Estandarización en la determinación de los perfiles del coeficiente de retrodispersión molecular para las estaciones lidar elásticas de LALINET utilizando el reanálisis ERA-Interim
A. Rodríguez Vega, J. C. Antuña Marrero
Descargar artículo
Información básica
Volumen
V50 - N1 / 2017 Ordinario
Referencia
103-114
DOI
http://doi.org/10.7149/OPA.50.1.49013
Idioma
English
Etiquetas
Coeficiente de retrodispersión molecular, mediciones de radiosondeos, reanálisis ERA-Interim, LALINET, Atmósfera Estándar de Estados Unidos de 1976
Resumen
La señal lidar retrodispersada por moléculas es necesaria en los lidares para determinar la retrodispersión y la extinción por aerosoles. Esta se determina utilizando perfiles de temperatura y presión atmosférica, a partir de valores simultáneos o climatológicos de las mediciones de radiosondas. En los casos cuando no existen mediciones de radiosondas en las estaciones de lidar o cercanos a ellas, se emplea comúnmente la atmósfera estándar (Atmósfera Estándar de Estados Unidos). Aunque los reanálisis atmosféricos también se pueden utilizar para obtener los perfiles de temperatura y de presión atmosférica en cualquier estación, no se ha encontrado ningún informe o reporte de su uso para este propósito. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es comparar los coeficientes de retrodispersión moleculares derivadas de las mediciones de radiosondas con las obtenidas utilizando el reanálisis ERA-Interim y la atmósfera estándar de Estados Unidos 1976 (USSA-1976), para la ubicación de las estaciones lidar de la Red Latinoamericana de Lidares (LALINET). Las diferencias entre las mediciones de radiosonda y los perfiles de temperatura de ERA-Interim son más pequeñas que las diferencias entre las mediciones de radiosonda y los perfiles de temperatura USSA- 1976. En muchas estaciones, las diferencias entre la temperatura en las mediciones de radiosonda y ERA-Interim tienen valores menores de 2 K y las mayores diferencias son alrededor de 4 K. Sin embargo, las diferencias entre la temperatura en las mediciones de radiosonda y en el USSA-1976 son más pequeñas que 10 K sólo en tres estaciones, y las mayores diferencias son alrededor de 20 K. Los perfiles de las diferencias relativas de los coeficientes de retrodispersión moleculares entre las mediciones de radiosonda y el ERA-Interim muestran valores negativos en la mayoría de los niveles de presión. Los valores positivos superiores a 0.5 % sólo se observan por encima de 8 km. Sin embargo, los perfiles de las diferencias relativas de los coeficientes de retrodispersión molecular entre las mediciones de radiosonda y la USSA-1976 muestran valores positivos desde la superficie hasta 12 km en todas las estaciones. Sólo en cuatro estaciones se observan diferencias negativas por encima de 14 km, con valores inferiores a -5%. Comodoro Rivadavia presenta el mejor comportamiento pues se encuentran ubicada cerca de 45 grados de latitud, pero incluso en esta estación las diferencias entre las mediciones de radiosonda y la USSA-1976 son mayores que los observados entre las mediciones de radiosonda y ERA-Interim.
Referencias
Povey, A. C.; Grainger, R. G.; Peters, D. M. and Agnew, J. L., "Retrieval of aerosol backscatter, extinction, and lidar ratio from Raman lidar with optimal estimation." Atmos. Meas. Tech., 7, 757–776 (2014) DOI
Fugii T, Fukuchi T.2005. "Laser Remote Sensing." Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 2005.
Matthias M., Böckmann C., Freudenthaler V., Pappalardo G., Bösenberg J., Amiridis V., Amodeo A., Ansmann A., Balis D., Boselli A., Chaykovski A., Chourdakis G., Comeron A., Delaval A., De Tomasi F., Eixmann R., Frioud M., Hågård A., Iarlori M., Komguem L., Kreipl S., Larchevêque G., Linné H., Matthey R., Mattis I., Papayannis A., Pelon J., Perrone R. M., Persson R., Resendes D. P., Rizi V., Rocadenbosch F., Rodriguez J. A., Sauvage L., Schneider J., Schumacher R., Shcherbakov V., Simeonov V., Wandinger U., Wang X., Wiegner M. Zerefos C, 2002. "Lidar intercomparisons on algorithm and system level in the frame of EARLINET." Rep. 337. (Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg, Germany, 2002).
