Descripción ESAt

La Estación de Sondeos Atmosféricos se encuentra ubicada en la franja costera del parque Nacional de Doñana junto a Mazagón, Huelva, en un área rural alejada de focos de contaminación. Con más de 300 días soleados al año y uniforme albedo ofrece un emplazamiento excelente para la observación atmosférica. Se realizan intercomparaciones internacionales para garantizar el control de calidad de redes de espectrofotómetros para medida de ozono y radiación UV, de fotómetros de banda ancha y para medida de aerosoles.

Su actividad es fundamentalmente experimental y se estructura alrededor de las siguientes líneas:

• Ozono estratosférico y radiación solar.
• Aerosoles atmosféricos.
• Contaminación atmosférica y meteorología.
• Variabilidad de la ionosfera.

Head: Dra. Margarita Yela González

Contacto: Dr. Jose Antonio Adame Carnero adamecj@inta.es

Ozono Estratosférico y Radiación Solar

La investigación en ozono y radiación ultravioleta constituye una línea de investigación consolidada en la ESAt desde 1980, y cuenta con la serie de datos más larga de ozono en España y con series de datos de radiación ultravioleta eritemática y espectral de más de 10 años.

Dentro de las líneas de trabajo destacamos las siguientes:

• - Medida de la cantidad total de ozono, mediante el espectrofotómetro Dobson #120, desde 1980.
• - Monitorización continuada y adopción de criterios QA/QC para la medida de:
• Radiación ultravioleta eritemática mediante el piranómetro YES UVB-1, desde 1996.
• Ozono, radiación ultravioleta espectral, cantidad de SO2 y espesor óptico de aerosoles, mediante el espectrorradiómetro Brewer MKIII #150, desde 1997.
• La radiación ultravioleta A, B y PAR, mediante el radiómetro ELDONET, desde 1998.
• Radiación global, directa y difusa en 7 canales de banda estrecha, mediante el piranómetro YES MFR-7, desde 2001.
• Estación automática para la medida de la radiación solar UV, total global, directa, difusa e infrarroja desde 2009.
• Estado del cielo, mediante cámara de cielo, desde 2007.

Los diferentes estudios que se realizan abarcan gran cantidad de parámetros atmosféricos indispensables para el conocimiento y estudio de la climatología del ozono y la radiación ultravioleta, y los procesos que la afectan, el impacto de la radiación ultravioleta sobre el medio ambiente e influencia de la nubosidad en la medida de la radiación ultravioleta y la cantidad total de ozono, entre otros.

La ESAt es la estación 213 de la red mundial de vigilancia de ozono, y cuenta con un laboratorio de Calibraciones Radiométricas, en el que son caracterizados y calibrados numerosos instrumentos de medida de radiación solar, y se estudian las posibles fuentes de error que pueden influir en los datos.

Debido a su situación, climatología, infraestructura, dotación instrumental y horizonte, la ESAt es sede nacional, y está bien reconocida en la comunidad científica internacional, como centro de calibraciones e intercomparaciones nacionales e internacionales para instrumentos de medida de ozono y radiación ultravioleta, siendo elegida por gran número de investigadores como estación de medida y ensayo temporal.

En la actualidad se trabaja y colabora con la Consejería de Medio Ambiente de la Comunidad Autónoma de Andalucía, con la Universidad, la Universidad de Extremadura, el Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), el Word Radiation Center (PMOD/WRC), y la Acción COST-726 de la UE, entre otras instituciones nacionales e internacionales.

Contacto: vilaplanagjm@inta.es

Aerosoles Atmosféricos

En la ESAt se vienen realizando estudios para la caracterización físico-química del material particulado atmosférico desde 1996. Están basados en la investigación de su influencia sobre la radiación solar, y por tanto en el cambio climático tanto a escala regional como global, así como en la calidad del aire, y por tanto en la salud y calidad de vida del ciudadano.

