estudios de calidad del aire con herramientas …...2016/07/01 · variabilidad, tendencias y...
Post on 24-May-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter de la Mora*, Wolfgang Stremme, Alejandro Bezanilla, Josué Arellano, Jorge Baylón, Zuleica Ojeda, Beatriz Herrera
Centro de Ciencias de la Atmósfera - UNAM
Claudia Rivera Cárdenas Facultad de Química – UNAM
* grutter@unam.mx
Encuentro Nacional de Respuestas al Cambio Climático: Calidad del Aire
29 de Junio al 1 de Julio 2016
Medición de columnas desde la superficie MAX-DOAS / FTIR
Distribución espacial de gases con observaciones
satelitales
Modelos de calidad del
aire
• Emisiones • Evaluación de escenarios
• Nuevas tecnologías • Cambios de uso de suelo • Medidas de mitigación, etc.
• Pronósticos, etc
VA
LID
AC
IÓN
VALIDACIÓN
Entradas: meteorología emisiones, uso de suelo, etc.
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
• Variabilidad atmosférica • Ciclos • tendencias • Eventos extremos
• Transporte, etc.
Diagrama de flujo a seguir en estudios de validación usando observaciones satelitales
LIMB
NADIR OCULTACIÓN
3
Sensores satelitales: geometrías
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Medición de monóxido de carbono (CO) desde el espacio
Instrument: IASI Infrared Atmospheric Sounding Interferometer ESA Met-Op-A Lanzaniento: October 2006 Interferometro FTIR Observaci-on: Nadir Resolución: 0.5 cm-1
Rango: 645 – 2560 cm-1
FOV: 12 km aprox. Sobrevuelo CDMX: 10:19 CO algoritmo de análisis: FORLI (LATMOS-IPSL) Gases: CO, O3, N2O, NH3, CH4, CO2
TEMPERATURA DEL BRILLO
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
M. Van Damme et al. Atmos. Chem. Phys., 14, 2905–2922, 2014
Ejemplo de espectro de radiancia medido por IASI demostrando las diferentes ventanas espectrales usadas para recuperar NH3 en la atmósfera
OET full RT
Hyperspectral Range Index Look-up tables
5
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
M. Van Damme et al. Atmos. Chem. Phys., 14, 2905–2922, 2014
NH3 total columns (molec cm−2) and relative error (bottom-left inset, %) distributions for five years of IASI measurements (2007 – 2012). Vuelo matutino
6
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Averaged IASI, MOPITT (1999), AIRS (2002) and TES (2004) CO total column distributions, binned on a 1◦×1◦ grid, for August 2008. All observations are for day-time, and were cloud-filtered following the recommendation provided by each retrieval team.
Distribución global de CO G
eorg
e et
al.
Ca
rbo
n m
on
oxid
e d
istr
ibu
tio
ns
fro
m t
he
IASI
/MET
OP
m
issi
on
: eva
lua
tio
n w
ith
oth
er s
pa
ce-b
orn
e re
mo
te s
enso
rs. A
tmo
s.
Ch
em. P
hys.
, 9, 8
31
7–8
33
0, 2
00
9.
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
TANSO-FTS (GOSAT)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
TANSO-FTS (GOSAT)
A-Train. Formación de satélites observando la Tierra. Aura viaja 15 min detrás del satélite Aqua
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
A-TRAIN
Lanzamiento: Julio 2004 Altitud de la órbita: 705 km Espectrometro UV/vis apuntando al NADIR (270-500 nm) Mide radiación solar reflejada por la superficie/atmósfera Técnica DOAS Compuestos: O3, SO2, NO2, BrO, HCHO
OMI (satélite AURA)
En superficie, cada 2seg. mide un swath de 2600 x 13km2, dividiéndose en 60 celdas de aprox. 13 x 24 km2. Conforme nos alejamos del centro del swath, la celda puede medir 15 x 33 km2.
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Mapas de NO2 de OMI L2. Visualización de la distorsión de los pixeles por la geometría de medición
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
OMI (satélite AURA)
Bióxido de nitrógeno (NO2) proxy de la industrialización
Beirle et al. ACP 2003
Producto de observación satelital basada en columnas inclinadas y recuperadas con la técnica DOAS, y KNMI combinado modelación, recuperación y asimilación de datos.
DOMINO: Columnas troposféricas diarias Mayo 2013.
