C No de datos horarios válido
4.5. Serie de datos de ozono superficial.
Tendencia.
La serie de datos que se muestra en la Fig. 4.4, corresponden como hemos explicado anteriormente, al periodo nocturno del periodo Mayo-87 a Julio-95.
.100—
¡ V~lor:me~iIo44443 ppbv~ ¡
go -
L
¡ 3ondmisla~ ~OA7~¡ ¡ppbyLaj1g.~-Q2L%/añ~ ~,i~sIánI&atli.’oU¡ ¡ -¡ ¡
1
—-~—- 2 70 ---— ¡1
60I
40 1-- 30 ~II- - ¡ — 20— — ¡ ¡ ¡ — ¡ ¡ ai¡¡ii¡ ¡ ¡ u Y=-D.16630l X.69.2972 > 10—a l~l 88 89 90 91 92 93 94 95 96 AñoFig. 4.4. Serie histórica de datos diarios medios de ozono superficialdel periodo nocturno
(20:00 - 08:00 TMG).
Como se puede apreciar en esta figura, no existe una tendencia con significado estadístico, ya que ésta es de aproximadamente -0.17 ppbv por año, lo que significa, para una concentración media anual de 44 ppbv, casi un -0.4% anual. Este resultado, en cambio, sí tiene una cierta importancia si tenemos en cuenta que prácticamente todas las estaciones en el hemisferio norte están experimentando tendencias positivas significativas.
Variación estacional.
La estacionalidad se puede observar mucho mejor en las Fig. 4.5., en las que se muestran los valores diarios del periodo nocturno para cada año, y el ajuste realizado a la serie completa de ozono superficial mediante la ecuación:
Y
=14
+7.scos(2flX —36)
(4.5.)Vemos como el máximo anual es bastante amplio, abarcando el período que comprende los meses de Mayo y Junio, con valores frecuentes en el
rango de 50 - 70 ppbv. En cambio, el mínimo anual lo encontramos en el mes
de Octubre, con valores que pueden llegar hasta las 20 ppbv. Cabe destacar el hecho de que en invierno, los residuos son mucho menores que en la parte central del año, esto se debe a que durante el verano se observa una gran dispersión de datos, registrándose en esta época del año valores medios diarios similares a los que se producen durante el mínimo anual, y también valores muy altos, superiores a las 60 ppbv, similares a los registrados durante el máximo anual en Mayo-Junio. Este comportamiento está relacionado con factores dinámicos, y se explica detenidamente en el capitulo 6.
El Ozono Superficial 1 09 ¡ ¡ ¡ ¡ íTWj988~) SO— ¡ ¡ ¡ ¡ —r—,,nr?—ru-r—,—1 ~ ú—~—~~— ¡
1
4
‘t-4-J,’~~
~ ¡ .~ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1 ¡ ¡ ~ rr,1— ¡ ¡ —r—T—-¡—F,-S%? r%1
-:--i-4-~~-:~.&¶~U
~
ti ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡~
¡ ¡ ¡ ¡ ¡ -~— —¡— —L- — *~~4 —~— —¡ ¡ ¡ ¡¡¡l¡¡¡ ———,I~li Y J
:L~LÉ~rJJ
1 ¡ ¡ 1 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 10- 8 9 101112 ‘1 2 341518í7í819h101111 1 21 31 41 fil fi~ ~1 l~ ~‘—~ u- ¡1’ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡¡1¡¡ ¡ ¡ ¡ ~ —r—1
SO •:¡ ¡ ¡ ¡ ¡Y -L
¡ ¡ ¡ ¡ . ¡ ‘¿.~‘ ~—j——¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 23450? —t—I<t——:—-ial 9110111112! _____________________________ IIIFig. 4.5. Series anuales de valores medios nocturnos de ozono superficial correspondientes
a
los años 88,89,90,91,92 y 93, respectivamente, y ajuste realizado a la serie completa de ozono superficial.Estimación del ruido.
Para realizar una estimación del “ruido” de la señal, podemos emplear la desviación estándar media <sigma-2>. explicada anteriormente, y que se muestra en la Fig. 4.6. Este parámetro muestra un valor medio anual de 1.1 ppbv, y teniendo en cuenta que el error instrumental es de 1 ppbv, da idea de la buena calidad de los datos. Se puede observar también en esta misma gráfica, que existe una pequeña variación estacional, con un máximo en la mitad del año. Este hecho podría estar asociado a las variaciones bruscas de
corto periodo observadas en primavera y verano. También se puede observar un aumento de la sigma-2 en los primeros meses del año 95, lo cual, probablemente, sea debido a un incremento del ruido instrumental que estuvo causado por interferencias de radiofrecuencias sobre una tarjeta electrónica del equipo, que sin embargó no afectó a los valores medios. Este problema fue resuelto a partir del mes de Abril.