Con estos objetivos, se participa de forma activa en experimentos intensivos de campo, tales como campañas de muestreo, así como se realiza una monitorización continua de las propiedades fundamentales del aerosol atmosférico a partir de sistemas instrumentales tanto dinámicos como ópticos.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y APLICACIÓN

• Efectos climáticos globales y regionales del aerosol en superficie y en columna
• - Determinación de sus efectos directos a partir de la variabilidad de las propiedades ópticas, físicas y químicas, su dependencia con variables meteorológicas y sinópticas y su influencia sobre el forzamiento radiativo.
• - Aplicación de medidas experimentales para análisis de la versatilidad de los modelos de transferencia radiativa.
• - Complementariedad entre las medidas en superficie y las de columna.
• - Análisis de la influencia de recirculaciones atmosféricas debidas a procesos mesoescalares, sobre el forzamiento radiativo en una zona costera. 
• - Inventarios de eventos con altas concentraciones de aerosol desértico en la zona del Golfo de Cádiz, con impacto tanto en columna como en superficie.
• Influencia del aerosol atmosférico sobre la calidad del aire
• - Estudios de visibilidad atmosférica.
• - Análisis de la concentración de partículas ultrafinas en relación con parámetros de identificación de su influencia sobre la salud humana.
• - Análisis de la influencia de la recirculación de contaminantes atmosféricos sobre la calidad del aire, gracias a la alta resolución temporal en la monitorización del PM1, PM2.5 y PM10.
• - Estudios de formación de partículas ultrafinas a partir de fenómenos de nucleación homogénea, realización de inventarios, evaluación de velocidades de crecimiento, dependencia con la meteorología y el tipo de masa de aire.
• - Colaboración con la Consejería de Medio Ambiente (Junta de Andalucía) para el estudio del efecto fin de semana a nivel andaluz, a través del análisis de la concentración de PM10.
• - Estudios de la dinámica del aerosol a partir de la concentración de los radionucleidos 7Be y el 210Pb.

INSTRUMENTACIÓN OPERATIVA DE FORMA CONTINUA

Fotómetro Cimel Polarizado tipo #318.

Monitorización de los parámetros espectrales de turbiedad de los aerosoles (espesor óptico y parámetros de Angström) mediante medidas espectro-fotométricas para un análisis de la carga de aerosol presente en toda la columna atmosférica. Obtención de las propiedades microfísicas y radiativas como el radio efectivo, single scattering albedo y parámetro de asimetría, mediante técnicas de inversión.

El equipo estuvo operando durante el periodo 2000-2010 dentro de la red NASA/AERONET. Actualmente, el instrumento operativo en la ESAt ha sido cedido por la Universidad de León.

Sistema de espectrómetros de partículas SMPS-APS. 

(TSI - Modelos 3936 – 3321)

Información diez-minutal ‘in-situ’ sobre la distribución numérica, en superficie y en volumen, en el rango de tamaños sub- y micrométrico, a partir de la detección de la movilidad eléctrica y del tiempo de vuelo de las partículas. Monitorización con alta resolución temporal del parámetro aerosol length, la concentración de partículas ultrafinas, PM1, PM2.5 y PM10. Su monitorización comenzó en el año 2004.

Los muestreos del espectrómetro SMPS son enviados desde 2008 a la base de datos internacional NILU/ EBAS.

Nefelómetro Integrado con 3l

(TSI – Modelo 3563)

Caracterización de las propiedades de dispersión del aerosol atmosférico, por medio de la técnica nefelométrica, a partir de la detección de los coeficientes de scattering y de la fracción de back-scattering. Ambos parámetros son medidos en las longitudes de onda 550, 650 y 700nm y en las fracciones PM10 y PM1. Su monitorización comenzó en el año 2006.

El equipo se encuentra operando de forma rutinaria en la red NOAA-ESRL/GMD.

Continuous Light Absorption Photometer (CLAP)

Caracterización de las propiedades de absorción del aerosol atmosférico, por medio de la técnica de fotometría de absorción en tres longitudes de onda. Se realiza una discriminación del aerosol en función de las fracciones PM10 y PM1. Su monitorización comenzó en el año 2012.

El CLAP, propiedad de la NOAA-ESRL/GMD, complementa la información proporcionada por el nefelómetro integrado, pudiendo consultarse sus datos en http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aero/net/arn/index.html

INSTRUMENTACIÓN OPERATIVA DURANTE CAMPAÑAS ESPECÍFICAS

Impactores de alto caudal MCV con fracciones PM10 y PM2.5

Caracterización másica y química para conocer la contribución de los sulfatos (SO4-2), nitratos(NO3-), amonio (NH4+), Cl-, Na+, Al, Si y Ca++. Determinación del índice de refracción mediante medida de la transmitancia-reflectancia de los filtros.

