Análisis de la presencia de una pluma de aerosol mineral en el Ártico detectada mediante fotometría solar

Abstract

Los aerosoles atmosféricos son pequeñas partículas, líquidas o sólidas, que se encuentran suspendidas en la atmósfera. Los informes difundidos públicamente por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) señalan que, actualmente, los aerosoles constituyen la mayor fuente de incertidumbre en la determinación del cambio climático que está experimentando el planeta Tierra a nivel global. Además, la presencia de aerosoles en zonas polares puede llegar a tener efectos mucho más significativos que en otras partes del planeta debido a la elevada sensibilidad climática que presentan estas zonas. La importancia del estudio de los aerosoles ha llevado a la creación de extensas redes de monitorización a nivel de superficie terrestre, así como a la puesta en órbita de satélites dedicados principalmente al estudio de sus interacciones con la radiación y los procesos en los que intervienen. Una de estas redes de monitorización es AERONET (AErosol RObotic NETwork), cuyas estaciones se encuentran repartidas por todo el mundo y constituye, con su instrumento estándar de medida el fotómetro CE318 (Cimel Electronique SAS), la mayor red de monitorización de aerosoles. Además, las medidas que AERONET proporciona también son utilizadas para validar otro tipo de instrumentos o modelos cuyo objeto de estudio sean los aerosoles atmosféricos. Este trabajo se centra en el estudio de aerosoles atmosféricos en el área del círculo polar Ártico y, particularmente, en aquellos de tipo mineral. A lo largo de la investigación se desarrolla inicialmente una visión general del concepto de aerosol y del lugar de estudio, el Ártico, junto con la descripción de la instrumentación utilizada. A continuación, se lleva a cabo un análisis multi-instrumental para caracterizar la intrusión de una pluma de aerosol mineral en la localidad de Ny-Ålesund (Svalbard, Noruega). Dicha intrusión es detectada gracias a un fotómetro CE318-T perteneciente a la red AERONET ubicado en dicho lugar. Finalmente, se realiza un seguimiento utilizando varias metodologías para conocer su origen y las rutas de transporte que han llevado este aerosol hasta el Ártico. Este análisis ha permitido corroborar la eficacia de la fotometría solar en el estudio de los aerosoles, así como conocer y combinar diversa instrumentación, metodologías y recursos para confirmar y ampliar la información ofrecida por un fotómetro solar.

Atmospheric aerosols consist of small solid or liquid particles suspended in the air. Public analysis released by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) point out that, nowadays, atmospheric aerosols are the biggest source of uncertainty in the assessment of Climate Change. Evenmore, the presence of aerosols in polar regions could possibly be more significant due to the extreme sensibility these regions present to external changes. The relevance of the study of aerosols has led to the implementation of different ground-based remote-sensing networks. In addition, several instruments onboard satellites have been launched in order to study the aerosol's behaviour as to radiation refers, as well as their role within different processes in the atmosphere. One of these ground-based networks is AERONET, which is distributed all across the globe, and stands up, with its standard measurement instrument the CE318 sunphotometer (Cimel Electronique SAS), as the principal remote-sensing network on the study of aerosols. The measurements provided by AERONET are used as reference values in the validation of other instruments or modelizations developed for the study of aerosols. This work focuses on the study of atmospheric aerosols within the Arctic Circle, and, particularly, on those originated naturally with mineral composition. At the beginning of this work, a general introduction to the aerosol concept and the place of study is presented, altogether with a description of the employed instrumentation. Then, a multi-instrumental analysis is carried out in order to characterize the mineral aerosol plume intrusion which takes place in the town of study, Ny-Ålesund (Svalbard, Norway). This intrusion is initially detected thanks to the CE318-T sunphotometer belonging to AERONET placed in that town. Finally, several methodologies have been used in order to assess the origin of the aerosol and the transport paths that it follows on its way to the high Arctic. This research provided a strong confidence about the effectiveness of sun photometers as instruments dedicated to the study of aerosols. It also shows the success of different instrumentation, methodologies and resources, as well as their combination, in order to support and extend the information provided by sun photometers.