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Evaluación del espesor óptico de aerosoles con fotometría lunar en el Observatorio de alta montaña de Izaña

 

La fotometría lunar ha surgido como una herramienta útil para el estudio diario y continuo de los aerosoles, especialmente en latitudes altas. El conocimiento de un modelo preciso de irradiancia lunar es necesario para las técnicas de fotometría lunar con el fin de conocer el cambio continuo de brillo que la Luna experimenta durante sus ciclos. Hasta ahora, el modelo RObotic Lunar Observatory (ROLO), publicado en 2005, es considerado una herramienta esencial para la fotometría lunar. Sin embargo, existen muy pocos estudios publicados en la literatura centrados en la aplicación de este modelo a datos nocturnos, así como para estudiar la contribución que tiene este modelo en la incertidumbre de la profundidad óptica de los aerosoles (AOD).

Este trabajo supone un primer análisis de los errores sistemáticos observados en el AOD nocturno obtenido mediante técnicas de fotometría lunar y procesos de calibración dependientes del propio modelo de irradiancia lunar. En este sentido, este trabajo es un primer intento de corregir estas incertidumbres en la AOD a través de un modelo de regresión empírico. Para ello, se realizaron medidas nocturnas de AOD durante 2014 utilizando el fotómetro Sun-sky-lunar CE318-T (calibrado siguiendo la técnica Langley-Lunar) en el observatorio de alta montaña de Izaña. Esta información se ha restringido a 59 noches caracterizadas como limpias y estables de acuerdo con la información obtenida de los perfiles de retrodispersión medido con un lidar MPL-3 instalado en la estación cercana de Santa Cruz de Tenerife, al nivel del mar.

A partir de la comparación en este período de 59 noches de los coeficientes de  calibración del máster CE318-T en Izaña obtenidos por medio de la técnica Langley-Lunar y los coeficientes obtenidos por medio de la técnica Langley aplicada a cada noche del periodo, se deduce una dependencia del ángulo de fase así como una asimetría dentro del ciclo lunar del modelo ROLO (Fig. 1).

 

 

Fig. 1: Diferencias relativas (%) de los coeficientes de calibración (V0) obtenidos en 870 nm cuando se compararon las técnicas de calibración absoluta Langley y Langley-Lunar. El suavizado de los datos por medio de LOESS (locally estimated scatterplot smoothing) se presenta con una línea continua. Las áreas sombreadas representan el intervalo de confianza del 95%.

 

Una vez verificada la existencia de un sesgo en el modelo de irradiancia lunar (que introduce incertidumbres en la calibración y en el AOD dependientes del ángulo de fase de la Luna), estos autores propusieron un método de corrección empírica para mejorar el cálculo del AOD durante la noche. Para ello, el AOD nocturno se comparó en el mismo período con el AOD de referencia extraído de la red AERONET en la misma estación. Teniendo en cuenta condiciones atmosféricas estables, se calculó la diferencia entre AOD nocturno y AOD interpolado linealmente (tomado como referencia) a partir de datos diurnos AERONET (ΔAODfit). Los resultados muestran que los valores de ΔAODfit están fuertemente afectados por la fase lunar y el ángulo cenital lunar. Esta dependencia se ha parametrizado utilizando un modelo empírico con dos variables independientes (fase lunar y ángulo cenital) para corregir el AOD de estas dependencias residuales. Dicha corrección fue evaluada en cuatro estaciones con condiciones ambientales diferentes (Izaña, Lille, Carpentras y Dakar), mostrando una reducción significativa de la dependencia del AOD con el ángulo de fase y el ángulo cenital lunar, y un mejor acuerdo con los datos de referencia diurna. Un ejemplo del impacto de esta corrección empírica en los datos nocturnos se muestra en la Fig. 2, donde los autores presentan la evolución del AOD en un ciclo lunar en Izaña, en junio de 2014, antes y después de la corrección en AOD.

 


Fig.2: Evolución del AOD en un ciclo lunar (junio de 2014) en Izaña. Los colores opacos representan los datos de AOD diurno. Se muestra la evolución del AOD nocturno (a) antes y (b) después de la corrección en AOD.

 

 

Estos autores concluyen que, para las cuatro estaciones estudiadas, las diferencias absolutas de AOD para dichas transiciones limpias y estables día-noche-día permanecen por debajo de 0,01 para todas las longitudes de onda una vez aplicada dicha corrección empírica.

 

Más información sobre este estudio se puede encontrar en el siguiente enlace:

Barreto, Á., Román, R., Cuevas, E., Berjón, A. J., Almansa, A. F., Toledano, C., González, R., Hernández, Y., Blarel, L., Goloub, P., Guirado, C., and Yela, M.: Assessment of nocturnal aerosol optical depth from lunar photometry at the Izaña high mountain observatory, Atmos. Meas. Tech., 10, 3007-3019, https://doi.org/10.5194/amt-10-3007-2017, 2017.

Y puede ser descargado en la siguiente dirección: https://www.atmos-meas-tech.net/10/3007/2017/

 


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