• Incrementar tamaño de la fuente
  • Tamaño de la fuente predeterminado
  • Decrementar tamaño de la fuente

“The MUSICA IASI CH4 and N2O products and their comparison to HIPPO, GAW and NDACC FTIR references”, artículo publicado en AMT

Este trabajo presenta los productos de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) generados por el procesador IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), desarrollado durante el projecto MUSICA (MUlti-platform remote Sensing of Isotopologues for investigating the Cycle of Atmospheric water). El procesador deriva concentraciones de CH4 y N2O con diferentes isótopos de vapor de agua (junto a HNO3) y usa un único conjunto de datos a priori para todas las observaciones (no varía ni temporal ni espacialmente). En primer lugar, las características y errores de estos nuevos productos han sido descritos analíticamente. En segundo lugar, los productos son comprensivamente evaluados a través de comparaciones con un conjunto de datos de referencia, los cuales han sido medidos por diferentes técnicas y plataformas: 1) perfiles de avión de CH4 y N2O de las cinco campañas del proyecto HIAPER Pole-to-Pole Observation (HIPPO); (2) observaciones in situ continuas de CH4 y N2O realizadas entre 2007 y 2017 en observatorios de alta montaña situados en latitudes subtropicales y medias (Observatorio Atmosférico de Izaña y Junfraujoch, respectivamente) en el contexto del programa WMO-GAW (World Meteorological Organization–Global Atmosphere Watch); (3) medidas en superficie FTIR (Fourier transform infrared spectrometer) realizadas entre 2007 y 2017 en el contexto de la red NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) en la estación subtropical del Observatorio Atmosférico de Izaña, la estación de latitudes medidas de Karlsruhe y la estación polar de Kiruna.

Las estimaciones teóricas y los estudios de comparación sugieren una precisión para los productos CH4 y N2O de aproximadamente 1.5-3% y un error sistemático, debido a los parámetros espectroscópicos, del 2%. Los datos MUSICA IASI CH4 ofrecen una mejor sensitividad que los productos N2O. Mientras que para este último la sensitividad está principalmente limitada a la región de la UTLS (alta troposfera-baja estratosfera), para el CH4 se ha documentado que a bajas latitudes el procesador MUSICA IASI puede detectar variaciones que tienen lugar en la troposfera libre independientemente de aquellas que se producen en la región de la UTLS. Se demuestra así que los datos MUSICA IASI pueden cualitativamente capturar los gradientes de CH4 entre bajas y altas latitudes y entre el Hemisferio Sur y el Hemisferio Norte. Sin embargo, también se encuentra una inconsistencia entre las observaciones de CH4 a bajas y altas latitudes de hasta el 5%. Los gradientes latitudinales del N2O son muy débiles y no pueden ser detectados. Las comparaciones con los datos de referencia en un periodo de 10 años y en diferentes escalas temporales muestran que los datos MUSICA IASI pueden detectar las señales día-a-día (solamente en la UTLS), ciclos estacionales y evolución a largo plazo (en la UTLS y para el CH4 también en la troposfera libre). Aunque existen inconsistencias en la evolución a largo plazo vinculadas a inconsistencias en los datos a priori usados para la temperatura atmosférica.

Además, este trabajo presenta un método para describir analíticamente la diferencia en escala logarítmica calculada a posteriori entre las estimaciones de CH4 y N2O. Mediante la corrección de errores comunes en los productos derivados de CH4 y N2O, la diferencia a posteriori puede ser usada para generar un producto de CH4 a posteriori corregido con una precisión teórica mejor que los productos originales de CH4. Se discuten y evalúan dos métodos diferentes para esta corrección a posteriori. Se muestra que la corrección elimina las inconsistencias entre bajas y altas latitudes y permite la detección de las señales día-a-día también en la troposfera libre. Además, reduce el impacto de las variaciones a corto plazo de la dinámica atmosférica, lo cual es una clara ventaja puesto que estas señales son difícilmente comparables a modelos. El método, que corrige únicamente aquellas escalas temporales en las cuales los errores dominan, se ha mostrado como el más eficiente debido a que reduce las inconsistencias y errores sin eliminar las señales atmosféricas reales. Finalmente, se proporciona un breve perspectiva sobre el posible uso de estos productos MUSICA IASI CH4 a posteriori corregidos en combinación con modelización inversa.

 

 

 

 

Figura 1: Correlación entre las medias diarias de CH4’ (corrección a posteriori de CH4) observadas por MUSICA IASI y NDACC FTIR para el periodo de versión v6 del software PPF L2. Solo se muestran los datos interesantes para el estudio del ciclo de CH4: (a) relación de mezcla en la troposfera libre; (b) promedios en columna entre 3.6 y 16 km. Las cruces en rojo, verde y azul corresponden a comparaciones en Izaña y Tenerife, Karlsruhe y Kiruna, respectivamente. Cada gráfico proporciona el número de datos (N), el coeficiente de determinación (R2), el sesgo (b), y la dispersión (s) de las diferencias. La línea fina punteada muestra la diagonal, la línea gris corresponde a la diagonal desplazada por el sesgo y la línea punteada negra es la regresión por mínimos cuadrados sobre todo el conjunto de datos.

 

Para más detalles, por favor, remitirse a: García, O. E., Schneider, M., Ertl, B., Sepúlveda, E., Borger, C., Diekmann, C., Wiegele, A., Hase, F., Barthlott, S., Blumenstock, T., Raffalski, U., Gómez-Peláez, A., Steinbacher, M., Ries, L., and de Frutos, A. M.: The MUSICA IASI CH4 and N2O products and their comparison to HIPPO, GAW and NDACC FTIR references, Atmos. Meas. Tech., 11, 4171-4215, 2018. https://doi.org/10.5194/amt-11-4171-2018