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“Aerosol optical depth comparison between GAW-PFR and AERONET-Cimel radiometers from long-term (2005–2015) 1 min synchronous measurements.” Artículo publicado en la revista científica “Atmospheric Measurement Techniques”.

 

En este artículo presentamos una comparación exhaustiva de más de 70 000 datos minutales síncronos de espesor óptico de aerosol (AOD) de tres radiómetros de filtro de precisión (GAW-PFR; Global Atmosphere Watch precision-filter radiometers), trazables a la referencia mundial de AOD, y 15 radiómetros Cimel de AERONET (Aerosol Robotic Network), calibrados individualmente con la técnica de Langley plot, que fue realizada para cuatro longitudes de onda comunes o "cercanas" (380, 440, 500 y 870 nm), en el período 2005-2015. Este trabajo se realizó en el marco del banco de pruebas WMO CIMO Izaña para instrumentos de teledetección de aerosoles y vapor de agua, financiado por AEMET conjuntamente con el Physikalisch-Meteorologisches Observatorium de Davos, el Centro Mundial de Radiación (PMOD-WRC) (Davos, Suiza), el Instituto Meteorológico Finlandés (Helsinki, Finlandia), el Grupo de Óptica Atmosférica de la Universidad de Valladolid (España), y la empresa Cimel Electronique (Paris, Francia).

El objetivo de este estudio es evaluar si, a pesar de las marcadas diferencias técnicas entre ambas redes (AERONET, GAW-PFR) y el número de instrumentos utilizados, sus datos de AOD a largo plazo son comparables y consistentes. El porcentaje de datos que cumplen con los requisitos de trazabilidad de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) (el 95% de las diferencias de AOD de un instrumento en comparación con los estándares de la OMM se encuentran dentro de límites específicos) es> 92% a 380 nm,  > 95% a 440 nm y 500 nm, y 98% a 870 nm (Figura 1), con resultados bastante similares para las versiones de AERONET 2 (V2) y 3 (V3).

 

 

 

Figura 1.- Las diferencias de datos minutales de AOD entre AERONET-Cimel (V2) y GAW-PFR para (a) 380 nm (70838 pares de datos), (b) 440 nm (71645 pares de datos), (c) 500 nm (70833 pares de datos) y (d) 870 nm (71660 pares de datos) para el período 2005–2015. Los puntos negros corresponden a los límites U95. Un pequeño número de valores atípicos se encuentra fuera del rango de diferencia de AOD de 0.06. Las flechas negras indican un cambio de radiómetro AERONET-Cimel, y las flechas rojas indican un cambio del instrumento GAW-PFR.

Para los datos fuera de estos límites, la contribución de la calibración y las diferencias en el cálculo del espesor óptico de aerosoles debido a la dispersión de Rayleigh y la absorción de O3 y NO2 tienen un impacto insignificante. Para AOD> 0.1, un porcentaje pequeño pero no despreciable (∼1.9%) de los datos de AOD fuera de los límites de la OMM a 380 nm, se puede atribuir, en parte, al impacto de la dispersión hacia adelante (“forward scattering”) del polvo atmosférico en el cálculo de AOD debido al diferente campo de visión (“field of view”) de los instrumentos (tabla 1). Debido a este efecto, el radiómetro GAW-PFR proporciona valores de AOD que son ∼3% más bajos a 380 nm y ∼2% más bajos a 500 nm en comparación con AERONET-Cimel.

 

 

 

Tabla 1.- Porcentaje de datos de AERONET V2 AOD fuera de los límites de U95 en los canales de 380, 440, 500 y 870 nm y para tres umbrales de AOD500 nm con respecto a todos los datos y con respecto a todos los datos para cada intervalo de AOD (entre paréntesis).

Esta comparación a largo plazo muestra una excelente trazabilidad de AERONET-Cimel AOD con la referencia mundial de AOD en canales de 440, 500 y 870 nm y un acuerdo bastante bueno a 380 nm, aunque AOD debería mejorarse en el rango UV.

A pesar de que los resultados de la intercomparación entre los instrumentos utilizados por las dos redes radiométricas más importantes del mundo para la medida de AOD muestran un excelente acuerdo, en este estudio se ha realizado un gran esfuerzo en entender las causas de las diferencias. Para ello, se ha realizado un detallado análisis de la práctica totalidad de los factores instrumentales y metodológicos que pudieran contribuir a explicar las diferencias en la determinación del AOD por parte de estos dos radiómetros. Por ello, este estudio constituye un completo resumen sobre el estado del arte en la medida de AOD mediante radiometría solar.

 

Para más detalles acerca de este trabajo, consulte el artículo:

Cuevas, E., Romero-Campos, P. M., Kouremeti, N., Kazadzis, S., Räisänen, P., García, R. D., Barreto, A., Guirado-Fuentes, C., Ramos, R., Toledano, C., Almansa, F., and Gröbner, J.: Aerosol optical depth comparison between GAW-PFR and AERONET-Cimel radiometers from long-term (2005–2015) 1 min synchronous measurements, Atmos. Meas. Tech., 12, 4309–4337, https://doi.org/10.5194/amt-12-4309-2019, 2019.