DEILAP - CITEDEF
Departamento de Investigaciones en Láseres y sus aplicaciones

Laboratorio Atmósfera

Investigador responsable:

Dra. María Gabriela Nicora
– Proyectista asociado, CITEDEF.
- Investigador Adjunto del CONICET
– Tel: 4709-8100 int 1410 ext 2
– Mail: gnicora@citedef.gob.ar

 

Actividades:
La atmósfera terrestre es un laboratorio natural en el cual tienen lugar una amplia variedad de procesos físicos. Está constituida por una mezcla de gases principalmente nitrógeno y oxígeno molecular, aunque los constituyentes menores como el dióxido de carbono, el ozono y el vapor de agua desempeñan roles cruciales en el balance radiativo, la estabilidad de la atmósfera y su impacto en la biota.
La atmósfera está constantemente bombardeada por los fotones solares con longitudes de onda infrarroja, visible y ultravioleta. Parte de esta radiación solar es devuelta al espacio por la atmósfera o reflejada por las nubes hacia el espacio o la superficie de la Tierra. Algunos de estos fotones son absorbidos por las moléculas de la atmósfera (especialmente el vapor de agua y el ozono) y las nubes, produciendo el calentamiento de parte de la atmósfera; otra parte de la radiación alcanza la superficie de la Tierra y la calienta. Las características ópticas de la atmósfera afectan el balance radiativo del sistema Tierra-Sol-Atmósfera, y por ello su estudio y caracterización tiene amplio y continuo interés en la investigación científica.
Hoy en día la observación remota de la atmósfera, tanto desde el espacio con instrumentos satelitales, como desde tierra con instrumentos sensibles a la radiación solar proporcionan las herramientas más avanzadas que tenemos para determinar y cuantificar la cobertura nubosa y el impacto de la nube sobre la radiación solar en superficie.
Estos estudios incluyen también trabajos orientados a mejorar la eficiencia en las centrales de producción de energía solar y eólica, como también el análisis de parámetros atmosféricos para el estudio de factibilidad de instalación.
El Laboratorio Atmósfera realiza además tareas de asesoría en la instalación de instrumental específico para la medición e impacto de parámetros atmosféricos.

Líneas de trabajo actuales:

  • Estudio de la radiación solar :

Radiómetros de banda ancha para la medición de radiación solar visible (300-2800 nm), UV-A (320-400 nm) y UV-B (280-320 nm). Estación Villa Martelli - CITEDEF.

Una de las actividades que se desarrollan dentro del grupo es el estudio de las nubes y la radiación solar con técnicas de sensado remoto terrestres y satelitales con el fin de caracterizar el impacto de la nubosidad sobre la irradiancia solar, tanto en el espectro visible como ultravioleta (UVA y UVB). Este estudio permitirá iniciar el desarrollo de nuevas herramientas tecnológicas para pronosticar irradiancia solar global en superficie en distintos horizontes temporales, desde los minutos hasta las horas, situación de gran valor en aplicaciones de generación de energía solar (fotovoltaica o con concentradores). Los estudios  sobre la radiación solar UV y su incidencia en las personas, y su anticorrelación con el ozono estratosférico se han estudiado principalmente en la zona de la Patagonia sur, y en la actualidad este estudio se ha extendido a latitudes medias de nuestro país. La nueva oportunidad de monitoreo desde tierra que la Argentina ha conseguido a través del proyecto SAVER-Net (www.savernet-satreps.org) ofrece una oportunidad excepcional para el estudio de la radiación y la nubosidad con técnicas de sensado remoto activo, como los lidares, y los pasivos, como los radiómetros y los sistemas de observación automática de la nubosidad (SONA), dentro del territorio nacional. Además, la generación de bases de datos de radiación solar y nubosidad en régimen minutal en el espectro visible y ultravioleta (UVA y UVB), tienen impactos directos en los estudios de balance radiativo, en el análisis del recurso solar para la generación de energía, en la optimización de los sistemas de energía solar, validación de productos satelitales, validación de modelos y pronósticos, y la gestión de riesgos atmosféricos como la sobre-exposición a la radiación UV con impacto directo en la sociedad, entre otros.

  • Estudio de la electrificación atmosférica

Ginkgo- Medidor de campo eléctrico atmosférico.

