Resumen de Determination of the vertical distribution of aerosols in Valencia, Spain, by means of lidar measurements
La Tierra atraviesa un proceso de cambio climático en el que la temperatura media del planeta asciende de manera continuada. Este calentamiento es debido en gran parte al aumento de la concentración de gases de efecto invernadero derivado de las actividades humanas. No obstante, existen otros componentes atmosféricos que pueden afectar de manera significativa el balance radiativo de la Tierra. Uno de estos componentes son los aerosoles, partículas que se encuentran en suspensión en la atmósfera. Según el informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPPC) del año 2013, el efecto neto de los aerosoles sobre la temperatura media del planeta es de enfriamiento. Sin embargo, estas estimaciones todavía están asociadas a grandes incertidumbres debido a la diversidad de maneras en las que los aerosoles pueden interaccionar con la radiación; a los diferentes tipos de aerosoles, asociado cada uno de ellos a distintas propiedades radiativas; y a su gran variabilidad espacio-temporal. Para mejorar nuestro conocimiento acerca del efecto de los aerosoles, es necesario realizar medidas sistemáticas de sus propiedades y distribución.
Para este fin, el Grupo de Radiación Solar de la Universitat de València (GRSUV) posee sistemas lidar que permiten la monitorización del perfil vertical de aerosoles. Estos sistemas son instrumentos de teledetección activa que emiten pulsos láser a la atmósfera y miden la luz retrodispersada a distintas alturas por los distintos componentes de la misma. A partir de esta información, y dependiendo del número de canales, los sistemas lidar pueden determinar el perfil de retrodispersión, extinción o despolarización de aerosoles. En concreto, el GRSUV dispone de dos sistemas basados en la técnica lidar: un ceilómetro CL51 del fabricante Vaisala, y un lidar RMAN-510 del fabricante Leosphere. El CL51 posee un solo canal elástico a 910 nm, por lo que la cantidad de información que se puede extraer a partir de sus medidas es limitada. No obstante, a diferencia de otros sistemas más avanzados, el CL51 es capaz de medir de manera continua, lo que nos permite la obtención de bases de datos con alto valor estadístico. Por su parte, el RMAN-510 posee tres canales: dos elásticos a 355 nm polarizados, respectivamente, de manera paralela y perpendicular a la emisión; y un canal inelástico a 387 nm, que recibe la señal retrodispersada porlas moléculas de nitrógeno por el efecto Raman.
La primera parte de esta tesis trata acerca de los métodos de pre-procesado aplicados a los diferentes sistemas, y que son necesarios para la extracción de la señal retrodispersada a partir de la señal total. Para el sistema RMAN-510 se aplican los métodos de pre-procesado estándar desarrollados por la Red Europea de Lidar para la Investigación de Aerosoles (EARLINET), mientras que para el CL51 se aplican métodos de reciente publicación desarrollados específicamente para ceilómetros Vaisala. Además de esto, se describe la metodología desarrollada para la determinación del nivel de ruido de la señal de los sistemas lidar. Finalmente, para asegurar la calidad de la señal del CL51, se aplican diferentes pruebas que certifican el buen alineamiento y calibración del sistema.
En la última parte de la tesis se describen los métodos de procesado e inversión de la señal de los distintos sistemas, así como los algoritmos diseñados para su implementación automática. Las medidas diurnas del CL51 se utilizan junto con las de un fotómetro solar para la obtención de una base de datos de perfiles horarios diurnos. A partir de esta base de datos hemos determinado las distribuciones verticales medias y valores de razón lidar en columna en función del tipo de aerosol (polvo o no polvo), la estación meteorológica, o la hora del día.