8
I
jt
Fig. 4.6. Serie de la desviación estándar media (sigma-2).
18 16 . 14 12 lo
t
81:
2 o SI 92 AñoFig. 4.7. Serie de la desviación típica asociada a tos valores diarios de ozono, correspondientes al periodo nocturno.
Otro parámetro importante con un significado físico diferente, es la desviación típica asociada al valor medio diario (sigma-1). Este parámetro nos
da idea de la variabilidad de la concentración de ozono en el periodo nocturno, es decir, del grado de homogeneidad de la masa de aire. En la Fig. 4.7., podemos ver cómo existe una clara componente estacional, con valores
El Ozono Superficial 111
máximos en la última parte de la primavera y la primera del verano. En ésta época del año, en la que dominan de una manera clara los fenómenos de subsidencia, tal y como hemos visto en el capítulo 2, son frecuentes los episodios con valores muy altos de ozono. El valor medio anual es de 3 ppbv, registrándose, por lo general, valores menores a 2 ppbv en otoño e invierno, y valores superiores a 4 ppbv en primavera y verano.
En la sigma-1 no se observa aumento alguno en los primeros meses del año 95, a diferencia de lo que ocurría con la sigma-2, ya que esta desviación estándar está asociada a la variabilidad natural del ozono en la atmósfera.
Serie de los valores máximos.
En la Fig. 4.8. se muestra la serie de valores máximos de ozono superficial registrados cada día, durante el periodo nocturno. Se puede apreciar una variación estacional con valores máximos más altos en los meses de primavera y verano, durante los cuales es frecuente registrar valores superiores a las 70 ppbv. Estas concentraciones son extraordinariamente altas si se tiene en cuenta que se trata de medidas en la troposfera libre y que nos encontramos en latitudes bajas. La explicación a este hecho está relacionada con la dinámica atmosférica, y se encuentra en el capítulo 6. La media anual de los valores máximos es de 49 ppbv, incrementándose a 65 ppbv en la primavera y en la primera mitad del verano. Los valores máximos más bajos se registran en el otoño. Cabe destacar el hecho de que no existe en esta serie una tendencia con significado estadístico, al igual que sucedía con la serie de
valores medios nocturnos.
Serie de los valores mínimos.
En la Fig. 4.9. se muestra la serie de valores mínimos diarios de ozono registrados cada día durante el periodo nocturno. Al igual que sucede para las series de valores medios y valores máximos diarios, no existe una tendencia con significado estadístico, siendo el valor medio anual de unas 39 ppbv, aunque se pueden alcanzar valores mínimos medios mayores a 50 ppbv en primavera, y valores mínimos medios menores a 30 ppbv en la segunda mitad del verano y al principio del otoño. Esta serie muestra una variación estacional, registrándose los valores mínimos más altos en primavera y al principio del verano. Merece ser destacado el hecho de que los valores mínimos más bajos, no se producen, tal y como cabría esperar, durante el mínimo anual de ozono, es decir en otoño, sino que se dan principalmente en la segunda mitad del verano. Por tanto, en esta época se registran los valores de ozono más altos y más bajos de la serie. Esta circunstancia es explicada detalladamente en el capítulo 6.
100 go ‘so 70 60 ‘50
J4C
120 10 AñoFig. 4.8. Serie de valores máximos diarios de ozono superficial (semiborarios o cada 10 minutos) durante el periodo nocturno.
80—
¡ ¡ Media dWIos rn’n,mos ~ 39.4p~bv
1
¡Nr
Tándgnc¡a: a0.1~¡ASppbvt4ño (nos~gnuf.)¡20— 1 •~ ¡
•‘ ¡
10-
~
88 89 90 91 92 93 95
Año
Fig. 4.9. Serie de valores ininimos diarios de ozono superficial (semiliorarios o cada 10 minutos) durante el periodo ñocturno.
Perfiles diarios.
En las Fig. 4.10. se muestran las variaciones a lo largo del día <perfiles
diarios> de ozono superficial para los doce meses del año 91. De esta manera
se pueden analizar someramente los procesos de corto periodo y pequeña escala espacial, que como se ha mencionado anteriormente no son objeto de estudio detallado en este trabajo, pero sobre los que hay, al menos, que realizar una estimación para conocer el “ruido” que pudieran aportar a los
valores
“de fondo”.El Ozono Superficial 11 3 ~nnm
1
¡¡1!
