Qué es Actris

10 PREGUNTAS Y RESPUESTAS ANTE LA HOJA DE RUTA ESFRI

El fortalecimiento de la parte terrestre del Sistema de Observación de la Tierra para variables atmosféricas clave ha sido señalado sin ambigüedad en los Informes de Evaluación del IPCC y en la estrategia temática de la UE sobre la contaminación del aire. Las variables climáticas clave, no sólo se refieren al CO2 y otros gases de efecto invernadero, sino también respecto a los componentes de vida corta que intervienen en la interacción entre la radiación solar y la atmósfera, los aerosoles y las nubes. Su impacto radiativo y la comprensión de su evolución en las interacciones gas-aerosol-nubes constituyen una de las principales incertidumbres en la predicción de la calidad del aire y el cambio climático. En los últimos 15 años, Europa ha construido una infraestructura excepcional para la coordinación de observaciones de aerosoles, nubes, y gases traza esenciales para una gran comunidad de usuarios con aplicaciones tales como estudios de procesos de los fenómenos físicos de la atmósfera, la validación y evaluación y la mejora de los modelos climáticos y de los modelos de predicción meteorológica y calidad del aire, la validación y mejora de los productos de datos proporcionados por sensores en superficie, el aire y embarcados en aeronaves o en satélites, o asimilación de datos en los modelos numéricos de predicción. La continuación de estas observaciones y de los servicios prestados por esta infraestructura requiere el establecimiento de un marco en el que se organice a largo plazo el apoyo esencial para las actividades de investigación de la comunidad científica atmosférica.

P1 ¿Qué es ACTRIS?

R1: La infraestructura de investigación ACTRIS es la iniciativa pan-europea que consolida las estrategias entre los diferentes socios europeos para la observación de aerosoles, nubes y gases traza. ACTRIS se centra en la realización de observaciones de alta calidad de las nubes y de los contaminantes de vida corta con capacidad de forzamiento climático (SLCPs). Los componentes atmosféricos de corta duración tienen un tiempo de permanencia en la atmósfera de horas a semanas, que los diferencia de los gases de efecto invernadero que tienen largos tiempos de residencia. Los contaminantes de vida corta tienen concentraciones muy variables en el tiempo y en el espacio e intervienen en procesos rápidos o muy rápidos. La actual infraestructura es única en la provisión de variabilidad-4D de gases traza reactivos, nubes y de las propiedades físicas, ópticas y químicas de las especies atmosféricas de vida corta. ACTRIS es una infraestructura distribuida que consta de instalaciones nacionales (estaciones de observación) y de instalaciones centrales (centros de calibración, centros de datos, …), que sirven a una amplia comunidad de usuarios que trabajan en modelos, datos satelitales, y en sistemas de análisis y previsión. Las predicciones atmosféricas de todo tipo utilizan modelos complejos que se apoyan en observaciones. Los datos de observación de alta calidad permiten mejorar los resultados de los modelos predictivos de la atmósfera y aumentar su fiabilidad. Sin medidas en superficie, los sensores satelitales no pueden ser validados con precisión.

P2: ¿Cómo se vincula ACTRIS a las redes europeas e internacionales?

R2: Diferentes redes operan en Europa y en el mundo para producir información sobre los cambios de la composición atmosférica.

• En Europa, el Programa de Monitorización y Evaluación (EMEP) es un programa de base científica y orientación regulatorio basado en el marco del Convenio sobre la Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Gran Distancia (CLRTAP) de cooperación internacional para resolver los problemas de contaminación atmosférica transfronteriza. EMEP coordina las actividades de seguimiento de alrededor de 180 estaciones de medida de Europa e incluye una componente de observación de investigación organizada en los llamados “supersite” EMEP (nivel 2 y nivel 3). Las actividades del nivel 3 tienen una orientación de investigación para mejorar el conocimiento científico de los procesos físico-químicos relevantes en relación a la contaminación del aire en la región y de su control. ACTRIS es el sistema de financiación propuesto para garantizar la sostenibilidad a largo plazo del nivel 3 dentro de las actividades del EMEP, y es fundamental en la armonización de los esfuerzos de nivel 2 que aseguran la calidad y el desarrollo necesario.

