Diseño y aplicación de un nuevo método de cálculo para cuantificar aerosoles en la atmósfera, aplicando coeficiente de turbiedad “β” de angstrom, basados en datos solarimétricos para días despejados en la zona metropolitana de la ciudad de Manizales

Abstract

El calentamiento global, el agujero de la capa de ozono y la contaminación generada por el hombre y otros vectores conexos han afectado notablemente la estructura físico-química de la atmósfera terrestre, uno de los factores que poco se han estudiado en Colombia son las mediciones del espesor óptico de los aerosoles o turbiedad atmosférica que se realizan con instrumentos denominados “Fotómetros solares” (OMM, 1978), el instrumento contiene un filtro de interferencia de banda estrecha y un detector fotovoltaico, por lo general un foto diodo de silicio (OMM 1978). Si bien la medición del espesor óptico con fotómetros solares es básicamente sencilla, numerosas mediciones realizadas en el pasado han arrojado buenos resultados y las variaciones en respuesta del instrumento se atribuyen a la rápida evolución de los factores de transmisión de los filtros y las características de los detectores que van siendo mejorados con las nuevas tecnologías. (Rangel E. 1985). Por la compleja tecnología de los fotómetros solares su construcción es limitada a fabricantes con especializada tecnología y los precios de mercado son muy costosos por lo cual es limitada la adquisición especialmente por los países denominados “en vía de desarrollo” como el caso de Colombia que ninguna institución dispone de uno de ellos, ni siquiera el IDEAM entidad representante de Colombia ante la Organización Meteorológica Mundial OMM. En ausencia de fotómetros solares, investigadores científicos han desarrollado modelos matemáticos para cálculo de la turbiedad atmosférica utilizando pirheliómetros de banda ancha en condiciones de cielos despejados (sin nubes) y lo ha experimentado obteniendo muy buenos resultados al compararlos con datos medidos con solfotómetros. (IQBAL, 1986). Los aerosoles, son pequeñas partículas sólidas o líquidas suspendidas en la atmósfera, producidas por la actividad humana y también generadas en forma natural como erosión eólica y erupciones volcánicas. Los aerosoles atmosféricos, tienen un papel importante en lo referente a la influencia sobre el clima y sus efectos dependen tanto del tamaño de las partículas del aerosol, como de su naturaleza química (CASELLI, 1992). Su presencia conduce generalmente a un enfriamiento la superficie de la tierra y de la baja atmósfera, dado que los aerosoles tienden a reflejar la radiación solar entrante nuevamente hacia el espacio.

Los aerosoles tienen también importancia, por la influencia que ejercen sobre el clima, dado que proveen los núcleos necesarios para el proceso de condensación de las nubes, La turbiedad se mide con una escala de valores que está entre 0 y 4. Cuando la atmósfera es limpia registra 1 o 2 como máximo, una atmósfera turbia es 3 y más de 3 es una atmósfera muy turbia; es decir con mucha carga de aerosoles (Iqbal 1986), para el caso de Colombia se han hecho estudios experimentales que demuestran la efectividad de la modelación físico-matemática, los primeros estudios se hicieron en Bogotá en la Universidad Manuela Beltrán a partir del compromiso de Colombia con la OMM como miembro de la misma y el programa VAG (Vigilancia Atmosférica Global) La investigación pretende proponer un nuevo modelo de cálculo físico-matemático que calcula de forma indirecta el coeficiente de Turbiedad Atmosférica β con los datos de radiación solar en todo el espectro de la banda solar, apoyado de otros indicadores meteorológicos como la humedad relativa, la velocidad del viento y la pluviosidad, el modelo se construye bajo la condición de que los datos deben ser tomados en días despejados que se miden en estaciones meteorológicas instaladas la zona metropolitana y periférica de la ciudad de Manizales.