Böckmann, C., U. Wandinger, A. Ansmann, J. Bösenberg, V. Amiridis, A. Boselli, A. Delaval, F. De Tomasi, M.Frioud, I. Videnov Grigorov, A. Hågård, M. Horvat, M. Iarlori, L. Komguem, S. Kreipl, G. Larchevêque, V. Matthias, A. Papayannis, G. Pappalardo, F. Rocadenbosch, J. A. Rodrigues, J. Schneider, V. Shcherbakov, and M. Wiegner. "Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project. 2. Aerosol backscatter algorithms." Appl. Opt. 43, 977–983, (2004). DOI
Bucholtz, A. "Rayleigh-scattering calculations for the terrestrial atmosphere," Appl. Optics, 34, 2765–2773 (1995). DOI
Bodhaine, B.A., Wood, N.B., Dutton, E.G., Slusser, J.R. "On Rayleigh optical depth calculations," J. Atmos. Ocean. Technol. 16,1854-1861 (1999). DOI
Weitkamp, C. "Lidar. Range-resolved optical remote sensing of the Atmosphere," Springer, NY. (2005)
Ansmann, A., Wandinger, U., Riebesell, M., Weitkamp, C., Michaelis, W. "Independent measurement of extinction and backscatter profiles in cirrus clouds by using a combined Raman elastic-backscatter lidar. Appl. Opt., 31, 7113-7131 (1992). DOI
Antuña-Marrero, J.C., Landulfo, E., Estevan, R., Barja, B., Robock, A., Wolfram, E., Ristori, P., Clemesha, B., Zaratti, F., Forno, R., Armandillo, E., Bastidas, A.E., de Frutos, A.M., Whiteman, D.N., Quel, E., Barbosa, H.M.J., Lopes, F., Montilla-Rosero, E., Guerrero-Rascado, J.L. "LALINET: The first Latin American-born regional atmospheric observational network." Bull. Amer. Meteor. Soc. (in press) DOI
Guerrero-Rascado J.L., Landulfo, E., Antuña, J.C., Barbosa, H.M.J., Barja, B., Bastidas, A.E., Bedoya, A.E., da Costa, R., Estevan, R. Forno, R.N., Gouveia, D.A. Jimenez, C., Larroza, E.G., Lopes, F.J.S., Montilla-Rosero, E., Moreira, G.A., Nakaema, W.M., Nisperuza, D., Alegria, D., Manera, M., Otero, L., Papandrea, S., Pallota, J.V., Pawelko, E., Quel, E.J., Ristori, P., Rodrigues, P.F., Salvador, J., Sanchez, M., Silva, A. "Latin American Lidar Network (LALINET): diagnosis on network instrumentation," J. Atmos. and Sol-Terr Phy. 138-139, 112–120 (2016). DOI
Barbosa, H.M.J., Lopes, F.J.S., Silva, A., Nisperuza, D., Barja, B., Ristori, P., Gouveia, D.A., Jimenez, C., Montilla, E., Mariano, G.L., Landulfo, E., Bastidas, A., Quel, E.J. 2014. "The first ALINE measurements and intercomparison exercise on lidar inversion algorithms," Opt. Pura Apl., 47 99-108, (2014) DOI
Bösenberg, J., Hoff, R., Ansmann, A., Müller, D., Antuña, J., Whiteman, D., Sugimoto, N., Apituley, A., Hardesty, M., Welton, J., Eloranta, E., Arshinov, Y., Kinne, S., Freudenthaler, V. "Plan for the Implementation of the GAW Aerosol Lidar Observation Network (GALION)," WMO/TD, 178, (2007).
Durre I., Russell S.V. and Wuertz D.B., "Overview of the Integrated Global Radiosonde," Archive. J. Climate, 19, 53-68 (2006). DOI
Durre I, Russell SV, Wuertz BA. "Robust Automated Quality Assurance of Radiosonde Temperatures." J. Appl. Meteor. Climatol., 47, 2081-2095 (2008) DOI
Dee, D. P., and Coauthors, "The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system." Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 137, 553–597,(2011). DOI
Zappa, G., L. Shaffrey and K. Hodges, "Can Polar Lows be Objectively Identified and Tracked in the ECMWF Operational Analysis and the ERA-Interim Reanalysis?," Mon. Wea. Rev., 142, 2596-2608.,(2014). DOI
Berrisford, P., Dee, D., Fielding, K., Fuentes, M., Kållberg, P., Kobayashi, Sh., Uppala, S. "The ERA-Interim archive. Version 1.0." ERA Report Series. European Centre for Medium Range Weather Forecasts.(2009)
Lewis H. "Geodesy calculations in ROPP." GRAS SAF Report 02. Met Office, UK (2007).
U.S. Standard Atmosphere, 1962, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., (1962).
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration): U.S. Standard Atmosphere, Tech. Rep. NOAA Doc. S/T 76-1562, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., (1976).