• En el mundo, el Global Climate Observing System (GCOS) es un sistema operacional a largo plazo impulsado por los usuarios capaz de asegurar las exhaustivas observaciones necesarias para monitorizar el sistema climático, y detectar su cambio y las causas del mismo. En el dominio atmosférico, Aerosol Robotic Network (AERONET), GRUAN (Global Reference Upper Air Network), NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) y GAW (Global Atmosphere Watch) son cuatro componentes principales de ese sistema. Todas estas redes operan con instrumentación avanzada, y con centros de calibración y de datos, funcionando esencialmente con un régimen de financiación nacional. ACTRIS es el sistema de financiación propuesto para el apoyo a largo plazo del componente europeo que contribuye a AERONET, GRUAN, NDACC y GAW, para las variables climáticas esenciales y relevantes. ACTRIS incluye el apoyo al World Data Center (WDC) y a los World Calibration Centers (WCC) con sede en Europa, y contribuye a la operación de los “supersite” pertenecientes a dichas redes.

ACTRIS proporciona el nivel adecuado de coordinación y compromiso para que la contribución europea al GCOS sea plenamente reconocida.

P3: ¿Que son las instalaciones nacionales ACTRIS?

R3: El cuerpo principal de ACTRIS es una plataforma de observación distribuida, que consta de estaciones de observación ubicadas estratégicamente en diversos regímenes climáticos en Europa y fuera de Europa, y es operado (o co-operado) por los socios de ACTRIS. Muchas estaciones de observación pertenecen a una o varias redes europeas e internacionales, tales como EMEP, NDACC, GRUAN o GAW, y están posiblemente en parte compartidas con otras infraestructuras ambientales, como ICOS, SIOS o ANAEE. Una típica instalación nacional ACTRIS está equipada con instrumentación de última generación para la medición de las variables que rigen y condicionan el balance de la radiación atmosférica sobre Europa. Las mediciones de todos los componentes relevantes se obtiene a través de una combinación de sistemas in situ y de teledetección e incluyen: i) medidas en superficie de aerosoles y gases traza de vida corta; ii) medición de perfiles verticales de aerosoles; iii) mediciones de nubes y precipitación; iv) observaciones de perfiles de gases traza de vida corta; y v) medición de variables meteorológicas y de radiación complementarias. Además de las plataformas de observación, ACTRIS también incluye las plataformas de exploración a nivel nacional. Esta categoría incluye no sólo a los laboratorios, sino también la capacidad para llevar a cabo investigación exploratoria en relación con las plataformas de observación. Las instalaciones nacionales ACTRIS son financiadas esencialmente por los Estados miembros.

P4: ¿Que son las instalaciones centrales ACTRIS?

R4: La producción de observaciones armonizadas, fiables y documentadas en ACTRIS se basa en instalaciones centrales (centros de calibración, centro de datos) que garantizan el cumplimiento de los procedimientos operativos estándar y/o de los protocolos de calidad. Los centros de calibración incluyen los componentes existentes europeos de WDC y WCC de GAW y el componente europeo de la instalación de calibración de AERONET y complementan los centros de calibración que ya operan dentro de otras infraestructuras de investigación (ICOS) o redes (NDACC) en Europa. Los objetivos de calidad están garantizados y cumplen con los estándares internacionales. Cinco centros de calibración se encuentran actualmente en operación en ACTRIS, cada uno organizado como un consorcio con dos o tres nodos (otras instalaciones adicionales (o nodos) pueden completar la actual situación en una etapa posterior):

• Instalaciones para calibración de lidares (nodos: Rumania, Italia, Alemania);

• La instalación de calibración AERONET-Europe para fotómetros solares/ de cielo (nodos: Francia, España);

• El Centro Europeo de Calibración de Aerosoles, que incluye el Centro Mundial de Calibración para Física de Aerosoles del GAW: World Calibration Center for Aerosol Physics (WCC-AP) (nodos: Alemania, Francia y República Checa);

• La instalación europea de calibración para gases reactivos que comprende el Centro Mundial de Calibración para compuestos orgánicos volátiles (WCC-VOC) y para los óxidos de nitrógeno (WCC-NO_x) del GAW (nodos: Alemania, Finlandia, Suiza);

• El servicio de calibración para radares de nubes (nodos: Países Bajos, Reino Unido, Francia).