A fines del año 2009, se inició esta línea de trabajo con la “Caracterización de la actividad eléctrica atmosférica en Sudamérica”, la cual fue llevada a cabo conjuntamente con el Grupo de Física de la Atmósfera de la FaMAF de la Universidad Nacional de Córdoba el cual dirigía el  Dr. Eldo E. Ávila.
Desde ese momento la línea fue creciendo con la preparación de Tesis de doctorado (N.G. Nicora 2014) y de Licenciatura (D. Baissac 2017) y otras en preparación.
Hemos realizado numerosas publicaciones y estudios como, por ejemplo, el primer trabajo en Sudamérica sobre las descargas generadas por la actividad volcánica, el primer estudio sobre muertes por rayos en el país, la preparación de los mapas isoceráunicos a nivel nacional y el estudio inédito sobre Actividad eléctrica en la Patagonia. Estos trabajos fueron presentados en publicaciones y congresos tanto internacionales como nacionales. Debido a la importancia estratégica del tema en seguridad nacional, muchos trabajos se presentaron en publicaciones nacionales para una mejor llegada a los tomadores de decisión, y de esta manera hacer realidad líneas de investigación que no existían a nivel nacional.
El gran compromiso con el tema se muestra en la dirección de Proyectos I+D, en la divulgación y en el trabajo interdisciplinario con grandes colaboradores tanto nacionales como internacionales.
Se realizó el primer proyecto de protección en aeropuertos contra rayos por medio de un convenio entre nuestra institución y la ANAC.
Poseemos un compromiso con la capacitación y divulgación en los temas referentes a la Actividad Eléctrica Atmosférica, para brindar a los tomadores de decisión un conocimiento real sobre este tema.

Participación de la División Atmósfera en RELAMPAGO-CACTIS
RELAMPAGO (Remote sensing of Electrification, Lightning, And Mesoscale/microscale Processes with Adaptive Ground Observations) es un proyecto de colaboración financiado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la Administración Nacional Oceanográfica y Atmosférica (NOAA), la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), el Servicio Meteorológico Nacional (SMN), el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Argentina (MinCyT), la Provincia de Córdoba, Brasil (INPE, CNPq y FAPESP) e INVAP S.E., para observar las tormentas convectivas que producen eventos meteorológicos de alto impacto al pie de los Andes en Argentina. El Período de Observación Ampliado RELAMPAGO será del 1 de junio de 2018 al 30 de abril de 2019, mientras que el Período de Observación Intensivo será del 1 de noviembre al 18 de diciembre de 2018.
El haber llegado a este momento se debe que desde CITEDEF venimos recorriendo un gran camino en el estudio de los RAYOS que se inició hace casi 10 años aportando la primera tesis doctoral en la Argentina sobre el estudio de la Actividad Eléctrica, realizada por la Dra Gabriela Nicora, investigadora del RPIDFA y CONICET. Desde el instituto se generaron herramientas e instrumental sobre los rayos, las cuales son de apoyo a los tomadores de decisión en diferentes organismos, pero especialmente se ha trabajado codo a codo con el Servicio Meteorológico Nacional trabajando en conjunto por medio de capacitaciones y trabajos de investigación conjunto sobre esta temática. El participar en la campaña RELAMPAGO CACTIS, es un hito fundamental de este trabajo conjunto en el cual aportaremos nuestra experiencia, pero fundamentalmente traerá nuevas energías en los jóvenes investigadores que participaran de la misma, permitiendo la interrelación con colegas de otros países y permitiendo afianzar la línea de investigación sobre RAYOS y ampliar otras líneas de investigación del instituto hacia nuevos horizontes.

  • Estudio del ozono estratosférico y su relación con el UV

El cambio climático y la adelgazamiento en la capa de ozono son fenómenos acoplados, lo que llega a nuevos desafíos científicos y toma de decisiones. La recuperación de la capa de ozono ocurrirá en una atmósfera que es esencialmente diferente de aquella sobre la cual se tomaron las decisiones para recuperarla tres décadas atrás. Nuestro entendimiento de las conexiones entre el cambio climático y la adelgazamiento del agujero de ozono está en las etapas iniciales pero avanzando rápido, por ello la observación de parámetros atmosféricos dentro de la atmósfera media con diversas técnicas de sensado remoto se presenta como una herramienta fundamental en el entendimiento científico de la interrelación ozono y cambio climático.
En conexión con el estudio del ozono estratosférico, el Laboratorio Atmósfera está ejecutando un proyecto de colaboración bilateral con investigadores de la Universidad de la Reunión, Isla de La Reunión, Francia, que intenta determinar el impacto del transporte de masas de aire de origen antártico con poco ozono en los niveles de radiación ultravioleta (UV) transportadas a latitudes media. (Proyecto ECOS-Mincyt,  Dinámica e intercambios meridionales dentro del Hemisferio Sur: impacto sobre el ozono estratosférico y la radiación ultravioleta en superficie y el cambio climático; 2017-2019).

