REPORTE NACIONAL PARA LA REUNIÓN No. 11 OMM/UNEP DE LOS ENCARGADOS EN LA INVESTIGACIÓN DEL OZONO

1. ACTIVIDADES DE OBSERVACIÓN

El IDEAM es una institución pública de apoyo técnico y científico al Sistema Nacional Ambiental del Gobierno Nacional de la República de Colombia, el cual genera conocimiento, produce información confiable, consistente y oportuna, sobre el estado y las dinámicas de los recursos naturales y del medio ambiente, que facilite la definición y ajustes de las políticas ambientales y la toma de decisiones por parte de los sectores público, privado y la ciudadanía en general. En ese marco, la Subdirección de Meteorología es la dependencia a cargo de producir información sobre el estado de la atmósfera, los fenómenos del tiempo, el clima, la variabilidad climática y al cambio climático con la resolución espaciotemporal suficiente para garantizar un adecuado grado de certidumbre en la toma de decisiones de política económica, social y ambiental en las escalas local, regional, nacional y global. Esta Subdirección es la encargada de realizar el seguimiento al ozono y la radiación ultravioleta en Colombia y en la actualidad solo cuenta con un profesional (funcionario de planta) y un técnico (contratista) encargados, entre otras actividades, de este tema.

Respecto al seguimiento del ozono en el país, el IDEAM lo realiza a través de:

- Medición satelital del ozono total, que expresa la cantidad total de ozono contenido en la columna vertical de la atmósfera sobre la superficie de la Tierra - La medición del perfil vertical del ozono, utilizando ozonosondas que miden las concentraciones de ozono en función de la altura o la presión.

1.1 SEGUIMIENTO DEL OZONO TOTAL EN COLOMBIA

El IDEAM realiza el seguimiento del ozono total para todo el territorio nacional a través de medidas satelitales. Las mediciones de ozono a partir de espectrómetros portados por satélites de la NASA, como los mostrados en la figura 1, son usuales hoy en día, ya que permiten una visión global de la distribución de la columna de ozono.

c. Satélite Earth Probe portador del sensor TOMS d. Satélite AURA portador del sensor OMIFigura 1. Equipos empleados en la medición del perfil de ozono y del ozono total.

Estas mediciones fueron posibles desde finales del año 1978, fecha en la cual entró en operación el satélite Nimbus-7, cuya misión fue observar la Tierra. Este satélite estaba dotado de un instrumento para la medida del ozono: el Espectrómetro Cartográfico Total

de Ozono (Total Ozone Mapping Spectrometer - TOMS), el cual medía la distribución global del ozono total. La misión del Nimbus-7 ha sido permanente hasta la fecha mediante la prolongación de sus programas con el lanzamiento de otros satélites, como el Meteor-3, lanzado en 1991, el Earth Probe en 1996 (con datos disponibles desde el 22 de julio de 1996 hasta el 14 de diciembre de 2005) y el AURA que porta el Instrumento para el Monitoreo del Ozono (OMI - Ozone Monitoring Instrument), el cual se encuentra en operación.

El TOMS y el OMI son instrumentos que pueden medir la cantidad total de la columna de ozono, desde la superficie hasta el tope de la atmósfera, bajo cualquier condición geofísica y a cualquier hora del día.

1.2 MEDICIÓN DEL PERFIL VERTICAL DEL OZONO

El IDEAM comenzó a realizar mediciones de la columna vertical de ozono, desde el mes de noviembre de 1998, en la estación meteorológica ELDORADO en Bogotá, la cual se localizaba en:

Estación Latitud Longitud Altura Bogotá 04°43°N 74°03°W 2.546 m

Las observaciones de ozono en superficie y altura se efectúan mediante la ozonosonda (Ver figura 2), el cual es un analizador de ozono acoplado a una radiosonda, que permite medir la concentración del ozono en función de la altura mediante el muestreo del aire mientras asciende el globo y que puede llegar hasta altitudes de 30 o 40 Km. La señal del analizador de ozono es leída por la radiosonda y transmitida telemétricamente a la estación terrena.

a. Sensor de ozono (al frente) y equipo calibrador (al fondo) b. Ozonosonda

Figura 2. Equipos empleados en la medición del perfil vertical del ozono.

