Instituto de Investigaciones Atmosféricas (IIA)

La Estación de Mediciones Atmosféricas EMA USFQ (0.19º S, 78.43º W, 2414 msnm) es el brazo experimental del IIA. La EMA se encuentra ubicada en la terraza del edificio Maxwell, en el campus principal de la USFQ. La Estación de Mediciones Atmosféricas EMA USFQ inició sus funciones en el año 2014 como un espacio de investigación, monitoreo atmosférico y aprendizaje constante. En la EMA se cuenta con equipamiento para realizar mediciones meteorológicas y de calidad del aire en tiempo real. Las variables y procesos monitoreados incluyen:

1. Meteorología física: velocidad y dirección del viento, presión atmosférica, temperatura, humedad relativa, radiación solar y precipitación.
2. Calidad del aire: concentraciones en el aire ambiente de ozono y NOx.
3. Monitoreo mensual de variables termodinámicas y ozono troposférico y estratosférico (capa de ozono): radio y ozono sondeos a bordo de globos de gran altitud. Desde 2019 esta actividad (proyecto ECHOZ) se ejecutará bajo el auspicio del Fondo Fiduciario del Convenio de Viena para Investigación y Observaciones Sistemáticas. Esta actividad permite también la medición in situ de la profundidad y estructura de la capa límite planetaria.
4. Profundidad óptica de aerosoles y vapor de agua: NASA AERONET (ver link).
5. Mediciones espectrales de la luz del día y estimación del índice UV.
6. Mediciones y modelo de la tasa de producción de ozono en la tropósfera: MOPS USFQ (Measurement of Ozone Production Sensor at USFQ) y modelo FOAM (Framework for 0-D Atmospheric Modeling).

Mediciones especializadas:

AOD (Aerosol Optical Depth):

La EMA USFQ tiene dos fotómetros solares, uno se encuentra localizado en el campus Cumbayá y otro en la USFQ Galápagos. Estos instrumentos miden la profundidad óptica de aerosoles y de vapor de agua Investigación - CONVENIO NASA AERONET.

Fotómetro solar CIMEL – NASA AERONET, campus Cumbayá

Fotómetro solar CIMEL – NASA AERONET, campus Galápagos

ECHOz (Ecuadorian Highlands Ozonesondes): monitoreo de la capa de ozono.

Periódicamente realizamos lanzamientos de pares de radio y ozono sondas a bordo de globos de gran altitud desde la EMA USFQ. Contamos con un sistema de telemetría de estación terrena conformado por una antena, un preamplificador de señal, un receptor y una computadora. La radio sonda mide las variables termodinámicas conocidas en el argot como P-T-U (pressure, temperature, humidity) y la ozono sonda mide la presión parcial del ozono. Las señales de la radio y ozono sondas se transmiten en tiempo real a la estación terrena con alta resolución, correspondiente a aproximadamente a 1 dato cada 5 metros de ascenso. El ozono sondeo profundo de la capa de ozono usualmente alcanza entre 30-32 km sobre el nivel del mar.

Como paso previo al lanzamiento, las ozono sondas requieren ser acondicionadas entre diez a quince días antes del vuelo. Para el efecto se utiliza una unidad de prueba en la que se simula concentraciones de ozono y se mide la respuesta de la corriente de las sondas.

Mediciones espectrales de luz del día:

Óptica, mini espectrómetro y software para mediciones espectrales de luz del día y estimación del índice UV.

Mediciones y modelo de la tasa de producción de ozono:

En la EMA contamos con la versión USFQ del instrumento MOPS, Measurement of Ozone Production Sensor (Cazorla and Brune, 2010). Con este instrumento investigamos el régimen de producción de ozono en el aire ambiente de Cumbayá. Adicionalmente, realizamos corridas de química atmosférica con diferentes mecanismos mediante el modelo FOAM, Framework for 0-D atmospheric modeling, (Wolfe, 2016). Para el efecto contamos con un equipo computacional de alta capacidad de procesamiento.

Simulaciones de química atmosférica:

Equipo computacional con capacidades de procesamiento, memoria y almacenamiento para correr:

F0AM: The Framework for 0-D Atmospheric Modeling

TUV Tropospheric Ultraviolet and Visible Radiation Model

Mediciones de línea base:

Meteorología Física:

La EMA USFQ adquiere datos de variables meteorológicas en tiempo real, a través de sensores cuyas mediciones se visualizan y registran continuamente en la estación terrena. Se utilizan sistemas de adquisición de datos diseñados en la EMA con dispositivos National Instruments y el programa LabVIEW. También se utiliza el data logger y la aplicación Vaisala para visualización y registro de datos.

Los equipos utilizados son:

Piranómetro
Mide la radiación solar global en Wm-2, la respuesta espectral del sensor es de 300-3000 nm.

Anemómetro sónico
Mide las tres componentes vectoriales del viento y la temperatura sónica.

Sensor de temperatura y humedad relativa con escudo de radiación.

Sensor de presión barométrica de alta precisión.

Pluviómetro de tipo “tipping bucket”.

Vaisala Data Logger
Almacena los datos recolectados por los sensores, para lo cual presenta una tarjeta con memoria interna lo que hace autónoma a la estación.

Calidad del aire:

En la EMA USFQ se monitorea en tiempo real las concentraciones de ozono (O3) así como de dióxido de nitrógeno (NO2) y monóxido de nitrógeno (NO) que, colectivamente, se denominan NOx.

El sensor de ozono es un fotómetro ley de Beer Thermo 49i.

El sensor de NO-NO₂-NO_x es un monitor de quimiluminescencia Teledyne T200.

En la EMA USFQ disponemos de una banca de flujo con hardware y software propios, la cual permite realizar la calibración periódica del analizador de NOx. Para el efecto, se preparan mezclas de diferentes concentraciones de NO a partir de un estándar certificado de NO.

Los datos se adquieren y almacenan en tiempo real en la EMA con sistemas de adquisición de datos y aplicaciones de software propios.

Los datos de línea base de la EMA se encuentran disponibles en Investigación - Observaciones diarias.