Un método más accesible para estudiar las propiedades de los aerosoles

Investigadores del Grupo de Óptica Atmosférica (GOA) de la Universidad de Valladolid, el Grupo de Física de la Atmósfera de la Universidad de Granada, la empresa GRASP-SAS y la Universidad de Lille (Francia) han diseñado un método accesible para obtener perfiles verticales de algunas propiedades de los aerosoles, partículas en suspensión que se encuentran en la atmósfera y que tienen importantes implicaciones tanto en la salud pública como en el cambio climático.

Por primera vez, el método combina medidas de ceilómetro –un aparato instrumento diseñado para estudiar la altura de las nubes, cuyos modelos más recientes son capaces de detectar capas de aerosoles hasta altitudes de unos 10 kilómetros - y de fotómetro -que mide la radiación del Sol y del cielo a varias longitudes de onda- en el novedoso algoritmo GRASP (General Retrieval of Aerosol and Surface Properties), desarrollado en parte por antiguos miembros del grupo vallisoletano.

Este nuevo código, GRASP, “es muy versátil y sirve para obtener propiedades de los aerosoles a partir de diferentes medidas”, detalla Roberto Román, investigador del GOA que encabeza el estudio, publicado recientemente en la revista Atmospheric Research.

Tradicionalmente, los perfiles de aerosoles se han obtenido mediante teledetección activa con unos instrumentos llamados lidar. Sin embargo, “estos instrumentos tienen un precio muy elevado, lo cual hace que no haya muchos en funcionamiento, y además requieren de personal para operarlos y no suelen realizar medidas de continuo”, apunta Román.

En cambio, numerosas estaciones y redes de medida cuentan con ceilómetros –como la Red Ibérica de Ceilómetros o Iberian CEilometer NETwork- y fotómetros. “Como no hay demasiadas estaciones que tengan lidar y teniendo en cuenta nuestra experiencia en el uso de GRASP,  pensamos que se podría probar a usar un ceilómetro como alternativa”, recuerda el investigador, quien explica que los ceilómetros funcionan de forma similar a los lidar y que, aunque son menos precisos, son más económicos, operativos y pueden trabajar de manera continua de forma autónoma y desatendida.

Con el fin de validar los resultados del nuevo método con medidas independientes, los investigadores contrastaron los datos obtenidos  con esta nueva técnica usando un ceilómetro y un fotómetro localizados en la ciudad de Granada con los perfiles obtenidos con instrumentación colocada en un avión que sobrevoló en espiral la ciudad de Granada dos veces en 2013, en el marco de una campaña de medidas internacional llamada “ChArMEx”. También se compararon los valores medidos en una estación localizada en Sierra Nevada, a 2.500 metros, con los valores obtenidos con el nuevo método a esa misma altura, con unos resultados que el equipo tilda de “bastante prometedores”.

Unas medidas con importantes implicaciones

Los investigadores han demostrado la viabilidad del uso de ceilómetros en conjunto con fotómetros para obtener perfiles de propiedades del aerosol atmosférico. De este modo, destacan, será posible monitorizar perfiles de aerosol en más localidades de las que normalmente se hace debido a la carencia de lidar, lo que ayudará a comprender mejor el transporte tridimensional del aerosol alrededor del mundo.

Además, se podría monitorizar en tiempo cuasireal eventos de transporte de aerosol de gran relevancia, como las intrusiones de polvo desértico e incluso las erupciones volcánicas que pueden causar problemas en el tráfico aéreo.

“La información que se puede obtener con estas medidas son los perfiles verticales, es decir, los valores a distintas alturas de la concentración en volumen del aerosol atmosférico, así como de otras propiedades extensivas del aerosol como la absorción y dispersión de luz de estas partículas, parámetros de interés en el ámbito del cambio climático”, precisa Román.

Finalmente, también se puede estimar esta concentración del aerosol a nivel de superficie, lo que puede ser de gran interés para monitorizar la calidad del aire y su influencia sobre la salud pública, ya que las personas respiran esas partículas que pueden llegar a ser perjudiciales.

Referencia bibliográfica

Román, R., Benavent-Oltra, J. A., Casquero-Vera, J. A., Lopatin, A., Cazorla, A., Lyamani, H., ... & Alados-Arboledas, L. (2018). Retrieval of aerosol profiles combining sunphotometer and ceilometer measurements in GRASP code. Atmospheric Research, 204, 161-177.