El ozono es muestreado continuamente durante el ascenso del globo y se obtienen perfiles de ozono a partir de la superficie de la Tierra (ver figura 3). El sensor de ozono usado en el programa de mediciones en Colombia corresponde a la categoría de Celdas de Concentración Electroquímicas (ECC) producido por Vaisala (denominada ozonosonda OES - Model 6ª ECC), las cuales, son analizadores que utilizan yoduro de potasio, que al reaccionar con el O3 produce yodo libre. En efecto, cada molécula de ozono introducida dentro de la celda produce dos electrones. El aire tomado como muestra es bombeado a través de la solución en la celda de reacción y la señal de salida es proporcional al número de moléculas de ozono (definida por la cantidad de electrones producida) presentes en la muestra de aire. Con una conversión apropiada, la medida de

ozono es determinada en unidades de presión parcial de ozono. Si la ozonosonda supera los 28 Km de altura, se puede determinar el ozono total en Unidades Dobson, calculado como la suma del ozono residual más el ozono medido. El ozono residual es una estimación del ozono que no fue alcanzado a medir por la ozonosonda y que se encuentra en la capa de la atmósfera superior a donde el equipo dejo de enviar información, mientras que el ozono medido, es el correspondiente al ozono agregado en la columna de la atmósfera que fue analizada.

Los ozonosondeos se realizaron en Bogotá una vez al mes desde noviembre de 1998 hasta septiembre de 2011, llegándose a obtener 66 lanzamientos exitosos. Estos dejaron de realizarse debido a que los ozonosondeos se realizaban en el parqueadero del aeropuerto Eldorado y en el año 2012, debido a su ampliación, la infraestructura de los sondeos (radio y ozono) fue trasladada a un lugar más céntrico de la ciudad, lo cual puede ser riesgoso en el momento de la caída de la ozonosonda. Sus valores, hasta el momento, no muestran ningún adelgazamiento de la capa de ozono en esta zona tropical y se han presentado dentro de lo normal (entre 230 y 285 U.D. a lo largo del año). Además de las concentraciones de ozono, en los ozonosondeos se mide la presión atmosférica, altura, temperatura y humedad del aire, así como la velocidad y dirección del viento.

Figura 3. Ozonosondeos de Bogotá que han alcanzado mayor altura: el realizado el 22 de diciembre de 2005 con 35424 m (azul) y el del 8 de mayo de 2001 con 34247 m (rojo). (Fuente: IDEAM, 2010).

En el país solo se han realizado ozonosondeos en la ciudad de Bogotá, aunque existe la infraestructura para efectuarlos en las ciudades de Leticia y Riohacha, sin embargo, por falta de personal capacitado para llevarlos a cabo y la falta de insumos no se han realizado los ozonosondeos en estos sitios. Por otro lado, no se tienen estaciones en el país que midan otros gases relevantes para el seguimiento del ozono.

1.3 PROGRAMA NACIONAL DE MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA

El IDEAM ha establecido una red nacional para la vigilancia y monitoreo de la radiación ultravioleta, con cinco estaciones convencionales de superficie en el país, ubicadas en: Riohacha, Bogotá, Pasto, Leticia y San Andrés. Los lugares fueron escogidos por su posición geográfica representativa, tomando en cuenta las variaciones latitudinales a lo largo del territorio nacional.