DOMINO: Columnas troposféricas mensuales 2013-2014
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
OMI/Aura data set version 003, level 2, NO2 data product version 1.1.4.4 (Claas, 2012) clod fraction below 20% 2006 - 2011 NASA’s Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GESDISC) (http:// disc.sci.gsfc.nasa.gov/Aura/data-holdings/OMI)
2 NO2 México 2006-2011
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
NO2 columna tot.
Arellano et al. The MAX-DOAS network in Mexico City to measure atmospheric pollutants. Atmosfera. 29(2) 157-167, (2016).
Red MAX-DOAS
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
OMI
MDOAS
OMI (líneas continuas) MDOAS (líneas discontinuas)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
NO2 OMI vs MAX-DOAS (Ene – Ago 2011) Zuleica Ojeda 2016
NDJF dry and cold
MAM dry and hot
JJASO wet
Nitrogen dioxide DOAS measurements from ground and space: comparison of zenith scattered sunlight ground-based measurements and OMI data in Central Mexico. C. Rivera, W. Stremme and M. Grutter. Atmosfera, 26(3). 2013.
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Top-down estimation of the carbon monoxide emissions from the Mexico Megacity based on FTIR measurements from ground and space. W. Stremme, M. Grutter, C. Rivera, A.R. Garcia, I. Ortega, M. George, C. Clerbaux, P.-F. Coheur, D. Hurtmans, J.W. Hannigan, M.T. Coffey. Atmos. Chem. Phys., 13, 1357-1376, 2013.
Distribución global de CO en la ZMVM
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
“top-down vs. bottom-up”
• Spatial extrapolation (satellite)
• Temporal extrapolation -> 24 h
Inventario es 37% menor que la observación
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
CO2 Superficie vs FTIR (Altzomoni)
Ciclo anual
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Jorge Baylón 2015
CO2 Superficie vs FTIR (Altzomoni)
Ciclo diurno
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Jorge Baylón 2015
Weekly diurnal variability of surface CO2 in the UNAM site with data from the period July - November of 2014.
Diurnal variability of the total column of CO2 measured above the UNAM site (data from 2014).
SURFACE
TOTAL COLUMN
CO2 Superficie vs FTIR (UNAM)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Jorge Baylón 2015
CO2 GOSAT vs FTIR (Altzomoni)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Jorge Baylón 2015
CO2 GOSAT vs FTIR (Altzomoni)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Jorge Baylón 2015
Ciclo anual Ciclo diurno
NH3 FTIR (UNAM)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Beatriz Herrera 2016
UNAM: 1.38 x 1016 moléculas de NH3/cm2
NH3 IASI (satélite MetOp A) Enrico Dammers (comunicación personal)
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
SO2 OMI (satélite Aura) McLinden et al. “Space-based detection of missing sulfur dioxide sources of global air pollution”. Nature Geoscience 9, 496-500 (2016).
Observaciones + Vientos --> Emisiones Comparación con inventario global (HTAP-EDGAR v2) México: • Emisiones OMI
mucho mas altas de lo reportado
• 3 fuentes mayores faltan
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Futuro: órbitas geoestacionarias
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Lanzamiento: 2018-2019 Técnica: UV/vis spectrom. Resolución esp: 1.65 x 4.54 km Res. Temporal: 1 h !!!! Gases: NO2, O3, HCHO SO2, AOD, UV-i
PI: Kelly Chance Smithsonian CFA Participación de la UNAM en el grupo científico de la misión
Slide: Kelly Chance
Conclusiones
• Los satelites producen información valiosa acerca de la distribución espacial de contaminantes
• La validación de los productos satelitales con mediciones desde superficie (MAX-DOAS, FTIR) son necesarias para tener mayor confianza en las observaciones.
• La medición de columnas ofrece muchas ventajas (i.e. vínculo directo con las emsiones, forzamiento radiativo, etc).
• Con observaciones satelitales se pueden hacer estudios valiosos de variabilidad, tendencias y evaluación de la calidad del aire (especialmente donde no hay mediciones)
• Futuras misiones (geoestacionarias): mayor resolución espacial y temporal
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
Gracias
Michel Grutter de la Mora*, Wolfgang Stremme, Alejandro Bezanilla, Josué Arellano, Jorge Baylón, Zuleica Ojeda, Beatriz Herrera
Centro de Ciencias de la Atmósfera - UNAM
Claudia Rivera Cárdenas Facultad de Química – UNAM
* grutter@unam.mx
Encuentro Nacional de Respuestas al Cambio Climático: Calidad del Aire
29 de Junio al 1 de Julio 2016
Estudios de calidad del aire con herramientas satelitales en Mexico
Michel Grutter, CCA–UNAM
top related