Selección de los datos.

4.4.1.

Periodo de medida.

En primer lugar, habría que puntualizar que la serie de ozono superficial arranca realmente en Junio de 1984, fecha en la que se instaló el Dasibi- 1003-AH en el observatorio de Izaña. Sin embargo, para este trabajo se ha decidido no incluir los datos del periodo 1984-1987 por las razones siguientes: 1. El Dasibi-1003-AH no tiene incorporado sensores de temperatura y presión. Teniendo en cuenta que las reducciones de los datos de ozono por presión son realmente importantes en Izaña, ya que la presión media de la estación es de 770 hPa (75% de la presión a nivel del mar>. los responsables de la estación por aquellas fechas decidieron simular, las medidas modificando

El Ozono Superficial 103

el SPAN del instrumento, en varias ocasiones, hasta conseguir unos datos “suficientemente ajustados”, o multiplicar los resultados de las medidas por un factor, en otras ocasiones. Esta serie de decisiones erróneas ha provocado que los datos se encuentren afectados de unos errores superiores a los deseados, que son además de muy difícil estimación, ya que la documentación sobre todos los cambios realizados no está completa y es a veces contradictoria.

2. El Dasibi-1003-AH experimentó numerosas averías en el periodo Junio-84 a Mayo-87, estando inoperativo en los siguientes periodos:

- Junio-SS a Octubre-86.

- Noviembre-SS a Mayo-87.

Por lo tanto, el periodo de medidas que se ha utilizado en este trabajo abarca desde Mayo-1987 hasta Mayo-1995.

4.4.2. Datos utilizados

en

En segundo lugar, es necesario especificar qué tipo de datos son los que se utilizan en el trabajo y por qué se realiza esta elección. La parte más importante del estudio se realiza con valores medios del periodo nocturno, y tan solo se utilizan valores horarios en el análisis mensual de los perfiles

diarios de ozono.

Aunque el objetivo de este trabajo no es el estudio de fenómenos y procesos locales, si es necesario realizar previamente un detallado análisis de las posibles influencias e interferencias que estos fenómenos puedan ejercer sobre los valores representativos de troposfera libre. Es fácil de entender que un correcto análisis de los procesos de transporte de largo recorrido, principal objetivo de este trabajo, sólo es posible una vez que se hayan filtrado aquellas variaciones correspondientes a escalas temporales y espaciales más pequeñas.

Por este motivo, se decidió introducir en el capítulo 3 una extensa

documentación sobre los resultados de las medidas de otros componentes que están directa o indirectamente relacionados con el ozono superficial, y con sus variaciones en diferentes escalas de tiempo espacio temporales.

Aunque la estación de Izafla se encuentre a una altitud considerable y la existencia de una potente inversión de temperatura bajo el nivel de la estación la sitúe por encima de la capa de mezcla la mayor parte del año, asegurando las “condiciones de fondo” (capítulo 2), es lógico pensar que pueda estar sometida, en determinados momentos, a la influencia de masas de aire de carácter local, potencialmente contaminadas antrópica y biogénicamente. El calentamiento de las laderas que rodean la montaña de Izalia, producido por la

radiación solar durante el día, activa una brisa de montaña con aire

ascendente procedente de zonas más bajas donde el aire ha interactuando tanto con la superficie vegetal que rodea toda la isla, como con fuentes antrópicas, que prácticamente se limitan a la contaminación producida por los vehículos. Como se puede ver en las Fig. 4.11. a,b,c,d,e,f,g y h, al medio día, se produce un incremento de la tensión de vapor y un decrecimiento del ozono, coincidente con la llegada a la estación de masas de aire de niveles más bajos.

Debido a esta circulación local, las concentraciones de NO y No~ al mediodía son del orden de centenares de pptv, en promedios de 10 minutos, siendo durante la noche de aproximadamente 20 pptv. Las concentraciones de isopreno, quizás sean las que mejor reflejen la influencia de la capa de mezcla, por cuanto ésta está especialmente afectada por la masa vegetal, y el isopreno es emitido casi exclusivamente por las plantas. Mientras que los valores de isopreno son relativamente altos al mediodía, por la noche, permanecen bajo el límite de detección de 1 pptv. La influencia de la brisa de montaña puede ser también detectada con los valores de dióxido de carbono, que muestran unos valores muy estables y con pequeñas desviaciones estándar durante la noche (próximas al ruido instrumental>, mientras que presenta concentraciones mucho menores, a las que se encuentran asociadas desviaciones estándar relativamente grandes, durante el mediodía, debido a la absorción que dicho componente ejerce en el aire que está en contacto con la

masa vegetal de niveles más bajos (Cuevas et al., 1991). La variabilidad

experimentada en las concentraciones de los diferentes componentes durante la mañana, desaparece rápidamente al atardecer y más concretamente a la puesta del sol. Este hecho se puede atribuir a varias causas que están relacionadas entre si:

1. Las brisas de montaña ascendentes dejan de actuar, activándose en este momento una circulación local descendente con vientos catabáticos, por lo que se establece una circulación de masas de aire procedentes de niveles superiores y por tanto representativas de la troposfera libre.