Impactor de bajo caudal Dekati con fracciones PM10, PM2.5 y PM1

Su muestreo permite la determinación de la concentración másica, el índice de refracción y el coeficiente de absorción mediante la medida de la transmitancia-reflectancia de los filtros.

Con objeto de validar las medidas de aerosol utilizando protocolos estandarizados y por tanto, incrementar la comparabilidad de nuestras observaciones con las realizadas por otros observatorios, desde 2008 hasta el 2011, el INTA, a través de su Estación de Sondeos Atmosféricos El Arenosillo, fue una institución asociada al Proyecto EUSAAR (European Supersites for Atmospheric Aerosol Research), del VI Programa Marco de la UE. Recientemente ha sido aceptado como miembro asociado en el Proyecto ACTRIS (Aerosols, Clouds and Trace gases Research InfraStructure Network) (www.actris.net). La ESAt participa también en REDMAAS (Red de DMAs Ambientales), coordinada por el CIEMAT, para la estandarización de las medidas de instrumentos SMPS-UFP a nivel nacional, siendo sede de las intercomparaciones realizadas en 2010, 2011 y 2012 (www.redmaas.com)

Contacto: Mar Sorribas Panero,  sorribasm@inta.es

Contaminación Atmosférica y Meteorología

Análisis y estudio del comportamiento de diversos contaminantes atmosféricos gaseosos como el ozono superficial, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles. Así mismo, se desarrollan estudios de diversos aspectos meteorológicos, todos ellos aplicados a la interpretación de los mencionados contaminantes.

Observaciones/Investigación

• - Identificación de rutas de transporte de contaminantes (ozono, óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles), determinación de los patrones espacio-temporales y análisis de situaciones episódicas.
• - Análisis de los procesos de mesoescala en las zonas de costa
• - Clasificación de situaciones sinópticas
• - Comportamiento en superficie de variables meteorológicas bajo distintos escenarios
• - Análisis de la estructura vertical de la baja atmósfera mediante la realización de sondeos termodinámicos y ozono sondeos en campañas experimentales en El Arenosillo.
• - Colaboración con la Consejería de Medio Ambiente (Junta de Andalucía) desde 2004 para el análisis de calidad del aire de la Red de Vigilancia y Control de la Calidad del Aire de Andalucía. En particular para determinar las rutas de los contaminantes en el Sur de la península Ibérica y clasificar las estaciones en función de los niveles encontrados y de las condiciones meteorológicas (finalizado en 2011).
• - Colaboración con la Consejería de Medio Ambiente (Junta de Andalucía) para el estudio de la Isla de Calor Urbano del área metropolitana de Sevilla (finalizado en 2011).

Contacto: José Antonio Adame Carnero,  adamecj@inta.es

Ionosfera

• - Mantenimiento operativo de la digisonda y el medidor de absorción ionosférica método A3 con implantación de nuevas versiones de los programas de tratamiento de datos. Cálculo de perfiles de densidad electrónica.
• - Difusión sistemática de datos ionosféricos a los Centros Mundiales de Datos en EEUU (WDC A), Rusia (WDC B), Japón (WDC C2), Reino Unido (WDC C1), Centros Europeos y Universidades interesadas.
• - Colaboración en el proyecto europeo DIAS para la puesta en servicio de una red europea de mapas y modelos ionosféricos.
• - Operación de receptor de GPS de doble frecuencia para medida del Contenido Total de Electrones (TEC) dentro de una red mediterránea de receptores GPS para caracterización tridimensional del TEC ionosférico (proyecto MIRTO).
• - Participación en acciones europeas COST: COST 238 (Prediction and Retrospective Ionospheric Modelling over Europe) (1991-1995), COST 254 (Improved Quality of Service in Ionospheric Telecommunication Systems Planning and Operation) (1996-1999), COST 271 (Effects of the Upper Atmosphere on Terrestrial and Earth-Space Communications) (2000-2004), COST 296 (Mitigation of Ionospheric Effects on Radio Systems) (2005-2009).
• - Colaboración hispano-argentina para el estudio de la influencia de las anomalías ionosféricas en las comunicaciones satelitales, financiada por la AECI (Agencia Española de Colaboración Internacional).

Contacto: José Antonio Adame Carnero, adamecj@inta.es

Página web DGS-256: http://iono.inta.es