![Page 1: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/1.jpg)
““Los aerosoles atmosfLos aerosoles atmosfééricos y el vapor de ricos y el vapor de agua en la fotometragua en la fotometríía solara solar””
Dra
Victoria E. Cachorro
Grupo de Optica
Atmosférica
Universidad de Valladolid, España
![Page 2: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/2.jpg)
¿¿Que son los Que son los ““Aerosoles AtmosfAerosoles Atmosfééricosricos””??Conjunto de partículas sólidas o líquidas (microscopicas)
en suspensión
en un medio gaseoso (atmósfera) que permiten su observación y medida (Definición Wikele
& Baron, 1993)
-Son un componente atmosférico
minoritario
AEROSOLES O MATERIAL PARTICULADO
GASES VARIABLES
Vapor de agua: 0.01-4%
CO2
: 0.035%, 350 ppm
Ozono: 0.04 ppm
Otros gases (gases
traza, ppb)
3. LAS PARTICULAS O AEROSOLES
Naturales y antropogénicos
![Page 3: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/3.jpg)
AEROSOLES O MATERIAL PARTICULADOClasificaciClasificacióón de los aerosoles atmosfn de los aerosoles atmosfééricosricos
-
Aerosoles NaturalesPor su origen o fuente
-
Aerosoles Antrópicos
marinosDesérticos (
Humo (BB)
volcánicos
![Page 4: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/4.jpg)
El fenómeno del “Arctic haze” (Neblina ártica de primavera)Episodio en NyÅlesund en Sbalvard (Mayo 2-3, 2006)
May 2, 2006 May 8, 2006Ny Ålesund, view from the Zeppelin
station
La contaminación en los Polos
AEROSOLES O MATERIAL PARTICULADO
![Page 5: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/5.jpg)
• 2 Otros
impactos en el Medio Ambiente-
Deposición seca y deposición húmeda
-
Fertilización del océano -
Reducción
del albedo
de las
zonas
árticas
-
Efectos sobre la vegetación: deposición acida -
Efectos sobre los materiales: Edificios del patrimonio cultural, Plásticos...
• 3. Impacto en el Clima del Planeta: Efecto radiativo
o climático de los aerosoles
• 1. Impacto en Medio Ambiente: La Calidad del Aire-
Efecto adverso en la Salud humana
-
Afecta a la Visibilidad (Tráfico en carretera, aviación, etc…-
Química Atmosférica: reacciones homog. and
heterogenous
-
Otros aspectos de la calidad de vida
AEROSOLES O MATERIAL PARTICULADO: PROPIEDADES
Son un contaminante atmosférico
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El balance radiativo
de la Tierra•
Toda la energía
que
recibe
la Tierra viene
del Sol, es
la Energía
radiante
o
radiativa, cuyo
flujo
F lo medimos
en W/m2
•
La Tierra alcanza
un equilibrio
radiativo
cuando
la energía
recibida
equipara
la radiación
reflejada
y emitida
por
ella. Es lo que
se denomina
Balance radiativo
•
Que
es
el “Forcing Radiativo”
ΔFAl cambio
en el flujo
neto
en el límite
de la atmósfera
debido
a una
perturbación
que
tiene
la capacidad
de modificar
la temperatura
global del Planeta. Este forcing puede
ser natural o antrópico
∆F
> 0 Calentamiento∆F
< 0 Enfriamiento
Balance Total Neto
de Energía
= 0 = (Energía
radiante
recibida
) –
(Energía
radiada
al espacio)
![Page 7: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/7.jpg)
“Forcing”
radiativo
respecto de 1750 (IPCC 2007)
•
1. La alta variabilidad espacial y temporal de sus propiedades 2. Una correcta evaluación de las propiedades absorbentes3. La complejidad de los procesos de interacción aerosol‐nubes
![Page 8: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/8.jpg)
El “Forcing”
radiativo
de los aerosoles
•
Efectos Directos (fenómenos de reflexión y absorción) o ARI (IPPC 2013)
‐
Los aerosoles
reflejan
o dispersan
la luz
solar
(sulfatos
and nitratos) --> enfrian
el systema
Tierra-atmósfera
-
Otros
aerosoles
absorben
la luz
solar (carbonaceos= “soot”)--> calientan
la atmósfera
y enfrian
la superficie
de la Tierra
Como los gases de efecto
invernadero, los aerosoles
interaccionan
con la radiación
solar y terrestre
y producen
un forzamiento.