1:
13519 11~1511SZflfl21fl3I 911 CtS U 1Z~ fl Da Da z 5 a 38~ Ii ¡lo3:
lo
2 4 5 0 w1¿u15~na~a~ 2 4 5 5 1V Ti 1~ 01’ 2’ 3) e s1Vl¿ljj;~;7zaafl1
~~‘1
AaztoOlDa1II
Li30 4 <818aaa,’. Da DaSe~
1
¡¡
¡
Da Da~dmteO1
2 2 389 11’
1!
fi 20 2245 •0U1183023330 24 6~1tfl41618Z>~24ZU89 Da Day
Fig. 4.10. Perfiles diarios de ozono superficial (ppbv) para cada mes del año 1991.
A partir de la segunda quincena de Octubre y hasta Febrero (Fig. 4.10.>, los valores son relativamente bajos y estables, sin grandes variaciones a lo largo del día. Se observan, en este periodo de tiempo, episodios con concentraciones de ozono extremadamente bajos, que coinciden con roturas de la inversión de temperatura y con la aparición de niebla en el observatorio. Como se sabe, el ozono presenta una correlación negativa con la humedad relativa, ya que es destruido por deposición húmeda. Por lo tanto los valores de ozono extremadamente bajos en este periodo se deben a fenómenos locales, ligados con la altura del mar de nubes o a procesos convectivos.
En el mes de Marzo <Fig. 4.10.) se produce una alternancia de valores muy bajos, causados por los episodios de nieblas, aunque con mucha menor frecuencia que en el otoño y en el invierno, y de valores muy altos de ozono causados por la llegada de masas de aire de niveles altos, ricas en ozono en la primavera. Este mes puede ser considerado como de transición, presentando características propias de los meses de invierno y de primavera, aunque lógicamente, con valores medios muy superiores a los del periodo invernal.
Los meses de Abril y Mayo (Fig. 4.10.> muestran las características
propias
de la primavera con valores altos de ozono. Como se puede apreciarEl Ozono Superficial 11 5
periodo nocturno, como consecuencia de los fenómenos de subsidencia. En estas mismas gráficas, se aprecian también valores relativamente bajos al mediodía, como consecuencia del efecto brisa de montaña que transporta masas de aire empobrecidas en ozono de niveles más bajos, y sobre las que además se produce un efecto de deposición seca muy eficaz, debido al rozamiento de las mismas con un terreno muy rugoso. Este efecto comienza a tener cierta importancia en el mes de Abril, llegando a su máxima expresión en el mes de Junio (fig. 4.10.). El mes de Junio es muy parecido a Mayo, registrándose a lo largo de éstos dos meses, los máximos anuales. Los fenómenos de subsidencia durante la noche dominan claramente en Mayo y Junio.
Julio y Agosto (Eig. 4.10.1 presentan características muy curiosas: en ellos se registran valores muy altos de ozono, similares a los obtenidos en Mayo y Junio, y también los más bajos del año. La causa de este singular comportamiento, que se analiza en detalle en el capItulo 6. se debe a una alternancia de situaciones atmosféricas: la situación sahariana, con polvo en suspensión, asociada a valores muy bajos de ozono, y la situación atíantica (del norte-noroeste>, con procesos de subsidencia, ligada a valores muy altos de ozono. Por tanto, en estos meses, los valores anormalmente altos y bajos se deben a procesos de transporte de largo recorrido y no están ligados a fenómenos locales.
Por último, en Septiembre (Fig. 4.10.> se registra el mínimo anual de ozono, tal y como sucede en la mayoría de las estaciones del hemisferio norte, y además son frecuentes las invasiones de aire sahariano a las que están asociadas concentraciones muy bajas de ozono.
Para poder ver claramente el efecto brisa en las horas centrales del día, y como durante la noche este efecto desaparece, se han promediado perfiles diarios de ozono (Fig. 4.11. a, c, e y g) y de tensión de vapor <Fig. 4.11. b, d, f y h), para cuatro meses diferentes, cada uno de ellos representativo de una estación del año. En estas gráficas podemos observar fácilmente que:
1. Existe una buena correlación negativa entre el ozono superficial y la tensión de vapor. Al mediodía se obtienen los valores mínimos de ozono y máximos de tensión de vapor, lo que indica que en estas horas la incidencia de masas de aire procedentes de niveles bajos es máxima. En cualquier caso, el efecto de las condiciones locales, al mediodía, sobre los valores de ozono superficial, es negativo, al contrario de lo que sucede en zonas contaminadas,
donde generalmente al mediodía se registran los valores máximos por
producción fotoquímica.
2. El “valle” mostrado por los valores de ozono al mediodía, sigue perfectamente el curso del sol a lo largo del año, comenzando antes, y terminando más tarde en verano.