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Manual de instrucciones CHM 15k
9 Evaluación de datos / Sky Condition Algorithm (SCA)
El ceilómetro CHM 15k es un equipo de teledetección con algoritmo embebido para determinar capas
de partículas y gotas en la atmósfera. El algoritmo embebido se resume bajo la denominación Sky
Condition Algorithm (SCA). Los ceilómetros determinan la base de las nubes y proporcionan información
sobre la profundidad de penetración en las nubes. Si se detecta otra capa de nubes o aerosoles debajo
de la nube inferior, la profundidad de penetración se puede interpretar como espesor de las nubes.
Además se determina el grado de cobertura nubosa del cielo en forma de fracciones de octavos. Para
las visibilidades inferiores a 2 km se calcula y se facilita la visibilidad vertical (VOR). El algoritmo de
aerosoles basado en un algoritmo tipo wavelet reconoce diferentes capas de aerosoles y transmite las
capas registradas dentro de la capa límite atmosférica. La niebla, la neblina y las precipitaciones se
recogen y transmiten mediante el parámetro Sky Condition Index (SCI).
9.1 Teledetección por láser
Un láser pulsado de infrarrojo cercano explora el cielo en sentido vertical desde la parte superior del
instrumento hasta una altura de 15 km. Los diferentes objetivos tales como las capas de aerosoles y las
nubes devuelven un eco con una intensidad de retrodispersión y un debilitamiento de señal
determinados. Con una longitud de onda del láser de 1064 nm, tanto la absorción molecular como la
dispersión Rayleigh por las moléculas del aire son despreciables. La distancia de las partículas
dispersantes al equipo se calcula a partir del tiempo de recorrido del láser.
9.2 Preparación de los datos de medición
La preparación previa de los datos de medición es imprescindible antes de iniciar los diferentes pasos
del algoritmo SCA. Su objetivo principal es la armonización/normalización de los registros de datos
obtenidos por diferentes sistemas CHM 15k para conseguir resultados similares, p. ej., para la base de
las nubes, incluso cuando la sensibilidad de los instrumentos es diferente.
Cada una de las mediciones se normaliza determinando la sensibilidad de detección mediante un pulso
de luz de referencia p
calc
de escalada c
, que se determina mediante una medición comparativa con un equipo de referencia. La
s
Figura25 muestra los perfiles de dos equipos diferentes después de la normalización y calibración.
Figura25 Señal de retrodispersión P(r) para la unidad de medición de referencia (azul) y la unidad de medición probada (rojo).
Para la normalización se realiza una medición horizontal con un objetivo fijo que se encuentra a una distancia de 9,4 km. A una
distancia de 16 km se aprecia un pulso de prueba en la señal.
Para obtener la potencia de retrodispersión normalizada se utiliza la siguiente fórmula:
Siendo P
la señal de retrodispersión no procesada, b la baseline y O(r) la función de solapamiento.
raw
p
y c
son la constante de normalización y el factor de calibración. La señal de retrodispersión
calc
s
normalizada P(r) se multiplica por r
Otro paso del procesamiento consiste en determinar las capas de aerosoles y la altura de las nubes.
Para compensar la reducción de la relación señal/ruido en grandes alturas, la señal se promedia con
un tiempo de promediación en función de la altura, tal y como se muestra en la Figura 26. La
Evaluación de datos / Sky Condition Algorithm (SCA)
. Las diferencias entre los distintos equipos se compensan mediante un factor
��
������
�� ( �� ) =
��
y se guarda en la variable beta_raw del NetCDF.
2
( �� ) − ��
1
∙
∙ �� ( �� )
��
��
��������
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R13 / 07-2019
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