2. Las posibles “roturas” de la inversión de temperatura que podrían tener lugar al mediodía debido al calentamiento de las laderas y a posibles fenómenos convectivos, y que pueden ser responsables de la llegada de

masas de aire ligeramente contaminadas tanto antrópica como

biogénicamente, desaparecen durante la noche.

3. La posible elevación en altura de la inversión de temperatura al nivel de Izafla (este fenómeno tan solo se sueje dar en invierno), pudiendo quedar la estación, entonces, en la parte superior de la capa de mezcla, es minimizada por la noche, durante la cual, la inversión de temperatura experimenta un descenso en altura, alcanzando los niveles más bajos del día.

No obstante, hay que establecer un criterio objetivo que permita conocer cuándo estamos midiendo bajo “condiciones de fondo” y cuándo no. La variabilidad de los valores de ozono no puede ser por sí misma el parámetro de selección, ya que se sabe que incluso en la troposfera libre las variaciones de ozono pueden ser muy grandes en intervalos de tiempo cortos, tal y como veremos en el capitulo correspondiente a procesos de transporte, y tampoco parece razonable, en este caso, elegir el mismo componente objeto de estudio como criterio de selección. El mejor parámetro de selección es sin duda la desviación estándar del dióxido de carbono. Tras varios años de experiencia, se ha llegado a determinar que este parámetro muestra un valor próximo al ruido instrumental (asegurando de este modo que medimos aire representativo de la troposfera libre) en el periodo de tiempo que va desde las 08 a las 20 horas como valor medio anual, y con pequeñas variaciones a lo largo del año,

EL Ozono Superficial 105

acopladas, naturalmente, a las horas de la salida y la puesta del sol. Como la isla se encuentra absolutamente despoblada a partir de los 1000 metros de altitud, y por la noche es muy poco probable la circulación de vehículos por las carreteras de la cumbre, podemos asegurar que en la mayor parte de las ocasiones no existe tampoco contaminación local. Por lo tanto, y como criterio general para todos los componentes gaseosos medidos en la estación de Izaña, como el metano, el dióxido de carbono, el ozono, los hidrocarburos no metánicos, los NO2 y NO, el monóxido de carbono y el peroxiacetilnitrato, así como para los diferentes aerosoles captados con filtros, se considera el periodo de las 20:00 a las 08:00 horas TMG como el representativo de la troposfera libre, aunque a veces este criterio sea demasiado restrictivo. Por

ello en este estudio, los datos medios diarios de ozono superficial

corresponderán exclusivamente a ese periodo de tiempo. Se hace notar que. en realidad, el valor medio nocturno de un día corresponderá a la media de las

primeras 8 horas de ese día y a las 4 últimas del día anterior.

4.4.3. Análisis de las diferencias entre los valores diurnos y losnocturnos.

Analizando los datos diurnos, nos damos cuenta de que éstos son, en su inmensa mayoría, menores a los nocturnos, y en muchas ocasiones estas diferencias pueden estar comprendidas entre 10 y 20 ppbv. En la Fig.4.3. se observa que la serie de las diferencias de los valores medios nocturnos respecto a los diurnos tiene un carácter estacional, con valores máximos en verano y mínimos en invierno. Como valor estadístico medio anual tenemos 2 ppbv, aunque en gran parte del año este valor medio es muy superior. Este

hecho tiene una explicación sencilla.

40 30 ~ 20

119

I

1

Sg. 4.3. Serie total de las diferencias entre los valores medios nocturnos y diurnos en ppbv.

En principio, cabría esperar que por la mañana, y dados los altísimos indices de radiación medidos en la estación, se produjesen fenómenos de producción fotoquímica local, pero teniendo en cuenta las concentraciones

medidas para los diferentes precursores, como los NMHC y los NON, podemos

concluir que la posible producción fotoquímica, seria prácticamente

despreciable, no compensando la destrucción del ozono por deposición seca (téngase en cuenta que el terreno es muy rugoso> durante el régimen de brisas ascendente. El hecho de que a la estación llegue aire de niveles más bajos, también explica que se registre una disminución en la concentración de ozono, por dos circunstancias importantes, además de la causada por la deposición seca:

1. Generalmente el aire de niveles inferiores tiene una concentración menor de ozono.

2. El aire de niveles inferiores contiene mayor vapor de agua, y es clara la correlación negativa entre el ozono superficial y la tensión de vapor, debido a la deposición húmeda y a las complejas reacciones con los radicales OH.