•
Efectos Indirectos o ACI(IPCC
2013): Modifican las propiedades de la nubes y por tanto su
reflectividad Los aerosoles actúan como núcleos de condensación de las gotas de las nubes y de los núcleos de hielo --> modifican el tamaño de las gotas y las propiedades de las nubes y por tanto su reflectividad o albedo, así
como la precipitación
![Page 9: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/9.jpg)
Las Técnicas de medida de los aerosoles‐
“in situ”.
-
Redes de Calidad el aire-
Estudios científicos “in situ”
‐
Detección Remota: Activas y Pasivas
-
Pasiva: La Fotometría solar
-
Aplicación de la Fotometría solar en la investigación sobre los aerosoles
![Page 10: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/10.jpg)
¿Cómo podemos estudiar a los aerosoles?
Por su interacción con la radiación
La fotometría Solar
1. Dispersión (scattering) , reflexión
2. absorción
![Page 11: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/11.jpg)
¿Como medir
las
propiedades
aerosoles? Dos grandes
tecnicas: “In situ”
y por
“Detección
Remota”
•
Ground‐based
stations
(remote sensing
and
in situ)
A‐Train
constellation. Credit
to
NASA.
•
Earth Observation
Satellites(Only
remote sensing)
ObservatoryObservatory
ofof
Santa Cruz de TenerifeSanta Cruz de Tenerife
•
Instrumented
aircraft(remote sensing
and
in situ)
SafireSafire
ATRATR‐‐42 42
![Page 12: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/12.jpg)
Sensor
head
Collimators
AERONET – sun‐photometer
CIMEL‐318 Radiometro o fotómetro solar automático
‐
Desarrollado y comercializado por la Compañia
CIMEL‐Electronic
‐
Diferentes modelos: estandar, polarizado (870 nm), extendido (1640 nm)
‐
El modelo estandar
incluye 8 filtros interferenciales
o canales
Robot
Filter
Wheel
λ
(nm)34038044050067587093610201640 (extended)
![Page 13: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/13.jpg)
Medida del Flujo Directo de Sol Medias espectrales, dependen de la longitud de onda λ
Apuntamiento al sol (θs
,φs
)
meFF )(0 )()(
F()
Fo
Ley de Beer-Bouger-Lambert:
FF
m0ln1
cos1
m
gRa
θs
![Page 14: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/14.jpg)
gRa Aerosol Optical
Depth, AOD= Espesor óptico del aerosol
Depende de la longitud de onda de la radiación
Irradiancia solar extraterrestre e irradiancia solar a nivel del suelo
0
0.5
1
1.5
2
2.5
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100Longitud de onda (nm)
Irrad
ianc
ia (W
/m2·
nm) Irradiancia extraterrestre
Irradiancia a nivel de suelo
DETERMINACION DEL ESPESOR OPTICO DEL AEROSOL
Parámetro que indica la carga del aerosol en la vertical de la atmósfera. Es como un índice de turbiedad
![Page 15: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/15.jpg)
Lo que se mide: irradiancia directa
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
6:458:1510:0011:4512:45
Longitud de onda (nm)
Irra
dian
cia
dire
cta
(W/m
2 )
![Page 16: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/16.jpg)
30 0 40 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 80 0 9 0 0 10 0 00 .0
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1 .0
N = 246 (3 S ep 1999 )G M T = 14 :16 S Z A = 37 .85 m = 1 .26 = 1 .42 = 0 .067 O 3= 305 D .U .w a te r vapo r= 2 .54 cm
espeso r óp tico to ta l to ta l s in R ay le igh pun tos expe rim en ta l de a jus te A jus te teo rico de A ngs trom
espe
sor o
ptic
o
lo ng itud de onda (nm )
30 0 40 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 80 0 9 0 0 10 0 00 .0
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1 .0
N = 246 (3 S ep 1999 )G M T = 14 :16 S Z A = 37 .85 m = 1 .26 = 1 .42 = 0 .067 O 3= 305 D .U .w a te r vapo r= 2 .54 cm
espeso r óp tico to ta l to ta l s in R ay le igh pun tos expe rim en ta l de a jus te A jus te teo rico de A ngs trom