Perfil de Ozono AtmosféricoEstación Bogotá D.C.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00

Presión Parcial [mPa]

Altu

ra G

eopo

tenc

ial [

m]

8 de mayo de 2001

22 de diciembre de 2005

Estación Latitud Longitud AlturaRiohacha 11 32 N 72 56 W 4 mBogotá 04 42 N 74 09 W 2546 mPasto 01 11 N 77 18 W 2580 mLeticia 04 33 S 69 23 W 84 mIsla de San Andrés 12 35 N 81 42 W 2 m

Cada estación cuenta con un espectrorradiómetro con cuatro rangos espectrales de medida de la radiación ultravioleta en las bandas UV-A, UV-B y la banda integral de la radiación activa en fotosíntesis (PAR, por sus siglas en inglés). El espectrorradiómetro utilizado es el ultravioleta Biospherical GUV-511 (ver Figura 4a), el cual cuenta con cinco canales de medida distribuidos así: UV-B (305 nm), UV-B (320 nm), UV-A (340 nm), UV-A (380 nm) y el rango entre 400 nm y 700 nm para la radiación visible o activa en fotosíntesis (PAR). Los instrumentos realizan medidas puntales en fracciones de segundo para cada canal de medida y las integra en intervalos de un minuto; las medidas luego se almacenan en valores máximos, integrales horarios y totales diarios.

(a) (b)Figura 4. a) Dos de los Espectroradiómetros Biospherical GUV-511 utilizados por el IDEAM. b)

Espectroradiómetro Biospherical GUV-2511 utilizado por la Fundación Universitaria Los Libertadores.

El espectroradiómetro físicamente consiste en un sensor de cinco canales a temperatura controlada, por medio de una interfase que también permite la comunicación con un computador personal. Este instrumento ha sido utilizado con éxito en todo el mundo bajo las más adversas condiciones climáticas, siendo considerado como un sistema de punta en el monitoreo a largo plazo de la radiación ultravioleta y la radiación fotosintéticamente activa del espectro solar.

La mayoría de las estaciones fueron instaladas en el año 1998, como se observa en la siguiente tabla, pero por diferentes razones dejaron de funcionar en el año 2010. Desde septiembre de 2019 se están reinstalando los sensores de Leticia, la isla de San Andrés y Bogotá, a los cuales se les están realizando algunas adecuaciones y pruebas y esperamos contar con datos confiables y continuos desde abril del presente año. Sin embargo, no se cuenta con mediciones de radiación visible y ultravioleta para el periodo 2017 – 2020.

Tabla 1. Estaciones convencionales de radiación visible y ultravioleta

EstaciónInicia

Información hastaBogotá 1 de enero de 1998 Actualmente se están reinstalandoRiohacha 1 de agosto de 1998 9 de abril de 2001Pasto 1 de enero de 1998 2003Leticia 1 de marzo de 1998 Actualmente se están reinstalandoIsla de San Andrés 18 de noviembre de 1999 Actualmente se están reinstalando

1.4 ACTIVIDADES DE CALIBRACIÓN

En los lanzamientos de las ozonosondas se realizaba una precalibración de la celda electroquímica el día anterior y otra calibración el día del lanzamiento, según procedimiento sugerido por la empresa que suministra los equipos (Vaisala). En la calibración de los tres sensores de radiación ultravioleta que se están reinstalando se está usando como patrón el sensor GUV 2511 de la Fundación Universitaria Los Libertadores, el cual fue enviado en el año 2018 para su calibración a la empresa Biospherical en EEUU. Las calibraciones de los tres se realizaron en 2019.

2. RESULTADOS DE OBSERVACIONES Y ANÁLISIS

Con base en la información satelital se ha logrado generar la climatología del ozono total en el país. Cabe resaltar que el ozono total en la atmósfera varía a lo largo del año sobre el país y el mes de enero se caracteriza por presentar los valores más bajos, en el rango de 230 a 245 Unidades Dobson (U.D. unidad de medida para determinar la cantidad de ozono en toda la columna atmosférica); a partir de febrero se presenta un aumento gradual del ozono total sobre el territorio nacional hasta agosto, mes en el que se presentan los máximos valores durante el año, en el rango de 265 a 285 UD. A partir de septiembre empieza nuevamente la disminución del ozono total hasta el mínimo que se presenta en enero.

Figura 5. Mosaico de la distribución Promedio de la columna total de ozono en Unidades Dobson. Fuente: IDEAM a partir de datos de la NASA

Teniendo en cuenta la información de los espectrorradiómetros Biospherical GUV-511 utilizados por el IDEAM, en la Figura 6 se presenta el comportamiento del promedio mensual del índice UV, obtenido a partir del máximo promedio horario durante el día, en las ciudades de Bogotá, Pasto y San Andrés.

