El método Langley ratio, un nuevo enfoque para transferir la calibración entre fotómetros a partir de las medidas directas del sol
Este trabajo presenta un nuevo método para transferir la calibración de un fotómetro solar de referencia, denominado el «master», a un fotómetro solar secundario, denominado el «campo», utilizando un enfoque sinérgico cuando los instrumentos master y de campo tienen bandas espectrales diferentes. El método fue aplicado por primera vez entre un radiómetro de filtros de precisión (denominado PFR) del Centro Mundial de Calibración e Investigación de Profundidad Óptica (WORCC, por sus siglas en inglés), considerado como referencia por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), y un fotómetro CE318-TS (denominado Cimel), el fotómetro estándar utilizado por AERONET (Red Robótica de Aerosoles). Estos dos fotómetros tienen ópticas, sistemas de seguimiento solar y bandas espectrales diferentes. El método Langley ratio (LR) propuesto en este estudio se utilizó para transferir la calibración a las bandas espectrales más cercanas entre datos sincronizados en un intervalo de tiempo de 1 minuto, para masas de aire óptica entre 2 y 5, y se comparó con la técnica de calibración Langley estándar.
El estudio se llevó a cabo en dos ubicaciones diferentes, el Observatorio de Izaña (IZO) y Valladolid, donde se realizaron medidas casi simultáneas durante un período de 6 meses bajo diferentes regímenes de aerosoles. Nuestros resultados mostraron diferencias relativas y desviaciones estándar muy bajas en la constante de calibración transferida en IZO desde el PFR al Cimel: hasta un 0.29 % y 0.46 %, respectivamente, teniendo en cuenta la influencia de factores externos como los diferentes campos de visión de los fotómetros o la presencia de problemas de calibración (ver Figura 1). Sin embargo, estas diferencias fueron mayores en la comparación realizada en Valladolid (1.04 %) y en las bandas espectrales de longitud de onda más corta (hasta un 0.78 % en IZO y 1.61 % en Valladolid).
Además, el método LR se utilizó con éxito en la transferencia de la calibración entre diferentes versiones del fotómetro CE318-T, proporcionando una calibración precisa (0.17 % a 0.69 %) en el periodo matutino, incluso cuando los instrumentos tenían diferencias en sus longitudes de onda centrales (Δλ hasta 91 nm).
Figura 1.- Diferencias diarias relativas (en %) entre la constante de calibración obtenida mediante la aplicación de la calibración estándar de Langley (VSL0,λ) al instrumento CE318-TS no. 1089 en IZO y la constante de calibración transferida al Cimel desde el PFR mediante la aplicación del método LR (VLR0,λ) a observaciones diarias en IZO. Cada panel corresponde a las nueve bandas espectrales del CE318-TS, comparadas con la banda espectral más cercana del PFR mediante las razones (VFλF /VMλM) en 1020/862, 1640/862, 870/862, 675/500, 440/412, 500/500, 1020/862, 380/368 y 340/368. La barra de color indica la desviación estándar de Δτ.
En general, nuestros resultados indican que el método LR es una herramienta útil no solo para transferir calibraciones, sino también para detectar y corregir posibles problemas instrumentales. Esto se ejemplifica por la dependencia de la temperatura de la señal en las dos bandas espectrales UV del Cimel, que se estimó mediante el método LR, resultando en una tasa de cambio de la señal de aproximadamente -0.09 × 10−2 por grado en el caso de 380 nm y aproximadamente -0.03 × 10−2 por grado en el caso de 340 nm. Esta estimación nos permitió implementar la primera corrección operativa de temperatura en las bandas espectrales ultravioleta (UV).
Para obtener más detalles sobre este trabajo, consulte: Almansa, A. F., Barreto, Á., Kouremeti, N., González, R., Masoom, A., Toledano, C., Gröbner, J., García, R. D., González, Y., Kazadzis, S., Victori, S., Álvarez, Ó., Maupin, F., Carreño, V., Cachorro, V. E., and Cuevas, E.: The Langley ratio method, a new approach for transferring photometer calibration from direct sun measurements, Atmos. Meas. Tech., 17, 659–675, https://doi.org/10.5194/amt-17-659-2024, 2024.