espe
sor o
ptic
o
lo ng itud de onda (nm )
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El estudio del vapor de agua precipitable
o en
columna PWV
![Page 18: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/19.jpg)
El parámetro alfa de Ansgtrom
cuantifica el tamaño medio de la distribución de aerosoles
a
La formula de Angström
formula expresa la dependencia del AOD con la longitud de onda
Rango de valores de
0‐
2.5
valores pequeños de α
< 1 ‐‐‐> predominan partículas gordasvalores altos α
> 1.4 ‐‐‐> partícula finas
Determinacion
del parámetro alfa de Angstrom
Ångström
Formula
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.925 Jan 17:5428 Jan 18:34Cimel
AO
D
Wavelength (m)
Desert
dust
2.0
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0
0.2
0.4
0.6
0.8
29-7 31-7 2-8 4-8 6-8 8-8 10-8 12-8 14-8 16-8 18-8 20-8 22-8 24-8 26-8 28-8 30-8 1-9
AO
D(4
40 n
m)
0
0.5
1
1.5
2
alfa
AOD 440 nm lev 1.0AD 440 nm lev 1.5alpha, level 1.5
Caracterización: Evolución temporal de AOD-alpha
Agosto 2010 en la estación de Palencia, España
![Page 21: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/21.jpg)
CLIMATOLOGÍA DE LOS AEROSOLESEstudio de la caracterización de los aerosoles
Hacia la Climatology del AOD y PM10
12 years (2003-2014) en Palencia-Peñausende
Palencia es una estación de la red RIMA-AERONET
Peñausende
es una estación de la red EMEP
![Page 22: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/22.jpg)
Evolución multianual: 2003-2014: tendencias
12 years
(2003-2014) en Palencia-Peñausende
![Page 23: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/23.jpg)
Climatología Comparativa: AOD-PM10
Mateos et al., STOTEN, 2015
![Page 24: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/24.jpg)
Evolución Comparativa(Tendencias) AOD-PM10
(2003-2014)
![Page 25: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/25.jpg)
Los aerosoles desérticos: Estudio de las intrusiones de aerosoles desérticas en Castilla y León
![Page 26: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/26.jpg)
El mayor evento
desértico
registrado
sobre
la IP (21-22 February, 2016), imagen
RGB de MODIS
![Page 27: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/27.jpg)
MODIS DATA
El mayor evento
desértico
registrado
sobre
la IP (21-22 February, 2016), imagen
RGB de MODIS
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MODIS DATA
21 February 22 February 23 February
MAPA DEL AOD del sensor MODIS, TERRA
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HYSPLIT Back-trajectories
NOAA
![Page 30: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/30.jpg)
Contribución del aerosol desértico Palencia-Peñausende
(2003-2014)
![Page 31: “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de agua en la fotometría … · 2018. 9. 20. · “Los aerosoles atmosféricos y el vapor de ... Por su origen o fuente-Aerosoles Antrópicos](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022071419/611863aceb96e70f1f50226a/html5/thumbnails/31.jpg)
Las redes de medida: la red AERONET y la red RIMAEl trabajo operativo del GOA‐UVa in la red AERONET‐RIMA
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•
RIMA fue creada en 2004 por diferentes Institutiones
españolas
•Se unieron los grupos portugueses
•
Tiene 25 estaciones
RIMA (Red Ibérica
de Medida
fotométrica
de Aerosoles)
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AERONET Aerosol Robotic NetworkDe ámbito
mundial
gestionada
por
NASA
AERONET provides a long-term, continuous public database of aerosol optical,
microphysical, and radiative
properties for aerosol research and characterization, validation of satellite
measurements, and synergism with other databases.
