Técnicas Instrumentales Aplicadas a la Vigilancia Atmosférica

Transcripción

1 Técnicas Instrumentales Aplicadas a la Vigilancia Atmosférica CURSO DE DOCTORADO Programa: Bienio FÍSICA INFORMÁTICA Sesión 3: El Programa de Vigilancia Atmosférica Global Curso Doctorado

2 Técnicas Instrumentales aplicadas a la Vigilancia Atmosférica Profesores: Juan Carlos Guerra Emilio Cuevas Grupo de Física de la Atmósfera DEPARTAMENTO DE FÍSICA BÁSICA CURSO DE DOCTORADO Programa: Sesión 3: El Programa de Vigilancia Atmosférica Global FÍSICA INFORMÁTICA

3 35 : 28 September 2005 Total Column Oz = DU km Column Oz = 14 DU ALTITUDE (KM) 25 pre-ozone hole August 7: 266 DU OZONE (millipascals) South Pole, NOAA

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6 Comienza a recuperarse el ozono? avg, 35 to 45 km, 30 to 50 N QBO & solar cycle removed Newchurch et al., JGR, 2003; Cunnold et al., JGR, in press

7 CO2 : partes por millón (ppm) +35% que en la era preindustrial CH4: 1783 partes por billón (ppb) + 155% que en la era preindustrial N2O: ppb + 18% que en la era preindustrial 100ppmv de CO2 en 120 años Si agita hoy, con su aleteo, el aire de Pekín, una mariposa puede modificar los sistemas climáticos de Nueva York el mes que viene

8 Perspectivas actuales y retos: Forzamiento radiativo del Sistema Climático IPCC, Contribuciones de Gases y Aerosoles (directo e indirecto) Tiempos de residencia largos y cortos Escalas Globales y Regionales

9 Perspectivas actuales y retos: Problemas ambientales inter-relacionados ACE-ASIA Program La investigación comienza a registrar múltiples problemas ambientales inter-relacionados (aerosoles, clima, calidad del aire)

10 Grandes líneas sobre investigación atmosférica Recuperación de la capa de ozono Aerosoles Gases reactivos y de efecto invernadero Acoplamiento Regional y global Problemas medioambientales múltiples

11 Balance de calor de la Tierra (Calentamiento Enfriamiento) Controla el cambio en el sistema climático Gases de efecto invernadero Aerosoles Que reflejan Calentamiento Aerosoles absorbentes Enfriamiento Calor Nubes Gases reactivos Ozono y comp. relacionados Calidad del aire Destrucción capa ozono

12 Sistema climático Elevación de temperatura Elevación nivel del mar Cambios en la precipitación Intensificación Efecto invernadero Impactos del cambio climático c ra e t In ne o i c Gases efecto invernadero Gases reactivos Ozono y gases relacionados Aerosoles Radiación Recursos hídricos, agricultura Sistemas ecológico y biodiversidad Salud humana s ad il d Ca Concentraciones atmosféricas Sistemas naturales y humanos la de ire Impactos medioambientales Desarrollo socioeconómico Emisiones antrópicas Crecimiento económico, tecnológico, de población, consumo energético y uso de la tierra

13 Diagnosis & Prognosis Modelización Vigilancia Distribución, tendencias y variaciones Estudio de procesos Interconexiones E V L U A C I Ó N Decisión Información Información pública Gobiernos, Industrias, Público

14 Relación con usuarios (gestores políticos) Cuarto Informe del IPCC Tercer Informe del IPCC Estamos aquí UNEP/WMO 2002 Informe de valoración De la Capa de Ozono UNEP/WMO 2006 Informe valoración de la Capa de Ozono

15 El Programa VAG Vigilancia Atmosférica Global Vigilancia sistemática y a largo plazo de la composición atmosférica. Análisis y confirmación de Convenios internacionales (Montreal, Kyoto ). Desarrollo de Capacidades predictivas del tiempo, el clima y la contaminación del aire.

16 Motivación de VAG Aumentar conocimiento de: Clima, Cambio Climático y Predicción del Clima. Contaminación atmosférica Predicción, Efectos, Transporte de Largo Recorrido y Deposición. Destrucción de la capa de ozono e incremento de la radiación UV. Capacidad Oxidante de la atmósfera

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18 Estaciones VAG globales Estas estaciones están situadas en lugares "remotos" alejados suficientemente de cualquier fuente de contaminación. Solo en estas condiciones las medidas son representativas a nivel mundial. Las medidas que en ellas se realizan deben prolongarse de forma ininterrumpida durante décadas para detectar tendencias significativas. La instrumentación utilizada en estas estaciones es altamente sofisticada, por cuanto ésta ha de medir concentraciones muy pequeñas en valor absoluto, o variaciones muy pequeñas de diferentes componentes y parámetros atmosféricos a lo largo de amplios periodos de tiempo.