Los servicios de custodia y almacenamiento de información, incluida la gestión de datos y el trabajo de desarrollo necesario: por ejemplo, la documentación del flujo de trabajo, cuestiones de metadatos, etc., está a cargo de una instalación central especializada, el Centro de Datos ACTRIS (ACTRIS DC). ACTRIS sigue la iniciativa de datos de investigación en abierto de la Comisión Europea. Los datos y productos ACTRIS son interoperables según normas específicas de calidad y gratuidad. El Centro de Datos ACTRIS consiste en instalaciones temáticas con base científica en Noruega, Italia, Finlandia y Francia; y se comparte con EMEP y el Centro Mundial de Datos de la GAW sobre aerosoles (WDCA), y está vinculado al WDC para teledetección de la atmósfera, así como con el Centro de Datos NDACC. La arquitectura del Centro de Datos ACTRIS es compatible con los requerimientos internacionales, tales como el Sistema de información de la OMM-Organización Meteorológica Mundial (WIS) y el Sistema Global de Observación del Clima (GCOS).

P5: ¿Cuál es la historia de ACTRIS?

R5: ACTRIS resulta de un esfuerzo de construcción de más de 15 años soportado por los Estados miembros y la Comisión Europea a través del programa de infraestructuras de investigación. ACTRIS se inició como una Iniciativa Integrada en el año 2011 sustentada en tres colaboraciones de investigación europea preexistentes: EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network, mediante proyectos de EU-FP5 and FP6), EUSAAR (European Supersites for Atmospheric Aerosol Research, proyecto EU-FP6), CREATE (Construction, use and delivery of an European aerosol database, proyecto EU-FP5) y CLOUDnet (que comenzó como un proyecto EU-FP5 para la observación de los perfiles de las nubes), a la que después se añadió una nueva integración de observatorios de gases traza a largo plazo. Las operaciones continuarán como parte de ACTRIS-2 financiado como un nuevo programa de Acción Innovadora (IA) por la Comisión Europea en el marco de H2020. Los componentes de vida corta de NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) serán también incorporados en las infraestructuras de investigación ACTRIS sobre la base de los avances realizados en el programa NORS. Muchos de los observatorios de ACTRIS se situarán junto a sitios EMEP, GAW y GRUAN, y en muchos casos comenzarán las observaciones de forma previa a los proyectos UE mencionados. Además, unas pocas instalaciones, como las grandes cámaras de simulación que han funcionado durante años dentro de los proyectos EUROCHAMP, se proponen como instalaciones nacionales.

Entre los logros de construcción de los últimos 15 años, está la compleja corriente de datos a partir de las observaciones recogidas mediante las operaciones rutinarias de las instalaciones nacionales, su garantía de calidad y su uso en productos de datos de nivel superior que se distribuyen a través del Centro de Datos, con los motores de búsqueda, multi-selección de datos, visualización gráfica de los datos y productos, algunos de ellos en tiempo quasi-real (NRT). La gran calidad de los datos previstos ha facilitado la labor de investigación de una extensa comunidad de usuarios en todo el mundo.

P6: ¿Cómo complementa ACTRIS a otras infraestructuras de investigación?

R6: ACTRIS apoya firmemente la investigación sobre los efectos directos de los aerosoles y la retroalimentación de las nubes al calentamiento global, que constituyen una de las mayores incertidumbres en la predicción del cambio climático. Parte de esta investigación es la interacción entre los gases reactivos, los aerosoles y los hidrometeoros de las nubes, que es fundamental para la comprensión de la evolución de los aerosoles y las nubes. La base observacional para evaluar y comprender estos procesos no está dentro del ámbito de ICOS (Integrated Carbon Observation System) y IAGOS (In-service Aircraft for a Global Observing System), las dos infraestructuras que incluyen un componente atmosférico actualmente en la hoja de ruta de ESFRI. ICOS se centra en la observación del CO₂ y otros gases de efecto invernadero en Europa. IAGOS es una flota comercial de aviones de pasajeros equipados con instrumentación para medir el estado atmosférico a lo largo de las trayectorias fijas de la aeronave. La comprensión de la evolución futura del sistema climático requiere observaciones de las variables de forzamiento del actual cambio climático, tales como gases de efecto invernadero y aerosoles, así como la respuesta del sistema climático a los factores de forzamiento. ACTRIS complementará IAGOS al proporcionar la dimensión espacial y temporal requerida midiendo perfiles verticales de las propiedades físicas de la atmósfera. Varias instalaciones nacionales ACTRIS están co-úbicadas con instalaciones ICOS. La interoperabilidad entre las infraestructuras de investigación es esencial para la comunidad de usuarios. De ello se encarga el proyecto ENVRI^plus, que es un proyecto financiado por la EU para proporcionar soluciones de Infraestructuras de Investigación ambientales comunes para la ciencia y la sociedad, del que ACTRIS, ICOS y IAGOS son socios.