Promedio mensual del Índice UV. Máximo horario del dia

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Bogotá San Andrés Pasto

Figura 6. Promedio mensual del índice UV, obtenido del máximo promedio horario en el día en las ciudades de Bogotá, San Andrés y Pasto. (Fuente: IDEAM).

3. OTRAS INVESTIGACIONES RELACIONADAS CON EL OZONO

Se publicó una Nota Técnica1 en la cual, se presentan los siguientes análisis que se efectuaron a partir de 73 ozonosondeosque se realizaron en Bogotá desde 1998:

- Temperatura de la tropopausa (ºC)- Altura de la tropopausa (metros)- Altura base de la capa de ozono (metros)- Altura de la máxima concentración de ozono y su valor (metros y milipascales)- Ozono superficial (promedio y máxima)- Gradientes de Temperatura

En la mayoría de los análisis se trató de determinar el promedio mensual de la variable para poder definir su comportamiento durante el año.

4. PUBLICACIÓN DE RESULTADOS

4.1 REPORTE DE DATOS

En la décima reunión de investigadores de ozono, se hizo entrega al WOUDC de los archivos de los 66 ozonosondeos exitosos realizados en Bogotá hasta el año 2011. Desde ese año no hay nuevas mediciones por lo relacionado en la sección 1.2.

4.2 INFORMACIÓN AL PUBLICO

1 IDEAM, (2010). Análisis de variables en altura con base en los ozonosondeos realizados en Bogotá. Nota técnica: IDEAM–METEO/004-2010. http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/notas-tecnicas

Desde el año 2011 hasta el 2019, se realizó la publicación de los pronósticos del índice IUV para 42 puntos (en las 32 capitales de los departamentos del país y en otros municipios importantes) a 7 días. Desde el segundo semestre de 2019 se realizó la implementación de la nueva versión del modelo GFS en el IDEAM, con el cual se pronostica la cantidad de ozono en los 42 puntos, lo que afectó la automatización del pronóstico del índice IUV, debido a lo anterior, actualmente no está disponible para consulta del público. En el presente año aspiramos a volver publicar el pronóstico del índice UV, así como mejorar el pronóstico del índice UV mediante la actualización de la versión del modelo TUV y la inclusión de la nubosidad pronosticada por el modelo GFS en el modelo TUV. En junio de 2012, la Unidad Técnica Ozono (UTO) del Ministerio de Ambiente y

Desarrollo Sostenible (MADS), en cooperación con el IDEAM y el PNUD, instaló el primer solmáforo en la ciudad de Bogotá, en el recinto ferial CORFERIAS. Asimismo, durante el mes de septiembre, como parte de la celebración del Día Internacional de la Preservación de la Capa de Ozono, se instalaron cinco solmáforos en las ciudades de Cartagena, Cali, Medellín, Pereira y Pasto. El Solmáforo (ver figura 7) es un dispositivo que además de permitir la medición instantánea de la radiación ultravioleta (UV, entre 280 y 390 nm), empleando sensores ópticos, entrega el índice UV mediante el uso del código internacional de colores definido por la OMS, la OMM, el PNUD y la Comisión Internacional de Protección contra la Radiación no Ionizante. El código de colores en el solmáforo hace muy sencillo alertar a la gente sobre la peligrosidad de la radiación ultravioleta y sirve para concientizarlos sobre la exposición saludable al Sol. A partir de este código, se pueden dar recomendaciones a la población sobre las medidas de protección necesarias, tal como están impresas en el pedestal en el que se colocaron los solmáforos instalados en el país. Estos equipos no están transmitiendo la información a la sede del IDEAM o algún computador para almacenamiento, por lo tanto, no está disponible en línea los datos capturados por dichos solmáforos. De los 6 solmaforos instalados, actualmente están funcionando el de Bogotá (Los Héroes), Cali, Pasto y Medellín.

Figura 7. Solmáforo instalado en Cartagena. (Fuente: IDEAM).

