Cómo se mide el ozono?

Cómo se mide el Ozono?

Existe una técnica muy usada llamada Técnica de Absorción Diferencial.

La medición del ozono total estratosférico por técnicas de absorción diferencial (AD) se basa en mediciones de la irradiancia solar que llega a la superficie terrestre a dos longitudes de onda próximas. Estas longitudes de onda se eligen de suerte tal que la atenuación debida al ozono sea muy diferente para ambas En concreto. se toman lambdaonSUB>off=315 nanómetros, en donde la sección eficaz de absorción del ozono es varias veces superior en lambdaon comparado con lambdaoff. Además, en esta región del espectro la atenuación de la irradiancia solar debida a otros componentes atmosféricos es muy parecida; por lo tanto, el cociente entre la irradiancia de una longitud de onda y la irradiancia a otra longitud de onda nos da el valor de la cantidad de ozono total. Si denominamos Ilambda a la irradiancia solar que llega a nivel terrestre para una cierta longitud de onda lambda, después de atravesar una longitud L de atmósfera, su valor vendrá dado por la expresión :

en donde Io lambda es la irradiancia solar fuera de la atmósfera, Kab lambda es el coeficiente de extinción debido a absorción de componentes atmosféricos, kA lambda el coeficiente de extinción debido a dispersión Rayleigh, y kM lambda el coeficiente de extinción por dispersión Mie. El coeficiente de extinción Kab lambda incluye la absorción por vapor de agua (kva lambda). ozono (ko lambda) y otros gases (kg lambda) como N2, 02, CO2, etc. En longitudes de onda lambdaon y lambdaoff los coeficientes para dispersión Rayleigh y Mie son casi iguales : kA lambda on = kA lambda off, kM lambda on = kM lambda off, siendo además en esta zona del espectro las absorciones de los componentes atmosféricos, exceptuando el ozono, prácticamente nulas : kva lambda= O, kg lambda. La atenuación de la luz solar en esta región espectral se debe, pues, a la absorción de ozono estratosférico, y como además la absorción a lambdaon=300 nm es siete veces superior a la longitud de onda de lambdaoff=315 nm, se considerará que ko lambda on=7ko lambda off. Por tanto el cociente de intensidades a lambdaon y a lambdaoff vendrá dado por :

Si expresamos el coeficiente de absorción ko lambda en función de la concentración de ozono N y de su sección eficaz de absorción T, la expresión anterior toma la forma :

en función de la masa de aire relativa mr

donde ahora D es el espesor medio de la capa de ozono y N su concentración media. El factor mr incluye correcciones por efectos de la hora solar, día del año y latitud. Así pues, una medición de Ilambda on e llambda off proporciona un valor de la columna de ozono.

Experimentalmente los medidores dan un valor M(lambda) = ß(lambda)/lambda, en donde P(lambda) incluye las eficiencias del sistema de detección para cada longitud de onda. Trabajando a longitudes de onda próximas ß(lambdaon=ß(lambdaoff de forma que la relación experimental M(lambdaon / M(lambdaoff dará una medida directa del cociente de irradiancias I(lambdaon / I(lambdaoff).

1. Espectro de Absorción de la molécula de ozono en el margen 180-320 nanómetros. Las flechas indican las longitudes de onda a las cuales se realizan medidas de absorción diferencial: se eligen a lambdaon=300 nanómetros y lambdaoff=315 nanómetros, en donde la sección eficaz de absorción del ozono es varias veces superior en lambdaon comparado con lambdaoff.