P7: ¿Quién va a utilizar la infraestructura ACTRIS o sus productos y servicios?

R7: La infraestructura producirá datos y productos esenciales para un amplio conjunto de comunidades:

• Comunidad mundial del clima y la calidad del aire;

• Universidades e instituciones de investigación para la formación de investigadores y científicos jóvenes;

• Agencias espaciales para la validación y el desarrollo de nuevas misiones de satélites;

• Redes de observación de seguimiento del cambio y evolución de la composición atmosférica con competencias regulatorias;

• Industrias de sensores para pruebas, prototipos y demostraciones;

• Agencias de calidad del aire para la validación de los modelos de contaminación del aire;

• Predicción numérica del tiempo para la evaluación de modelos;

• Institutos y centros que estudian la interacción de la atmósfera y la biosfera.

ACTRIS es parte del esquema de suministro de datos de Copernicus Atmosphere Service. Como tal, la mejora de los modelos atmosféricos y climáticos se traducirá en mejores previsiones, por ejemplo:

• Los gobiernos (nacionales, regionales y locales) pueden adaptar mejor su política respecto a los escenarios climáticos;

• Instituciones con responsabilidad en la gestión del agua para mejorar sus estrategias de gestión;

• Compañías de seguros para la optimización del análisis riesgo-beneficio;

• Empresas con una estrategia a largo plazo (multidecadal) (por ejemplo, la industria de los alimentos y la energía).

P8: ¿Qué impacto tiene ACTRIS en la innovación y la transferencia de tecnología a las PYME?

R8: Globalmente, la mitigación y la adaptación al cambio climático requieren una capacidad de observación dedicada, lo que lleva a un mercado potencialmente grande, innovador y rentable para la instrumentación de monitorización de nubes, aerosoles y gases. Se espera que las aplicaciones de producción industrial crezcan con el mercado internacional de monitorización de la contaminación del aire, del clima y del tiempo. El potencial de innovación de ACTRIS está bien ilustrado por el gran número de productos y software disponibles actualmente en el mercado alcanzado directamente dentro de las actividades de ACTRIS I3 (proyecto FP7) o en proyectos anteriores relacionados con infraestructuras de investigación (INFRA). Puesto que ACTRIS tiene un papel de liderazgo en la definición de recomendaciones técnicas para futura normalización, se debería reforzar la capacidad de las PYME europeas para responder a la evolución de los protocolos estandarizados para el monitorización de la atmósfera. ACTRIS contribuye a la mejora de los procedimientos normalizados de trabajo y el desarrollo de la normalización a través de procedimientos CEN e ISO. ACTRIS establece la plataforma para el intercambio de experiencia e información con el sector privado para desarrollar aún más el potencial de innovación y de preparación para la transferencia de prototipos de instrumentos en estrecha asociación con empresas privadas que están claramente interesadas ​​en el potencial de la innovación tecnológica presentado por ACTRIS. En general, se espera que la infraestructura de investigación ACTRIS proporcione oportunidades de empleo altamente cualificado en el sector privado.

P9: ¿Qué gobernanza se propone para ACTRIS y cuál sería el coste de la infraestructura de investigación de ACTRIS?

R9: ACTRIS consta de más de 50 instalaciones diferentes a nivel nacional (observación, e instalaciones de exploración) en 21 países y 7 instalaciones centrales a nivel europeo (sedes, centro de datos, 5 centros de calibración) distribuidos en Europa. Hasta ahora, ACTRIS ha sido apoyada a través de proyectos CE con financiación a corto plazo. En marzo de 2015, ACTRIS ha solicitado su inclusión en la hoja de ruta de ESFRI, contando con el apoyo de los países en que la infraestructura esta implementada y se espera que con el proyecto de fase preparatoria financiada por la CE - se iniciará la preparación hacia la gobernanza europea común y una entidad propia (como un modelo legal ERIC - Consorcio de Infraestructura de Investigación Europea). Los pasos hacia ERIC se describen en la Tabla 1.