19 GLOBAL STATIONS IN GAW Alert Ny Ålesund Point Barrow Pallas-Sodankylä Mace Head Zugspitze-Hohenpeissenberg Jungfraujoch 40 Mt Waliguan Izana Assekrem Tamanrasset Mauna Loa 0 Samoa 40 Minamitorishima Kenya 0 Bukit Koto Tabang Arembepe Cape Point Amsterdam Island Ushuaia Neumayer Station South Pole Cape Grim Lauder 160 March 2005

20 Parts per Million Labs VAG Lab NDACC

21 GAW Station Information System GAWSIS Online - comprehensive information on all GAW stations Database Search / Update Inventory / Audit (Supported by Switzerland)

22 Izaña

23 Programa VAG de Izaña

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26 Ozono superficial (ppbv): a h c e F p p b v a ñ a Iz l ia ic rf e p u S 3 O

27 Regional Brewer Calibration Center for Europe (RBCC-E) RBCC-E at Izaña Observatory Double Brewer Triad B#157 Aug 1998 Ancillary information: B033 sea level Since izo since 1991 B#183 Dec 2003 Ozonesondes (1 week-1) Since November 1992 B#185 March 2005 Other techniques for O3 determination: UV-VIS FTIR Double Brewers MARK-III WRC-PFR Cimel-AERONET Dark-room for lamp calibrations Mobile lab for UV : IOS 1000W setup Spectral lamps set

28 Izaña Total Ozone series (TOMS+BREWER) Brewer#033 Brewer#033 + #157 Brewer# Brw# Brw#157 OZONO TOTAL (Unidades Dobson) 360 N7-TOMS M3-TOMS 340 EP-Toms

29 Iberonesia network Total column ozone and spectral UV monitoring 9-Brewer spectrophotometer network from Iberian Peninsula and Macaronesia (Azores, Madeira and Canary Islands) + Casablanca (Morocco)

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31 Ushuaia: CADIC 54º49'S, 68º19'W Vicecomodoro Marambio 64º14'S, 56º38'W Belgrano II 77º52'S, 34º37'W Red antártica de O3-UV

32 municipios + Modif, nubes Modelo nacional de predicción del UVI

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34 NASA AERONET (AErosol RObotic NETwork) PHOTONS (PHOtométrie pour le Traitement Opérationnel de Normalisation Satellitaire) Mauna-Loa & Izaña: solar absolute calibration centers Extraterrestrial constants Validation of satellite AOT data (aerosol optical thickness or depth)

35 AOT - global yearly averages Mo: MODIS composites: Mi: MISR 12:Mo,Mi To: TOMS 13:Mo,To Av: AVHRR Po: POLDER Aeronet difficult to depict a best global retrieval composite needed a MODIS (ocean) MISR (land) combination seems promising but differences to AERONET still exist

36 SALAM (Saharan Air Layer Analysis and Monitoring) Projet de l'office National de la Météorologie et L'Institut National de Météorologie d Espagne : Une contribution conjointe au programme de la Veille de l Atmosphère Globale de l Organisation Météorologique Mondiale (O.M.M)

37 MSG & DREAM Aerosol Optical Depth / Dust load validation AERONET (AErosol RObotic NETwork) PHOTONS (PHOtométrie pour le Traitement Opérationnel de Normalisation Satellitaire) RIMA (Red fotométrica Ibérica de Medida de Aerosoles) ESA GlobAEROSOL (GMV): daily global aerosol maps for from ATSR-2, AATSR, MERIS and SEVIRI data,. ESA PROMOTE (GMV): dust awareness service National R+D AFRICA (INM): Dust estimation from Seviri MSG and validation

38 TROMPETA (TROpical Monitoring PhasE in The Atmosphere) R+D National Program SCOUT-O3 EC Project and ESA TASTE Project Validation of ESA SCIAMACHY/ENVISAT and NASA/KNMI OMI/AURA in NO2, O3 and aerosols products by using high quality NDSC accepted spectrometers and NASA MPL aerosol lidar. (Work proposed by ESA and NASA) July 05 & 06 Saharian dust influence of UV satellite instrumentation (OMI) at nadir on retrieved species 1 Aerosol lidar 3 DOAS spectrometers ECC sondes 4 Brewers spectrophotometers 2 GRIMM spectrometers O3 & aerosol airborne

39 Global Climate Observing System Improving GAW in the Mediterranean region: emphasis on aerosol program This project has the following goals: Establish a near real-time aerosol ground observational system valid for satellite and aerosol/dust modeling validation Create an operational Mediterranean Dust Storm Early Warning System, integrating ground and satellite based aerosol observations and modeling Provide a consistent and high-quality aerosol and derived products data base to the climate scientific community and to the air quality managers

40 Global Climate Observing System Improving GAW in the Mediterranean region: emphasis on aerosol program GMV & INM RT AOT with MSG BSC-CNS DREAM Model INM & AERONET AOT INM & DGCA &CSIC-IJA Eu RT ground air quality networks

41 TSP PM2.5 µg/m ,4 2 4 ng/m µg/m ,7 0,9 0,7 0,6 0,2 0,9 2,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,4 ng/m Contaminación urbana PM MO+CE nm-so4= NO3NH4+ Na Cl m-so4= Al203 SiO2 Ca CO3= K Mg Fe2O3 Ti Sr Rb Mn P Pb V Ni Cu Cr Co Zn

42 Fin