Vapor de agua precipitable

Frecuencia de medición
Dato en tiempo real
Descripción

La principal molécula responsable de la absorción en IR es el vapor de agua (VA). La cantidad total del VA sobre una localización determinada varía notablemente y se expresa habitualmente como vapor de agua precipitable (VAP), que se define como la profunidad (en mm) que alcanzaría la columna de VAP en la atmósfera si condensara y precipitase sobre el lugar. El VAP se usa como diagnóstico de la humidad atmosférica sobre una localización específica.

Importancia

Más del 50% del VAP se concentra en los primeros 1.5 km sobre la superficie. Su contenido aumenta con la temperatura aproximadamente un 7% por cada grado. La molécula H20 en estado gaseoso muestra tres tipos de transición que puede absorber radiación electromagnética: transiciones electrónicas, vibracionales y rotacionales.

  • Transiciones electrónicas: Ocurre cuando las moléculas se encuentran en un nivel excitado por absorción de fotones UV en el rango (10~200 nm). La absorción es muy baja en este rango.
  • Transiciones vibracionales: La molécula H20 gana energía por vibración mediante la absorción de fotones en las bandas del IR medio en el rango λ=1~3 μm (5 bandas de absorción) y λ=5~8 μm (1 banda).
  • Transiciones rotacionales: La molécula H20 gana energía rotacional cuántica en el IR lejano en la banda λ≥15μm

En la región de microondas, el espectro rotacional de la molécula H20 absorbe aproximadamente el 20% del flujo a 3 GHz y sobre el 80% del flujo a 3 GHz.

El VAP is un parámetro fundamental para determinar la calidad del cielo en IR debido a su contribución en este rango espectral.

Técnicas de medición

Las medidas se obtienen con la técnica GNSS (Global Navigation Satellite System) mediante la estimación del restraso en la llegada de la señal de dos sistemas de posicionamiento por satélite: GPS (Global Positioning System) y GLONASS (Global Navigation Satellite System). Esta técnica ha sido validada por García-Gil et al. (2010).

El grupo de Calidad de Cielo registra valores de VAP desde 2011 y pueden seguirse en ORM PWV monitor and the OT PWV monitor.

Resultados

La mediana del VAP en el ORM es 3.9 mm con valores altamente consitentes entre diferentes campañas y períodos. El 25 percentil de la distribción del VAP en el ORM es P25=2.3 mm. El porcentaje de tiempo con condiciones para la observación buenas o exceletes (< 3 mm) es el 38%. Esto valores cualifican al ORM como un lugar excelente para la astronomía IR. El porcentaje de noches con condiciones buenas o excelentes (VAP < 3 mm) es >60% en el ORM en febrero, marzo y abril. El intervalo temporal en el que el promedio PWV< 3 mm es de 16.9 h en el ORM y 23.4 h en Mauna Kea.

Resultados estadísticos para el VA en el ORM para marzo 2010 ASTMON-OT. Estos resultados obtenidos con GPS fueron calibrados usando medidas de radiómetros. La ecuación de calibración es: PWV = (0.9 ± 0.1)×(GPS estimación) -(1.2 ± 0.1). Donde X representa el precentil

  Global Winter Spring Summer Autumn
All          
Mean 4.9 3.3 3.5 6.7 5.6
σ 3.7 2.3 2.4 4.3 3.8
N 30920 6886 7200 8655 8179
10th 1.2 0.9 0.9 2.0 1.4
25th 2.3 1.7 1.8 3.2 2.6
50th 3.9 2.9 3.0 5.7 4.8
75th 6.7 4.4 4.7 9.4 7.9
90th 10.3 6.3 6.6 13.0 11.13
All: PWV range          
<2 mm 21th 31th 29th 9th 17th
2–3 mm 17th 21th 20th 13th 13th
3–6 mm 33th 36th 37th 30th 31th
6–10 mm 18th 10th 12th 26th 25th
≥10 mm 11th 2th 2th 22th 14th
Day          
Mean 5.1 3.4 3.6 6.8 5.7
σ 3.7 2.2 2.3 4.2 3.8
N 12967 2514 3223 3904 3326
10th 1.4 1.0 1.0 2.2 1.5
25th 2.4 1.9 2.0 3.4 2.7
50th 4.1 3.0 3.2 5.7 4.9
75th 6.8 4.5 4.9 9.4 8.1
90th 10.5 6.3 6.8 12.7 11.5
Day: PWV range          
<2 mm 18th 28th 26th 8th 16th
2–3 mm 17th 22th 20th 12th 14th
3–6 mm 35th 38th 39th 32th 30th
6–10 mm 19th 10th 13th 26th 25th
≥10 mm 11th 2th 2th 22th 15th
Night          
Mean 4.8 3.3 3.3 6.7 5.7
σ 3.7 2.3 2.4 4.4 3.7
N 17921 4340 3977 4751 4853
10th 1.2 0.8 0.8 1.9 1.4
25th 2.1 1.6 1.6 3.1 2.6
50th 3.8 2.8 2.9 5.7 4.7
75th 6.6 4.4 4.5 9.5 7.8
90th 10.2 6.3 6.4 13.1 11.0
Night: PWV range          
<2 mm 23th 33th 32th 11th 17th
2–3 mm 16th 20th 20th 13th 13th
3–6 mm 32th 35th 35th 29th 31th
6–10 mm 18th 10th 11th 25th 25th
≥10 mm 11th 2th 2th 22th 14th
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