Los costes de inversión para una nueva instalación totalmente equipada “supersite” gas/aerosol/nubes pueden ascender hasta 20 M €, dependiendo de la instrumentación y la infraestructura de apoyo. ACTRIS, sin embargo, no empieza de cero. Los países europeos ya han invertido más de 270 M € en las instalaciones de investigación tipo ACTRIS en las últimas décadas en lo que van a ser las instalaciones nacionales ACTRIS. El coste anual de funcionamiento de estas instalaciones es de aproximadamente 24 M €. Más allá de esto, existe la necesidad de mejorar algunas instalaciones nacionales para cumplir los objetivos de calidad ACTRIS, que costará de 20 a 25 M € durante la fase de construcción de ACTRIS (años 2015-2019). Aproximadamente el 70% de estos costes ya están garantizados con los compromisos existentes, proyectos aceptados y contribuciones en especies de las organizaciones de investigación. Las instalaciones nacionales de ACTRIS se financiarán al 100% a nivel nacional, tanto durante las fases de construcción como de funcionamiento de ACTRIS.

Se estima que la construcción de las instalaciones centrales de ACTRIS costará 29 M € durante el período 2015 a 2019, de los cuales también el 70% está cubierto por el nivel actual de financiación garantizada. Estos costes incluirán tanto las inversiones en la instrumentación como los costes operativos durante el período de construcción. Una vez ACTRIS sea operacional (en 2020), los costes de operación de las instalaciones centrales de ACTRIS serán de 6 M €/año. Durante la fase de construcción de ACTRIS éstos serán financiados al 100% a nivel nacional por los países de acogida, y durante la fase de explotación de ACTRIS las instalaciones centrales serán financiadas al 80% por el país anfitrión y el 20% por el ERIC de ACTRIS.

P10: ¿Cuál es el valor añadido de ACTRIS?

R10: Asegurando la coordinación pan-europea de ACTRIS a largo plazo, se garantizará en primer lugar el uso rentable y optimizado de los recursos invertidos por los Estados miembros (en particular, las instalaciones centrales) y el nivel adecuado de colaboración, tecnología e intercambio de datos con otras infraestructuras de investigación en el dominio atmosférico. Se mantendrá la ciencia atmosférica Europea en una posición de liderazgo a nivel mundial, y en particular, se acentuará su impacto e implicación en la OMM/GAW y en otras actividades globales. Se van a crear nuevos conocimientos científicos para una mejor comprensión del sistema climático y sus complejos mecanismos de retroalimentación climática-química desde la superficie a la estratosfera. Las características específicas de ACTRIS (estaciones de ámbitos a escalas regionales o globales, sistema de observación multi-instrumental 4-D, alta calidad y normalización, flujo de datos asegurado) son únicos y se utilizarán para apoyar a Copernicus en la realización de los servicios de monitorización atmosférica y los futuros servicios climáticos. ACTRIS complementará el actual panorama de las infraestructuras europeas con un componente crucial que falta en la actualidad.

Para garantizar la infraestructura ACTRIS a largo plazo se necesita ir más allá del estado actual de sus servicios. El paso hacia el uso pre-operacional y operacional en los servicios atmosféricos sólo se puede lograr con infraestructuras de investigación pan-europeas que garanticen la rentabilidad de las inversiones. Son altas las expectativas de que los productos de ACTRIS, una vez asimilados en modelos, mejorarán significativamente los sistemas de predicción, tanto a escala global como a escalas regionales y locales. Una vez implementado, ACTRIS proporcionará a los responsables políticos nuevas herramientas para validar el impacto de las estrategias de regulación o de las políticas de reducción de emisiones mediante la evaluación directa de las tendencias atmosféricas a escalas global/regional/europea. Contribuirá al desarrollo de servicios relacionados con los riesgos naturales y humanos. Estos incluyen por ejemplo, incendios forestales, tormentas de arena, dispersión de las cenizas volcánicas, etc. El papel de las Infraestructuras de Investigación de la Atmósfera durante la crisis volcánica de 2010 en Europa ha sido reconocido a todos los niveles. Desde entonces, ACTRIS ha establecido vínculos operacionales con los organismos de los distintos países para la gestión de crisis atmosféricas.