Capa límite, reflectancia y espesor óptico de aerosoles sobre Santiago

Abstract

Se ha sugerido que el espesor óptico de aerosoles (AOD) derivado a partir de sensores a bordo de satélites puede ser un complemento a las mediciones superficiales de concentración de aerosoles en la capa límite. Se explora si esto es aplicable en el caso de Santiago de Chile, comparando el producto de AOD derivado de la señal satelital del instrumento MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) con diez años de mediciones in situ de concentraciones de material particulado parcialmente respirable (PM10) y totalmente respirable (PM2.5). Para ello, se desarrolla y aplica un modelo numérico simple de AOD en base a mediciones de concentración de material particulado en superficie, altura de capa límite y propiedades de aerosoles obtenidas de la literatura junto con la información disponible de estos parámetros para la ciudad de Santiago. El modelo captura la variabilidad estacional del AOD cuando es comparado con las observaciones obtenidas con un fotómetro solar de la red AErosol RObotic NETwork (AERONET) y también captura la variabilidad diurna en el caso de una campaña de un día. La variabilidad estacional opuesta entre la altura de la capa límite y la concentración de material particulado en superficie son las principales responsables de una estacionalidad débil del AOD simulado. Se observa una marcada estacionalidad del AOD satelital opuesta a la estacionalidad de la concentración de material particulado en superficie. Por otro lado y debido a la poca cantidad de mediciones simultáneas de AERONET y MODIS, se incluyen las simulaciones en la comparación de AOD. Se observa una considerable diferencia entre el comportamiento estacional del AOD simulado y el derivado de MODIS. En trabajos anteriores se sugiere que la presencia de nubes cirrus es la causa de la estacionalidad opuesta. En este estudio se deduce que aparentemente esta estacionalidad no se debe a la presencia de nubes cirrus. Con el uso de un modelo de reflectancia de superficie y sus parámetros derivados de MODIS, se propone que la diferencia entre la variación estacional del AOD de MODIS y aquella simulada se explica en gran parte por estimaciones inadecuadas de la reflectancia de la superficie y en menor grado por la selección inadecuada de propiedades ópticas y de proporción de fracción fina del aerosol en el algoritmo de MODIS. Se muestra que esta proposición se sustenta observacionalmente en el caso de Buenos Aires, donde se compara el AOD de MODIS con el observado por AERONET.