Medida y modelización de la radiación ultravioleta mediante el uso de radiómetros multicanal

Abstract

Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de la radiación ultravioleta obtenida mediante radiómetros multicanal modelo NILU-UV. Este tipo de instrumentos es muy versátil ya que a partir de sus medidas pueden obtenerse diversos productos radiométricos y la cantidad total de ozono en columna. La metodología de calibración y obtención de productos con este tipo de medidas es un tema abierto. Por ello, en esta tesis se han comparado diversas metodologías existentes y se han realizado nuevas propuestas y modificaciones en los diferentes pasos del proceso de calibración para mejorar el comportamiento de la irradiancia calibrada, especialmente en el intervalo de ángulos cenitales elevados. Otro aspecto de gran interés en este tipo de instrumentos es la correcta caracterización de la deriva de los coeficientes de calibración, por ello, se ha realizado un seguimiento de la sensibilidad absoluta de dos instrumentos NILU-UV mediante calibraciones relativas y comparación con espectrorradiómetros de referencia durante el periodo de estudio (2011-2015) y se ha propuesto una metodología para la aplicación de la calibración a largo plazo. En relación a los productos que pueden derivarse de las medidas de irradiancia calibrada de los radiómetros NILU-UV, se ha analizado cómo obtener el par óptimo con el que determinar el ozono en columna y se ha estimado esta magnitud con los dos instrumentos multicanal. Finalmente, mediante combinación lineal de las irradiancias de los canales, se ha estimado la irradiancia eritemática para el mismo periodo. Ambos productos se han comparado con valores de referencia.

This thesis focuses in the ultraviolet radiation as measured by NILU-UV multifilter instruments. NILU-UV instruments are very versatile since from their measurements can be derived various products such as ultraviolet dose rates or the total ozone column. Calibration and product retrieval methodologies are still under development and there is a need for standardizing these protocols. Within this framework, in this work several existent methodologies were compared and new procedures were proposed in every step of the calibration/product retrieval process. The absolute sensitivity of two NILU-UV instruments was tracked for the period 2011-2015, using relative calibrations and by intercomparison with spectroradiometers. Several calibration equations have been analyzed and improvements have been made to them in order to enhance the performance of the equations in the high solar zenith angle range and for long-term application. Regarding the product retrieval from NILU-UV measurements, once the best pair of channels was selected for deriving ozone, it was estimated for a two-year period with both instruments. Finally, by means of a linear combination of the measurements of NILU-UV instruments, erythemally weighted irradiance was obtained for the same period of time. Both data products were compared with reference values.