Efecto de distintos espectros solares sobre las propiedades del aerosol atmosférico obtenidas con el algoritmo GRASP

Abstract

Los aerosoles son partículas que se encuentran suspendidas en la atmósfera y que influyen tanto en el balance radiativo de la tierra, afectando a la cantidad de radiación solar que llega a la superficie, como en la calidad del aire. Para poder caracterizar las propiedades ópticas de los aerosoles, se utilizan habitualmente medidas de radiancia de cielo. Es necesaria la normalización de estas medidas mediante un espectro solar extraterrestre de referencia para que las mediciones dependan solamente del efecto de la atmósfera, eliminando posibles variaciones debidas a la irradiancia solar incidente. Sin embargo, la elección del espectro de referencia puede afectar los resultados obtenidos con los algoritmos de inversión empleados para derivar propiedades de los aerosoles. En este trabajo se analiza el impacto de utilizar dos espectros diferentes, E490 y TSIS-1, como entrada en el algoritmo GRASP (Generalized Retrieval of Atmospheric and Surface Properties). En particular, se estudia cómo afecta esta elección a tres parámetros clave: el índice de refracción real, el albedo de dispersión simple y el radio efectivo. Para ello, se emplean medidas de radiancia de cielo tomadas durante el año 2021 en cuatro estaciones de la red AERONET (AErosol Robotic NETwork): Valladolid, Granada, Izaña y Lindenberg (Alemania). Se analiza si el uso de un espectro u otro introduce diferencias significativas en los resultados, tanto en términos absolutos como relativos, observándose que el albedo de dispersión simple es la propiedad más sensible al cambio de espectro. Además, se comparan los valores obtenidos con GRASP con los datos proporcionados por AERONET. Se observa una buena coherencia entre ambos conjuntos de datos, con diferencias del orden de 10−2 y sin una ventaja clara entre los espectros.

Aerosols are particles suspended in the atmosphere that influence both the Earth’s radiative balance, affecting the amount of solar radiation reaching the surface, and air quality. To characterize the optical properties of aerosols, measurements of sky radiance are commonly used. These measurements must be normalized using a reference extraterrestrial solar spectrum so that the results depend solely on the effect of the atmosphere, eliminating possible variations due to the incoming solar irradiance. However, the choice of reference spectrum can affect the results obtained by the inversion algorithms used to derive aerosol properties. This work analyzes the impact of using two different spectra, E490 and TSIS-1, as inputs to the GRASP algorithm (Generalized Retrieval of Atmospheric and Surface Properties). In particular, it examines how this choice affects three key parameters: the real part of the refractive index, the single scattering albedo, and the effective radius. For this purpose, sky radiance measurements collected during 2021 at four AERONET (AErosol Robotic NETwork) stations are used: Valladolid, Granada, Izaña, and Lindenberg (Germany). The study evaluates whether the use of one spectrum or another introduces significant differences in the results, both in absolute and relative terms, observing that the single scattering albedo is the most sensitive property to the change of spectrum. Additionally, the values obtained with GRASP are compared to the data provided by AERONET. A good agreement is observed between both datasets, with differences on the order of 10−2 , and no clear advantage between the two spectra.