Cálculo de coeficientes de fotodisociación en atmósferas reales : efecto de nubes y aerosoles

Abstract

En esta tesis se aborda el cálculo de los coeficientes de fotodisociación (J) en atmósferas reales, es decir, incluyendo el efecto de nubes y aerosoles. El coeficiente de fotodisociación está definido como la integral del producto de flujo actínico (F), la sección eficaz de absorción (σ) y el rendimiento cuántico (φ) de la molécula de estudio. Los valores de J son un componente crítico de los modelos de química-transporte usados para estudiar no sólo problemas ambientales específicos como el smog fotoquímico, los oxidantes regionales, la precipitación ácida y las interacciones química-clima sino también diferentes procesos atmosféricos a nivel regional y global. Los cálculos de J se llevaron a cabo usando los modelos TUV (Tropospheric Ultraviolet Visible) y WRF-Chem (Weather Research Forecasting with Chemistry). El primero es un modelo local de transferencia radiativa. Éste permite realizar el cálculo de los valores de J bajo diferentes escenarios ideales, como por ejemplo incluyendo, o no, la presencia de nubes ni aerosoles. El segundo es un modelo regional de transporte químico que simula la meteorología acoplada junto con la química (on line). Éste permite realizar el cálculo de los valores de J considerando diferentes escenarios o condiciones realistas en la atmósfera, es decir incluyendo todos los procesos y variables que afectan los valores de J (emisiones, meteorología, nubes, aerosoles, contaminantes, etc.). Para ello, se implementó este modelo incluyendo emisiones biogénicas, antropogénicas y de incendios y se definió un dominio padre de 27 km de resolución sobre Argentina y dos dominios hijos, uno de 9 km sobre la provincia de Córdoba y otro de 3 km sobre Córdoba capital. Los resultados arrojados por el modelo con esta configuración se validaron frente a estaciones meteorológicas, estaciones de calidad de aire, mediciones propias de irradiancia y medidas de número de partículas en Córdoba capital, datos de aerosoles de la red AERONET y frente a observaciones satelitales de paso óptico con el instrumento MODIS. Se resalta la importancia de la constante validación del modelo frente a las observaciones directas o indirectas de distintas variables. Luego de la validación, se compararon los valores de J del modelo TUV (condiciones ideales) con los de WRF-Chem (condiciones reales) en Córdoba capital. Adicionalmente, se realizaron mediciones del número de partículas y de irradiancia horizontal en superficie. Además de comparar sus valores con los obtenidos con el modelo WRF-Chem, las mediciones del número de partículas discriminadas por tamaño permitieron realizar una caracterización horaria, diaria, mensual, estacional e interanual del comportamiento de las partículas en Córdoba y su vinculación con la meteorología local. Por otro lado, las mediciones de irradiancia UV-B y total permitieron cuantificar las reducciones en la radiación debido a nubes y aerosoles y, en particular, cuantificar los aumentos generados en la radiación debido al efecto broken clouds causado por las nubes.