The AERONET program
is a federation of ground-based remote sensing aerosol networks established by NASA and LOA-PHOTONS (CNRS) and has been expanded by collaborators from international agencies, institutes, universities, individual scientists and partners.15 May
1993
15 May 2013
•
>7000 citations•
>400 sites
•
Over 80 countries•
http://aeronet.gsfc.nasa.gov
20 Years of Observations and Research
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¿Que es AERONET? Objetivos y naturaleza de AERONET
http://aeronet.gsfc.nasa.gov
•
Es una red científica y operativa
•
Es una federación de redes (AERONET, PHOTONS, AEROCAN, RIMA, …)
•
Objetivos:
•
Medida de las propiedades de los aerosoles a largo plazo
•
Validación de medidas de satélite
•
Sinergia con otro tipo de medidas de aerosoles
•
Validación de los modelos de aerosoles
•
Climatologia
de los aerosoles a escala mundial y su uso en la evaluacion
del “aerosol‐forcing”
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Organización actual de AERONET ¿Que es AERONET‐EUROPE?
•
Centros de calibración: GSFC‐NASA, LOA‐Lille
y GOA‐UVA
•
Centros de Calibración‐MASTER:
•
Mauna Loa
Izaña‐Tenerife
•
AERONET/Europe
Infrastructure: ACTRIS
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Indíce
III. Las redes de medida: la red AERONET y la red RIMA
‐
El trabajo operativo del GOA‐UVa in la red AERONET‐RIMA
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“Calibration Facility”
en ValladolidFacultad
de Ciencias
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Izaña
Observatory (CIAI-AEMET): MASTER photometersTenerife, Canary Island 2390m 2390m a.s.la.s.l
This Facility is Shared with Photons
RIMA: MASTER Calibration Facility
Excelentes condiciones atmosféricas, AOD~0.02
Unica en Europa
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Abrir la cabeza del sensor
para el reemplazo de los filtros ópticos
RIMA calibration-maintenance
facilityTrabajo de Mantenimiento
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Limpieza de ventanas
y lentes
Comprobación de la posición correcta de los diferentes elementos de los tubos Colimadores
Trabajo de Mantenimiento
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Calibración en el Laboratorio
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El SISTEMA DE GESTION CAELIS
-
Control de instrumentos. Información
total sobre
el “status”
actual instrumento. Toda la historía
del instrumento.
-
Control de calidad
de las
medidas. Acceso
en tiempo
real a las medidas. Toma
y envio
de datos
- Almacenamiento
de datos
-
Sistema
de ayuda
para
la investigación. Procesamiento
de datos
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RIMA: Operational
SystemEl SISTEMA DE GESTION CAELIS
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CAELIS
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CAELIS
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RIMA: Operational
SystemCAELIS: instruments
and
data control
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CAELIS, ayuda
a
evaluar
las
propiedades
del aerosol
http://www.caelis.uva.es
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Medida de la R. Difusa: “Sky
Radiance” Measurement
Secuencia
Principal plane(θs
,φ) (θ,φs
)Almucantar
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El estudio del vapor de agua precipitable
o en
columna PWV
-
Determinación fotométrica del vapor de agua
-
Caracterización y climatología
-
Validación de diferentes técnicas de medida
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Muchas gracias