Efecto Radiativo del Aerosol Atmosférico: Comparación entre Técnicas de Medida.

Abstract

El aerosol atmosf´erico est´a constituido por part´ıculas s´olidas o l´ıquidas en suspensi´on en la atm´osfera terrestre, poseen un gran papel en el balance radiativo terrestre, pues pueden dispersar o absorber radiaci´on. Este trabajo estudia la influencia existente al usar t´ecnicas de teledetecci´on o in-situ desde superficie, en las propiedades radiativas del aerosol atmosf´erico, en las estaciones atmosf´ericas de Granada y El Arenosillo (ambas en Espa˜na). Se usan medidas de fotometr´ıa solar (teledetecci´on pasiva) y de nefelometr´ıa integrante y fotometr´ıa de absorci´on (in-situ), obtenidas de bases de datos internacionales AERONET (AErosol RObotic NETwork) y WDCA (World Data Centre for Aerosols), respectivamente. Se caracterizan las diferencias en la interacci´on de los aerosoles con la radiaci´on seg´un el m´etodo de medici´on usado a partir del Albedo de Dispersi´on Simple (SSA), encontrando diferencias relevantes entre las capas atmosf´ericas superficiales (in-situ) y la columna atmosf´erica (teledetecci´on) en caso de existir gran cantidad de aerosoles antropog´enicos ligados a poluci´on y actividad humana. En Granada, se encuentra predominancia de absorci´on en la superficie y de dispersi´on en el conjunto de la columna, mientras que en El Arenosillo la dispersi´on es dominante en toda la columna. Usando el Exponente de ˚Angstr¨om (AE) se estudia la predominancia del tama˜no del aerosol, lo cual permite constatar el proceso predominante de interacci´on con la radiaci´on y el origen de los aerosoles presentes seg´un distintos m´etodos de medici´on. En Granada existe un gradiente significativo, dominando en superficie aerosoles finos, mientras que en El Arenosillo los aerosoles gruesos son predominantes en todas las capas. Se estudian las tendencias mediante el uso de tests estad´ısticos de Mann-Kendall y el estimador de Theil-Sen. Este an´alisis es realizado tanto para todos los datos existentes como los simult´aneos, aplicando un filtro de simultaneidad en las bases de datos. Las tendencias de variables in-situ y de teledetecci´on son coincidentes en su mayor´ıa para la estaci´on de Granada, ocurriendo lo contrario en El Arenosillo, siendo el principal motivo la falta de un rango temporal de estudio suficiente.

Atmospheric aerosol is composed of solid or liquid particles suspended in the Earth’s atmosphere, and it plays a significant role in the Earth’s radiative balance as it can scatter or absorb radiation. This thesis examines the influence of using remote sensing or in-situ techniques at the surface, on the radiative properties of atmospheric aerosols, in the atmospheric stations of Granada and El Arenosillo (both in Spain). Measurements from solar photometry (passive remote sensing) and integrating nephelometry and absorption photometry (in-situ) are used, obtained from international databases AERONET (AErosol RObotic NETwork) and WDCA (World Data Centre for Aerosols), respectively. Differences in the interaction of aerosols with radiation are characterized based on the measurement method used, using the Single Scattering Albedo (SSA), significant differences are found between the surface atmospheric layers (in-situ) and the atmospheric column (remote sensing) in the presence of a large amount of anthropogenic aerosols associated with pollution and human activity. In Granada, there is a predominance of absorption on the surface and scattering across the column, whereas in El Arenosillo, scattering is dominant throughout the column. Using the ˚Angstr¨om Exponent (AE) the predominance of aerosol size is studied, which allows confirming the dominant process of interaction with radiation and the origin of the aerosols present according to different measurement methods. In Granada, a significant gradient exists, with fine aerosols dominating at the surface, while in El Arenosillo, coarse aerosols are predominant in all layers. Trends are studied using Mann-Kendall statistical tests and the Theil-Sen’s estimator. This analysis is performed for both all existing data and simultaneous data, applying a simultaneity filter in the databases. The trends of in-situ and remote sensing variables mostly coincide for the Granada station, whereas the opposite occurs in El Arenosillo, primarily due to the lack of a sufficient temporal study range.