireland, 2008

GEOMON UV-Vis team. Monitoring the stratosphere in GEOmon and NDACC. GEOMON Annual meeting, WMO, Geneve, 2009

GEOMON UV-Vis team. Monitoring the stratosphere in GEOmon and NDACC. Geophys. Res. Abstract VII, EGU 2009-10636,Vienna 2009

Hendrick, F., O. Puentedura, P. V. Johnston, M. De Mazière, M. Gil, K. Kreher, and M. Van Roozendael. Long-term ground-based UV-visible observations of stratospheric BrO at 60°N, 28°N, and 45°S reveal a decline. 3rd GEOMON Progress meeting. Geneve, Switzerland 26-29 January 2009.

F. Hendrick, P. V. Johnston, O. Puentedura, A. Rozanov, M. De Mazière, M. Gil, K. Kreher, B.-M. Sinnhuber, and M. Van Roozendael. Trend Analysis Of Stratospheric BrO Using Ground-Based Uv-Visible And SCIAMACHY Limb Observations At 60°N, 44°N, 28°N, And 45°S. European Geosciences Union General Assembly, 2009. Vienna, Austria, 2009.

F. Hendrick, M. De Mazière, N. Theys, M. Van Roozendael, A. Rozanov, B.-M. Sinnhuber, H. Bovensmann, P. V. Johnston, K. Kreher, O. Puentedura and M. Gil. Trend Analysis Of Stratospheric BrO: Comparison Between Sciamachy Limb And Ground-Based Uv-Visible Observations. ESA Atmospheric Science Conference 2009 (7-11 September, Madrid). Accepted.

Tesis doctorales realizadas usando datos DOAS de Izaña

Study of the NO2-O3 system at low latitudes by Ground-Based observations by using the ground-based absorption spectroscopy in the UV.Vis region (Estudio del sistema O3-NO2 en latitudes bajas basado en observaciones desde tierra utilizando la técnica de espectroscopía de absorción UV-Visible), Margarita Yela-Gonzalez,  U. de Salamanca, 1999

Bromine Monoxide remote sensing in the Subtropical atmosphere by Differential Absorption Spactroscopy (Detección remota de monóxido de Bromo en la atmósfera subtropical mediante espectroscopia de absorción diferencial), Olga Puentedura-Rodríguez, Universidad Complutense de Madrid., 2004

Base de datos

Columna vertical de NO2: 1993 - hasta la fecha

Columna vertical de O3: 1999 - hasta la fecha

Columna vertical de BrO: 2001 - hasta la fecha

Datos en molec/cm2 entre ángulos cenitales solares de  50º y 93º. Para estudios de largo plazo sólo se utilizan las medidas crepusculares a 90º (± 1º). Los datos auxiliares son: O4, Índice de color y scattering de Raman que proporcionan información de las condiciones del cielo (presencia de polvo y/o nubes) y H2O.

Científicos implicados

Espectrómetro RASAS (NO2, O3): Dr. Manuel Gil Ojeda. INTA

Espectrómetro EVA (NO2): Dra. Margarita Yela González. INTA

Espectrómetro ARTIST (BrO): Dra. Olga Puentedura Rodriguez. INTA

Software de análisis: Lic. Mónica Navarro Comas. INTA

Software de control: Ing.  Javier Iglesias Mendez. INTA