Seguimiento por teledetección de las tormentas de polvo sahariano en el área macaronésica

J. Pérez-Marrero

Description

Resumen
Se presentan los resultados de la monitorización con AVHRR a meso y gran escala de las tormentas de polvo sahariano en la cuenca atlánica centro-oriental. El exponente de Amgström se muestra como un parámetro útil para el seguimiento de la evolución de la pluma de polvo en mesoescala, reflejando bien los influjos y la deposición de las partículas. A gran escala se pueden distinguir dos tipos de tormentas de polvo que afectan al archipiélago canario, asociadas a diferentes patrones de circulación atmosférica, mientras que las tormentas veraniegas afectan a toda la cuenca, las situaciones invernales solo afectan a los archipiélagos de Canarias y Cabo Verde.
Abstract
Meso and great scale monitoring of saharan dust storms using AVHRR is presented. At mesoscale Amgström exponent reveals as a good indicator of the processes ocurring within the plume, influxes and deposition. At large scale two kinds of storms can be distinguished, they are associated to diferent atmospheric circulation patterns. The summer situation is more frequent and affects the whole north atlantic basin while winter storms are detectable over the Canarian and Cape Verde archipelagos.

Sujets

• Sahara
• Advanced Very High Resolution Radiometer
• Aerosol

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• Publié le: 01 janvier 2001
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• Langue: Español

