55) Efecto de las nubes en la química atmosférica: cálculos y mediciones de flujo actínico en altura

GUSTAVO G. PALANCAR; R. E. SHETTER; S. R. HALL; BEATRIZ M. TOSELLI; SASHA MADRONICH

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2011

EFFECTO DE LAS NUBES EN LA QUÍMICA ATMOSFÉRICA: CÁLCULOS Y
MEDICIONES DE FLUJO ACTÍNICO EN ALTURA
Gustavo Palancar1,2, Rick Shetter2, Samuel Hall2, Beatriz Toselli1, Sasha Madronich2
1 INFIQC-CONICET, Departamento de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas,
Universidad Nacional de Córdoba. Haya de la Torre y Medina Allende, Ciudad
Universitaria, Córdoba, Argentina.
2 Atmospheric Chemistry Division, National Center for Atmospheric Research,
3450 Mitchell Lane, 80301, Boulder, Colorado, USA.
palancar@fcq.unc.edu.ar
Introducción
La mayor parte de las reacciones químicas en la atmósfera son iniciadas por la
radiación ultravioleta (UV). La radiación puede medirse a través de diferentes
magnitudes pero la más importante es el flujo actínico (F) ya que es la magnitud
necesaria para calcular el coeficiente de disociación (J) de una especie, dado por:
J=  F(λ) σ(λ) φ(λ) dλ
donde  es la sección eficaz de absorción y  es el rendimiento cuántico de la especie.
Las nubes afectan los niveles de radiación tanto en superficie como en altura.
Objetivos
El objetivo de este trabajo se centró en evaluar el efecto de las nubes sobre el perfil
vertical del F (298 - 420 nm) a través de mediciones y cálculos de modelado.
Resultados
Para alcanzar el objetivo se usaron mediciones realizadas con dos Scanning Actinic
Flux Spectroradiometers (SAFS) instalados en el avión NASA DC-8 y el modelo
Tropospheric Ultraviolet-Visible (TUV). Las mediciones se realizaron durante 17 días
en julio de 2004 (campaña INTEX-NA). El cociente entre medidas y cálculos de F total
en condiciones de cielo despejado es 1.01±0.04. Para el F descendente el cociente es
1.00±0.03. En presencia de nubes, los F ascendente y descendente muestran
aumentos de hasta 8 veces y reducciones de hasta un 95% respecto de los valores de
cielo despejado. La correlación entre las desviaciones ascendente y descendente
muestran dos regímenes quasi lineales. Usando cálculos debajo, dentro y arriba de las
nubes estos regímenes son satisfactoriamente reproducidos. Finalmente se propone
un modelo analítico, basado en la aproximación del pixel independiente, que explica
cualitativamente algunos límites observados en estos regímenes.
Conclusiones
En condiciones de cielo despejado el modelo puede reproducir la magnitud y el
comportamiento del F (ascendente, descendente y total) dentro de un ±5%. Las nubes
introducen considerables reducciones o aumentos respecto al F con cielo despejado.
Esto puede ser reproducido satisfactoriamente con el modelo TUV. Los dos regímenes
observados pueden explicarse considerando si el sol está ocluido por nubes o no. El
límite inferior puede además ser explicado con un modelo analítico simple. El límite
superior se atribuye al cambio en el albedo debido a la reflectividad de las nubes. El
análisis realizado puede aplicarse en la evaluación de los coeficientes de
fotodisociación en los modelos tridimensionales de química y transporte.
- Madronich, S.: Photodissociation in the atmosphere 1. Actinic flux and the effect of
ground reflections and clouds, J. Geophys. Res. 92, 9740-9752 (1987).
- Palancar, G. G., Shetter, R. E, Hall, S. R., Toselli, B. M., and Madronich, S: Ultraviolet
actinic flux in clear and cloudy atmospheres: model calculations and aircraft-based
measurements, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 11, 3321-3354, 2011.