  • Estudio de la radiación UV y sus efectos en la salud:

Solmaforo: indicador del nivel de radiación solar UV.

La sobre exposición a la radiación ultravioleta de origen solar ha sido identificada como un riesgo real de gran impacto para la sociedad y la biota en nuestro planeta. Esta situación ha sido reconocida por la Comisión de Trabajo de Gestión de Riesgo del MINCyT, la cual durante 2015 convocó a un grupo de expertos en esta temática en nuestro país para armar el Protocolo interinstitucional de gestión de información ante la amenaza de sobreexposición a la radiación solar ultravioleta en superficie.
Uno de los objetivos del Laboratorio Atmósfera es desarrollar herramientas tecnológicas que faciliten la medición, distribución y almacenamiento de la información relacionada con la radiación solar UV en el territorio nacional y de esta manera  cumplir con los compromisos que el protocolo demanda. Entre los principales desarrollos se encuentran los solmáforos (premio INNOVAR 2010) con gran penetración en la sociedad. Otro ejemplo es el desarrollo del medidor de campo eléctrico atmosférico GINKGO que fue desarrollado en el marco del proyecto GeoRayos.
Por otro lado, el Laboratorio Atmósfera presta apoyo y soporte de mantenimiento técnico a la red SAVER-Net que actualmente es operada en conjunto con el Servicio Meteorológico Nacional. En particular, se brinda asistencia y formación en el mantenimiento de la red AERONET y de los radiómetros solares de diferentes tipos que componen los sitios de observación, generando valor a las actividades de monitoreo atmosférico que se realizan en nuestro país y en colaboración con instituciones nacionales e internacionales.

Colaboraciones:

  • IHLLIA - UNCPBA - Tandil
  • Grupo de Física de la Atmósfera - UGR - España
  • FAMAF - Universidad de Córdoba

Proyectos recientes y en ejecución:

- Project for Development of the Atmospheric Environmental Risk Management System in South America. Financia Japan Science and Technology (JST) y JICA a través del programa SATREPS. Abril 2013- Abril 2018. www.savernet-satreps.org

- Proyecto ECOS-Mincyt, Dinámica e intercambios meridionales dentro del Hemisferio Sur: impacto sobre el ozono estratosférico y la radiación ultravioleta en superficie y el cambio climático. Dir. Argentino Dr. Elian Wolfram- Dir. Frances Prof. Hassan Bencherif. 2017- 2019.

- Proyecto RadSolAr: proyecto para la generación de herramientas, dispositivos e información asociada a la radiación solar ultravioleta en la Argentina. Financia CITEDEF, Orden de trabajo Nro. 05NAC022/2017. Inicio Abril de 2017.

- Proyecto PICT - 2017- 4135, Teledetección Activa y Pasiva de la Radiación Solar para el Estudio de la Nubosidad y su Contribución en la Sociedad- Nº RESOL - 2018-310-APN-DANPCYT#MCT. Financia FONCyT; 2018 - 2020.

Publicaciones más recientes (Lista completa de publicaciones)

- Pablo Facundo Orte, Elian Wolfram, Jacobo Salvador, Akira Mizuno, Nelson Bègue, Hassan Bencherif, Juan Lucas Bali, Raúl D'Elia, Andrea Pazmiño, Sophie Godin-Beekmann, Hirofumi Ohyama, and Jonathan Quiroga. Analysis of a southern sub-polar short-term ozone variation event using a millimetre-wave radiometer. Ann. Geophys., 37, 613-629, 2019. https://doi.org/10.5194/angeo-37-613-2019

- Fernando Nollas , Eduardo Luccini, Gerardo Carbajal, Facundo Orte, Elian Wolfram, Gregor Hülsen, Julian Gröbner. Report of the Fifth Erythemal UV Radiometers Intercomparison (Buenos Aires, Argentina, 2018). GAW report No.243, May 2019
https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=20791#.XN6kuyBKgdV

- Wolfram E., Orte F., Pallota J., D’Elia R., Libertelli C., Carmona F., Luccini E., Porello N., Ubogui J.. Caracterización de la tasa de cambio a corto plazo de la irradiancia solar con aplicaciones en energía fotovoltaica. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, Vol. 22, pp 0749-07-07.56, 2018 AVERMA – ASADES 2018, ISSN 2314-1433.