Extrait

Revista de Teledetección. 2001. 16: 73-77.
Seguimiento por teledetección de las tormentas de
polvo sahariano en el área macaronésica
J. Pérez-Marrero (*), L. Maroto (*), M. J. Rueda (*),
M. E. Torres (**), D. Gelado (**) y O. Llinás (***)
Correo electrónico: jp [e-mail]
(*) Instituto Canario de Ciencias Marinas. Apdo. 56, Telde, 35200, Gran Canaria
(**) Dpto de Química, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Campus de Tarifa
(***) Dpto de Física, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Campus de Tarifa
RESUMEN ABSTRACT
Se presentan los resultados de la monitorización Meso and great scale monitoring of saharan dust
con AVHRR a meso y gran escala de las tormentas de storms using AVHRR is presented. At mesoscale
polvo sahariano en la cuenca atlánica centro-oriental. Amgström exponent reveals as a good indicator of the
El exponente de Amgström se muestra como un pará- processes ocurring within the plume, influxes and
metro útil para el seguimiento de la evolución de la deposition. At large scale two kinds of storms can be
pluma de polvo en mesoescala, reflejando bien los distinguished, they are associated to diferent atmosp-
influjos y la deposición de las partículas. A gran esca- heric circulation patterns. The summer situation is
la se pueden distinguir dos tipos de tormentas de more frequent and affects the whole north atlantic
polvo que afectan al archipiélago canario, asociadas a basin while winter storms are detectable over the
diferentes patrones de circulación atmosférica, mien- Canarian and Cape Verde archipelagos.
tras que las tormentas veraniegas afectan a toda la
cuenca, las situaciones invernales solo afectan a los
archipiélagos de Canarias y Cabo Verde.
PALABRAS CLAVE: aerosoles, Sahara, AVHRR. KEY WORDS: aerosols, Sahara, AVHRR.
puedan detectarse cuando se encuentran sobre elINTRODUCCIÓN
océano debido a la baja reflectividad de éste. La
retrodispersión de la luz debida a la presencia deEventos de Polvo Sahariano: El desierto del
aerosoles puede caracterizarse a través de sensoresSahara es, a escala global, la mayor fuente de pro-
remotos con bandas centradas en el infrarrojo pró-ductora de aerosoles naturales. (Husar et al, 1997)
ximo como los canales 1 y 2 del AVHRR (0.67 yLos eventos de salida masiva de este material, que
0.86 μm). A estas longitudes de onda la señal pro-son detectables sobre el océano, se producen cuan-
cede casi integramente de la atmósfera siempre quedo las condiciones atmosféricas en las llanuras alu-
el contenido de pigmentos y/o sedimentos del aguaviales africanas permiten la movilización y ascenso
del mar sea bajo.de partículas de suelo en la columna de aire, y si
éstas alcanzan las capas de aire en las que el viento
es suficientemente fuerte son transportadas hori-
zontalmente, viajando a menudo cientos o miles de MEDIDA RADIOMÉTRICA
kilómetros antes de depositarse. El transporte se DEL AEROSOLverifica en una capa atmosférica estable, a veces
conocida como capa de aire sahariano, usualmente
En el exterior de la atmósfera, la radiancia detecta-por debajo de 700 mb, estando el máximo transpor-
da ρ (λ) será la suma de las siguientes contribuciones:te alrededor del nivel de 800 mb. s
la que emerge del agua del mar; atenuada por laLa circulación atmosférica hace que las nubes de
extinción atmosférica Tρ (λ), la que es reflejadapolvo sahariano se desplacen en dirección oeste y w
N.º 16 - Diciembre 2001 73J. Pérez-Marrero, L. Maroto, M. J. Rueda, M. E. Torres, D. Gelado y O. Llinás
directamente por ésta ρ (λ) y la que procede de lard
atmósfera ρ (λ), que en el IR cercano es debidaatm
esencialmente a la dispersión por moléculas y par-
tículas. Si en el análisis se excluye la parte solar de
las imágenes ρ ~ 0, además, como se ha dicho,rd
para los canales 1 y 2 del AVHRR se puede aceptar
que ρ ~ 0. Luego, en estas condiciones ρ (λ) ≈w s
ρ (λ).atm
La reflectancia atmosférica es la suma de la con-
tribución debida a la dispersión por las partículas,
dispersión de Mie ρ , mas la contribución por lasa
moléculas, dispersión de Rayleigh ρ . Existen ade-R
más ordenes superiores en la dispersión de las par-
tículas, pero son cuantitativamente menos impor-
tantes. Por tanto la reflectancia debida a los
aerosoles se puede calcular sustrayendo la compo-
nente de Rayleigh de la total detectada: ρ = ρ - ρ .a s R
Tanto para partículas como para moléculas existe
una relación directa entre reflectancia y espesor
óptico ρ = τω Pψ / 4 λ λ. Donde τ es el espesor0 0
óptico, ω es el albedo de dispersión simple (ω =10 0
en el caso de moléculas), Pψ es la función de fase
de la dispersión y μ y μ son los cosenos de los0
angulos solar y de visualización respectivamente.
Es el término Pψ , bien establecido para la disper-
sión de Rayleigh, el que mas controversia presenta
en el caso de los aerosoles saharianos (Stowe, et
al,1997, Pflug et al 2000). Para dos ventanas espec-
trales próximas como los canales 1 y 2 del AVHRR
la proporción entre los espesores ópticos de los
aerosoles sigue la ley de Amgström: τ (λ )/τ (λ ) =
a 1 a 2
-α(λ /λ ) . Siendo a el llamado exponente de2 1 Figura 1. Secuencia de imágenes AVHRR, del 24-02 al
Amgström. Dado que tanto ω como Pψ dependen 01-03 de 1998, mostrando la evolución de una lengua de0
muy débilmente de λ se puede expresar: α = - λn polvo sahariano en la zona de Canarias.
RGB = Reflectancia canal 1, idem canal 2 y temperatura(λ /λ ) ln (ρ (λ )/ρ (λ )) (Ignatov et al 1998). Este
1 2 a 1 a 2 del brillo canal 4.parámetro puede obtenerse a través de las medidas
de satélite y no implica asumir ninguna función de
fase para los aerosoles. Otro aspecto interesante del
exponente de Amgström es que relacióna las medi-
das radiométricas con la distribución de partículas A través de la inspección visual de las imágenes
en la columna atmosférica. con presencia de polvo sahariano se definieron una
serie de polígonos de entrenamiento sobre éstas imá-
genes para caracterizar radiométricamente, desde el
VARIABILIDAD DE LA CARGA DE punto de vista del AVHRR, los fenómenos presentes
AEROSOLES SAHARIANOS EN LA en la imagen, Figura 2. El diagrama de dispersión
entre la diferencia de temperaturas de brillo yATMÓSFERA
el parámetro de corrección atmosférica ε =
ρ (λ )/ρ (λ ) da una idea de la separabilidad entre lasMesoescala: Para el estudio de la variabilidad a 1 a 2
clases. El parámetro ε toma valores inferiores a 1.5mesoescalar del fenómeno, se eligió el periodo
en atmósferas turbias ya sean estas debidas a vaporcomprendido entre enero y marzo de 1998, para el
de agua o a aerosoles, sin embargo, se observa queque se analizaron todos los pases de mediodía del
la diferencia de temperaturas de brillo es muy sensi-satélite NOAA-14 archivados en el Centro de
ble al contenido de vapor de agua atmosférico com-Recepción Procesado Archivo y Distribución
parada con los aerosoles. Así en general para los(CREPAD) de la estación de Maspalomas INTA.
aerosoles estudiados e es inferior a 1.5 y la diferen-Durante este periodo tuvo lugar un importante
cia de temperaturas de brillo en los canales 4 y 5 esevento, o mas bien una sucesión de ellos, de los que
en la Figura 1 mostramos algunos ejemplos. inferior a 4ºK . Estas consideraciones permiten obte-
74 N.º 16 - Diciembre 2001Seguimiento por teledetección de las tormentas de polvo sahariano en el área macaronésica
partículas. Estudiando los máximos de reflectancia
asociados a las plumas de polvo, se ha encontrado
un valor de α =1.63 ± 0.11 para las atmósferas mas10
claras durante este periodo. Este valor decrece hasta
aproximarse a 1.10 durante eventos moderados y a8 Haie
valores de 0.5 durante las tormentas mas violentas.
Para las imágenes de la Figura 1, se estudió la dis-6
tribución de frecuencias de los valores del expo-T -T (°K)0 1 Ocean waters nente de Amgström: En situaciones donde dicha4
caja se ve influida por nubes difusas de polvo que
llegan a ella por advección el histograma de α apa-2 Saharan dust
rece unimodal con un pico agudo centrado en el
valor de 0.8, a medida que la nube se intensifica0
aportando nuevas partículas con mayor proporción1 1,2 1,4 1,6 1,8
de las de mayor tamaño el histograma se ensancha
c (670.860) a la vez que el valor de pico se reduce, hasta que en
situaciones de arribada masiva de partículas llega a
Figura 2. Diagrama de dispersión entre ΔT (ordenadas) perderse el carácter unimodal. El proceso de depo-4,5
y el parámetro ε (abcisas) para mostrar la separabilidad1, 2, sición y dilución de la pluma se refleja en los histo-
entre los fenómenos presentes en las escenas. gramas de α de modo inverso: las formas tienden a
agudizarse y los valores de pico aumentan.
Gran Esca