Comparación de mediciones de vapor de agua integrado en el Ártico usando fotómetros solares y GPS

Abstract

El Contenido Integral de Vapor de Agua (CIVA) es crucial para entender la evolución del clima ártico. Este estudio compara las mediciones del CIVA obtenidas por trece fotómetros solares (SP), desde 1997 hasta 2023, y sistemas de posicionamiento global (GPS) en el Ártico. Se aplicó un criterio de coincidencia espacial de 150 kilómetros y se analizaron datos en siete escalas temporales. La comparación devuelve una alta correlación (R > 0, 9694), que mejora al aumentar la escala temporal, observándose la correlación más fuerte (R = 0, 9873). Se observaron diferencias regionales, con mediciones más exactas en la región de Rusia, Alaska y el Ártico canadiense (RACA) y más precisas en Groenlandia y el Ártico europeo (GEA). Factores como el ángulo solar cenital, la magnitud del CIVA y la distancia entre instrumentos no mostraron una correlación notable con las diferencias relativas entre ambos instrumentos. Los resultados de este estudio permiten considerar la opción de combinar las mediciones del CIVA de ambos instrumentos en el Ártico para futuras investigaciones, manteniendo un riguroso proceso de validación de dichas mediciones. Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para futuros estudios climáticos en la región ártica, incluyendo el uso de las mediciones del CIVA realizadas con SP como datos de inicialización en reanálisis atmosféricos y en la mejora de modelos climáticos globales, especialmente en latitudes altas.

The Integrated Water Vapor (IWV) is crucial for understanding the evolution of the Arctic climate. This study compares IWV measurements obtained by thirteen solar photometers (SP), from 1997 to 2023, and global positioning systems (GPS) in the Arctic. A spatial coincidence criterion of 150 kilometers was applied, and data were analyzed on seven temporal scales. The comparison yields a high correlation (R > 0,9694), which improves as the temporal scale increases, with the strongest correlation observed (R = 0,9873). Regional differences were observed, with more accurate measurements in the Russia, Alaska, and Canadian Arctic (RACA) region and more precise measurements in Greenland and the European Arctic (GEA). Factors such as solar zenith angle, IWV magnitude, and distance between instruments did not show a notable correlation with the relative differences between both instruments. The results of this study allow for considering the option of combining IWV measurements from both instruments in the Arctic for future research, maintaining a rigorous validation process for these measurements. These findings have important implications for future climate studies in the Arctic region, including the use of IWV measurements made with SP as initialization data in atmospheric reanalyses and in improving global climate models, especially at high latitudes.