Evaluación de las diferentes metodologías para inferir el espesor óptico de aerosoles a distintas longitudes de onda a partir de otros datos espectrales

Abstract

Los sensores satelitales tradicionales proporcionan de forma rutinaria el espesor óptico de aerosoles como producto estándar a 550 nm, una banda espectral compartida entre estos sensores. A pesar de la ubicuidad de esta medida, la red terrestre AERONET, que gestiona más de 1000 estaciones y es ampliamente reconocida para la validación de datos de satélite, carece de datos en esta longitud de onda dentro de su conjunto de datos espectrales (340-1640 nm). AERONET calcula el espesor óptico espectral de los aerosoles con una precisión excepcional, empleando la irradiancia solar y la ley de Beer-Lambert. Sin embargo, la ausencia del valor de 550 nm en AERONET supone un reto adicional para la validación de los productos satelitales. Diversos métodos propuestos en la literatura científica abordan esta cuestión, como la interpolación lineal logarítmica (utilizando el denominado parámetro de ˚Angström, ˚Angström 1929), y la interpolación logarítmica cuadrática, entre otros. Este estudio explora la eficacia de varios métodos de regresión en la predicción de valores del espesor óptico de aerosoles (AOD) para longitudes de onda específicas (550 nm), siendo el mejor método el LogLog Quadratic considerando todas las longitudes de onda, a través de múltiples modelos de aerosoles con diferentes concentraciones.

Traditional satellite sensors routinely provide aerosol optical thickness as a standard product at 550 nm, a spectral band shared among these sensors. Despite the ubiquity of this measurement, the groundbased AERONET network, which manages more than 1000 stations and is widely recognised for satellite data validation, lacks data at this wavelength within its spectral dataset (340-1640 nm). AERONET calculates the spectral optical thickness of aerosols with exceptional accuracy, using solar irradiance and the Beer-Lambert law. However, the absence of the 550 nm value in AERONET poses an additional challenge for the validation of satellite products. Several methods proposed in the scientific literature address this issue, such as logarithmic linear interpolation (using the so-called ˚Angström parameter,), and logarithmic quadratic interpolation, among others. This study explores the effectiveness of various regression methods in predicting aerosol optical thickness (AOD) values for specific wavelengths (550 nm), with the best method being the Log-Log Quadratic when considering all wavelengths, across multiple aerosol models with different concentrations.