En el año 2018 el IDEAM presenta la versión en PDF del Atlas de Radiación Solar, Ultravioleta y Ozono de Colombia2, con mayor análisis e información actualizada, con respecto al atlas del 2015 (en su versión virtual). Este atlas es una herramienta fundamental para la valoración de la disponibilidad de la energía solar en el territorio

2 http://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/atlas-de-colombia

nacional y para conocer el comportamiento de la radiación ultravioleta, el ozono y sus relaciones, que contribuyen a entender sus efectos en la salud humana.

5. PROYECTOS, COLABORACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE CAPACIDADES

En la actualidad no tenemos ningún proyecto de colaboración en el tema del ozono. En cuanto a radiación ultravioleta solo está la reinstalación de los 3 equipos de radiación UV.

6. IMPLEMENTACIÓN DE LAS RECOMENDACIONES DE LA DECIMA REUNIÓN DE INVESTIGADORES DE OZONO

Teniendo en cuenta las limitadas capacidades técnicas y de medición para la realización de las investigaciones de ozono en el país, Colombia continúa trabajando, pero por el momento no podría pronunciarse sobre acciones de implementación realizadas sobre las recomendaciones de la reunión anterior.

7. PLANES FUTUROS

Se tiene el interés gestionar recursos de entidades nacionales o financiamiento externo de cooperación internacional, para fortalecer el seguimiento a la radiación ultravioleta y el ozono en el país, con el fin de promover la exposición saludable al Sol y evitar sus efectos nocivos como el cáncer de piel.

El objetivo es entregar información meteorológica oportuna y de calidad al sector salud, mediante la mejora de la disponibilidad de la información de la radiación ultravioleta (UV) en el país. Esto contribuye a mejorar la oferta de datos, productos y servicios al sector salud y la posibilidad de hacer mediciones de ozono totales en el proyecto dentro del desarrollo del Marco Nacional de los Servicios Climáticos.

Las actividades propuestas son:

Adquirir 12 espectroradiometros que midan la radiación ultravioleta y visible, el ozono total y generen el índice IUV para reactivar y mejorar la Red Nacional de radiación ultravioleta.

Procesar los datos de radiación ultravioleta, visible y ozono de estos sensores (análisis y validación de la información) y generar productos en la página web del IDEAM (tiempo real, climatologías y mejoramiento del pronóstico del índice UV).

Desarrollar e implementar un aplicativo tecnológico (APP), para la publicación de los productos que se generen en el objetivo anterior.

Coordinación: Grupo de Climatología y Agrometeorología de la Subdirección de Meteorología del IDEAMValor total estimado: 1.900 MILLONES DE PESOS (MIL NOVECIENTOS MILLONES DE PESOS). Aproximadamente 600.000 dólares. Tiempo estimado de ejecución: 24 MESES

8. NECESIDADES Y RECOMENDACIONES

Como se presenta a lo largo de este reporte nacional, en el tema de seguimiento del ozono total y la radiación ultravioleta, se necesitarían construir capacidades en el país en lo relacionado con equipos (principalmente para reactivar, mejorar y ampliar la red nacional de radiación ultravioleta); insumos para realizar los ozonosondeos en Bogotá,

Leticia y Riohacha, así como para fortalecer el recurso humano profesional y técnico que realizaría las investigaciones en estos temas. El IDEAM viene adelantando la creación de un Centro de formación para promover los conocimientos en sus áreas misionales, promoviendo programas de pregrado y postgrado de la mano del SENA, la Universidad Nacional y la Organización Mundial de Meteorología.

Se recomienda considerar la posibilidad de intercambios de experiencias sobre las mejores prácticas y de programas regionales de fortalecimiento de capacidades en relación con las investigaciones en ozono, teniendo en cuenta las brechas de medios para la implementación y de capacidades institucionales en los países de América Latina y el Caribe que pudieran existir en los institutos de investigación de los Gobiernos Nacionales de nuestros países. Colombia tendría una iniciativa en sus planes futuros que se podría explorar, con la visión de construir capacidades replicables a terceros países, más adelante.