- F. Orte, E. Wolfram, J.L. Bali, F. Carmona, A. Lusi, R. D’Elia, C. Liberteli. Comparison of monthly means daily UVA from CERES with ground-based measurements and UVA climatology for Argentina. Proceedings of the 2018 IEEE ARGENCON conference; 2018.

- Pazmino, A., Godin-Beekmann, S., Hauchecorne, A., Claud, C., Khaykin, S., Goutail, F., Wolfram, E., Salvador, J., and Quel, E. Multiple symptoms of total ozone recovery inside the Antarctic vortex during austral spring. Atmos. Chem. Phys., 18, 7557-7572, 2018. https://www.atmos-chem-phys.net/18/7557/2018/acp-18-7557-2018.html

- E.A. Wolfram, F. Orte, J. Salvador, J. Quiroga, R. D’Elia, M. Antón, L. Alados-Arboledas, E. Quel. Study of UV Cloud Modification Factors In Southern Patagonia. AIP Conference Proceedings 1810, 110012 (2017); doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4975574

- Orte F., Wolfram E., Salvador J., D’Elia R., Quiroga J., Quel E., Mizuno A.. Attenuation By Clouds Cover Abnormal UV Radiation Impact for Low Stratospheric Ozone Situations. International Radiation Conference AIP Conference Proceedings 1810, 110009 (2017); doi: http://dx.doi.org/10.1063/1.4975571

- Marcelo D. Cabezas, Elian Wolfram, Juan Franco, Hector Jose Fasoli. Hydrogen vector for using PV energy obtained at Esperanza Base, Antarctica. International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Article reference: HE20312. http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.02.188

- Juan Lucas Bali, Elian Wolfram, Alejandro Acquesta , Graciela Defeo,  Esteban Mariano Gonzalez,  RaulD'Elía, Facundo Orte. Plataforma interoperable para la visualización de niveles de radiación UV en superficie: GeoUV - SADIO. Electronic Journal of Informatic and Operation Research, ISSN: 1514-6774, Vol 16, Nº1, pp: 73-77, 2017 http://www.clei2017-46jaiio.sadio.org.ar/sites/default/files/Mem/SIE/SIE-07.pdf

- Takafumi Sugita, Hideharu Akiyoshi, Elián Wolfram, Jacobo Salvador, Hirofumi Ohyama, and Akira Mizuno. Comparison of ozone profiles from DIAL, MLS, and chemical transport model simulations over Río Gallegos, Argentina during the spring Antarctic vortex breakup, 2009. Atmos. Meas. Tech., 10, 4947-4964, 2017, https://doi.org/10.5194/amt-10-4947-2017

- F. Carmona, F. Orte, R. Rivas, E. Wolfram, E. Kruse. Development and Analysis of a New Solar Radiation Atlas for Argentina from Ground-Based Measurements and CERES_SYN1deg data. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, ISSN: 1110-9823. 2017. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110982316300801

Luciano Vidal ; Stephen W. Nesbitt ; Paola Salio ; Camila Farias ; María Gabriela Nicora ; María Soleda Osores; Luigi Mereu; Frank S. Marzano. C-band Dual-Polarization Radar Observations of a Massive Volcanic Eruption in South America.  IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2017, Vol 10 , Issue: p960 - 974. issn 1939-1404. https://ieeexplore.ieee.org/document/7815324

- Eldo E. Ávila, Rodrigo E. Bürgesser, Nesvit E. Castellano, M. Gabriela Nicora. Diurnal patterns in lightning activity over South America. Journal of Geophysical Research: Amer Geophysical Union. 2015 vol.120 n°. p3103 - 3113. issn 0148-0227. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2014JD022965

Integrantes:

Dra. Gabriela Nicora
gnicora@citedef.gob.ar

 

 

 

Dr. Facundo Orte
porte@citedef.gob.ar

 

 

 

Dr. Juan Pallotta
jpallotta@citedef.gob.ar

 

 

 

Téc. Raul D’Elia
rdelia@citedef.gob.ar

 

 

 

Téc. Miguel Mei
mmei@citedef.gob.ar

 

 

 

Lic. Daiana Baissac

 

 

 

 

Lic. Constanza Villagran

 

 

 

 

Ing. Pablo Martín Vasquez

 

 

 

 

Est. Matiás Paniagua

 

Investigador Asociado:

Dr. Elian Wolfram