Por el contrario, por la noche, es habitual la subsidencia de masas de aire. Por lo tanto, en este periodo de tiempo, medimos aire más rico en ozono y más seco, propio de niveles superiores.

Estos hechos explican que los valores nocturnos, representativos de la troposfera libre sean superiores a los medidos durante el día, donde las condiciones locales provocan una destrucción neta de ozono. Por supuesto, durante el periodo nocturno no es posible la producción fotoquímica, y de existir algún tipo de reacción química esta sería siempre negativa <destrucción

neta de ozono).

Este tipo de análisis y una correcta elección de los datos a ser utilizados, es esencial para no cometer errores groseros en la interpretación de los resultados. Si se aplican técnicas estadísticas a una serie de datos sin realizar una selección adecuada de los mismos, o no se lleva a cabo un planteamiento inicial en el que se discuta la posibilidad de que diferentes variables estén interrelacionadas entre si, esas mismas técnicas estadísticas nos pueden ofrecer engañosas relaciones causa-efecto entre diferentes variables, como se muestra a continuación:

Se han realizado muy pocos trabajos sobre el ozono superficial en Izaña, en uno de ellos (Valera et aL, 1992), se llega a establecer una “clara” relación causa-efecto, según los autores, entre el tipo y la altura de la nubosidad (asociada a diferentes sectores-origen de masas de aire) y la concentración de ozono superficial, en términos de la radiación disponible para que puedan tener lugar procesos fotoquímicos. A este respecto se pueden hacer las siguientes observaciones:

1. El simple hecho de utilizar valores medios diarios (diurnos más nocturnos> para realizar un estudio basado en la radiación disponible para activar procesos fotoquímicos, “debilita” las especulaciones que se efectúan en el resto del articulo. Para abordar convenientemente un estudio de procesos fotoquímicos hay que utilizar valores medios horarios, o de periodos menores, ya que se trata de fenómenos de corta escala temporal, y por supuesto, los datos deben pertenecer al periodo diurno. Debe tenerse en

EL Ozono Superficial 107

cuenta además, que tal y como vimos anteriormente, los valores más altos se registran en el periodo nocturno. ¿Cómo se explicarla este hecho en términos de producción fotoquímica ?

2. Para que exista producción fotoquímica, además de insolación, se necesitan precursores. Por lo tanto, es difícil abordar un trabajo de ozono desde un punto de vista fotoquímico si no se tiene al menos una idea del orden de magnitud de los diferentes precursores involucrados en los procesos de destrucción/creación de ozono. En Izaña, las concentraciones de NO~ ó

NMHC , tal y como hemos visto en el capitulo 2, presentan unos valores

máximos que jamás sobrepasan 1 ppbv, es decir, corresponden a las

concentraciones esperadas en la troposfera libre limpia, encontrándose las mismas, muy por debajo del límite de detección de la mayor parte de la instrumentación convencional. Si tenemos en cuenta este hecho, podemos comprobar que la producción fotoquímica “in situ” no provocaría la formación

de más de 2 ppbv (Schmitt et al., 1993), valor muy inferior al que se tiene por

deposición seca durante la mañana, y por lo tanto, resulta imposible de medir esta “contribución” fotoquímica, directamente con el analizador de ozono. Si es posible, por el contrario, estimar esta contribución fotoquímica, mediante un modelo, conociendo las concentraciones de los diferentes precursores y la

radiación de fotodisociación del NO2 , como se ha realizado en Izafla con

valores medios de 10 minutos.

3. Las curiosas relaciones entre nubosidad y ozono superficial, no tienen nada que ver con la mayor o menor transparencia de las nubes a la radiación solar, como ha sido comprobado comparando las medidas de 10 minutos de ozono superficial con las de radiación global, difusa y directa en días parcialmente nubosos, cubiertos y despejados. Bajo situación de Sahara, asociada generalmente a fenómenos de polvo en suspensión, existe una clara deposición seca debido al rozamiento de las partículas de polvo con el ozono, y al hecho de que las masas procedentes del Sahara tienen su origen en niveles muy bajos, generalmente próximos al suelo, y por lo tanto están muy empobrecidas en ozono. En el caso de situaciones del Atlántico Sur, muy poco frecuentes, tal y como se muestra en el capítulo 2, existe un conocido gradiente latitudinal en las concentraciones de ozono con un mínimo en el ecuador, lo que explica las bajas concentraciones registradas durante estas situaciones.

Por tanto, aunque en Izaña se puede observar una correlación negativa entre el ozono y la cantidad y espesor de la nubosidad media y alta, esta relación no puede ser explicada por la atenuación de la radiación por la nubosidad y por una supuesta disminución de la producción fotoquímica.