Efecto radiativo de los aerosoles en el Ártico europeo bajo condiciones de alta turbiedad mediante fotometría solar

Abstract

En este trabajo se realizó una estimación del efecto radiativo de los aerosoles (ARE) para eventos de alta turbiedad atmosférica detectados mediante datos de la red AERONET obtenidos con fotometría solar de la estación Ny-Ålesund (ubicada en el Ártico Europeo) entre los años 2017 y 2024. Se detectaron un total de 5 eventos (7 días) luego de establecer umbrales a los componentes del modo fino (𝜏��𝑓�� ≥ 0.078), modo grueso (𝜏��𝑐�� ≥ 0.0352) y AOD total (𝜏��𝑎�� ≥ 0.3). Usando datos de inversión se analizaron las propiedades ópticas y microfísicas de los eventos, los resultados revelaron que, por lo general, tenían altas concentraciones de partículas finas y elevados valores del SSA (Single Scattering Albedo) asociados a una alta capacidad de dispersión. En los eventos analizados se identificó que las masas de aire que alcanzaron la estación provenían principalmente de zonas afectadas por incendios forestales en Rusia (Siberia). Se realizaron simulaciones de onda corta (SW, Short Wave) con un modelo de transferencia radiativa (LibRadtran) con el objetivo de calcular el ARE (Aerosol Radiative Effect) y el AFE (Aerosol Forcing Efficiency) para los cinco eventos y se encontró que ambos generan un efecto neto de enfriamiento (valores negativos). Mediante un ajuste lineal se demostró que el AFE promedio en la superficie (−48.89 ± 2.02) 𝑊��𝑚��−2𝐴��𝑂��𝐷��𝑢��𝑛��𝑖��𝑡�� −1 resultó ser mayor que el obtenido en el TOA (Top of Atmosphere) (−30.98 ± 4.95) 𝑊��𝑚��−2𝐴��𝑂��𝐷��𝑢��𝑛��𝑖��𝑡�� −1 . Las medidas instantáneas del ARE demostraron que existe una dependencia con el ángulo cenital solar (SZA, Solar Zenital Angle), encontrándose valores más negativos cuando el SZA tenía un valor entre 65° y 75°.

In this work, the aerosol radiative effect (ARE) was estimated for high turbidity atmospheric events detected using AREONET data obtained with sun photometry from the Ny-Ålesund station (located in the European Arctic) between 2017 and 2024. A total of 5 events (7 days) were identified after applying thresholds to the fine mode component (𝜏�𝑓� ≥ 0.078), coarse mode ((𝜏�𝑐� ≥ 0.0352), and total AOD (𝜏�𝑎� ≥ 0.3). Using inversion data, the optical and microphysical properties of the events were analyzed. Results showed high concentrations of fine particles and elevated values of the Single Scattering Albedo (SSA), indicating a high scattering capacity. In the analyzed events it was identified that the air masses that reached the station came mainly from areas affected by forest fires in Russia (Siberia). Short Wave (SW) radiative transfer simulations were performed using a radiative transfer model (LibRadTran) to calculate both the ARE (Aerosol Radiative Effect) and the AFE (Aerosol Forcing Efficiency) for the 5 events and it was found that both generate a net cooling effect (negative values). Through a linear fit it was shown that the average AFE at the surface (−48.89 ± 2.02) 𝑊�𝑚�−2𝐴�𝑂�𝐷�𝑢�𝑛�𝑖�𝑡� −1 was greater than the obtained at the TOA (−30.98 ± 4.95) 𝑊�𝑚�−2𝐴�𝑂�𝐷�𝑢�𝑛�𝑖�𝑡� −1 . Instantaneous measurements of ARE demonstrated a dependence on solar zenith angle (SZA), with greater negative values observed when SZA ranged between 65° and 75°.