Medición y procesamiento de señales espectrales provenientes del Sol, mediante espectroscopía de absorción óptica diferencial. Determinación de la abundancia de ozono y dióxido de nitrógeno atmosférico.

Abstract

En esta tesis se presenta el desarrollo de un sistema DOAS cenital para monitorear la concentración de gases traza atmosféricos (como el O3 y el NO2). Se implementaron una serie de algoritmos de procesamiento de señales basados en los postulados de la espectroscopía de absorción óptica diferencial, para determinar las concentraciones gaseosas a partir de los espectros solares sensados. Se realizaron tres campañas de medición en diferentes regiones de Argentina: Base Marambio (Antártida), Río Gallegos (Santa Cruz) y Villa Martelli (Buenos Aires). Los datos obtenidos fueron comparados con los provistos por otros instrumentos, tanto satelitales como superficiales: EVA (INTA, España), SAOZ (LATMOS, Francia), Dobson (SMN, Argentina), OMI/AURA, SCIAMACHY/Envisat, GOME/ERS-2 y GOME-2/MetOp. Se realizó un análisis estadístico de los datos provistos por los satélites durante más 10 años, pudiendo determinarse valores extremos, medios y desvíos estándar, además de observar el comportamiento de ambos gases en diferentes momentos del año y bajo la acción del fenómeno del agujero de ozono. De las comparaciones realizadas se observó una muy buena correspondencia entre los datos, lo cual indica que el instrumento DOAS desarrollado es apropiado para este tipo de investigaciones.

This thesis presents the development of a zenith-zky DOAS system to monitor the atmospheric trace gases concentration (such as O3 and NO2). We implemented a set of signal processing algorithms based on the principles of the differential optical absorption spectroscopy to determine the gases concentrations from the solar spectra sensed. There were three measurement campaigns in different regions of Argentina: Marambio Station (Antarctica), Rio Gallegos (Santa Cruz) and Villa Martelli (Buenos Aires). The data obtained were compared with those provided by other instruments, both satellite and ground-based: EVA (INTA, Spain), SAOZ (LATMOS, France), Dobson (SMN, Argentina), OMI/AURA, SCIAMACHY/Envisat, GOME/ERS-2 and GOME-2/MetOp. We performed a statistical analysis of the data provided by the satellites for over 10 years and can be determined extreme values, means and standard deviations, in addition to observing the behavior of both gases at different times of year and under the action of the ozone hole. The comparisons performed showed a very good correspondence between the data, indicating that the DOAS instrument developed in the thesis is suitable for this type of research.