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AEROSOLES ATMOSFÉRICOS Y ASTROPARTÍCULAS

ifir

Integrantes: Martín Freire, María I Micheletti, Ivan Novara y Rubén Piacentini
 

Selección de sitios de interés astrofísico/astronómico y de ubicación de centrales solares fotovoltaicas

Se analizan las condiciones atmosféricas y de radiación solar, de posible siti5os en la región de los Andes del Centro-Norte de Argentina, para la probable ubicación de observatorios astrofísicos/astronómicos y centrales solares fotovoltaicas, demostrándose la excepcional calidad del cielo de dicha región, en comparación con otros sitios de diferentes regiones del planeta.
 


Aerosoles (material particulado atmosférico) y su relación con el sitio del Observatorio de Pierre Auger de Astropartículas y otras regiones de Argentina

Se investigan los aerosoles, -material particulado en suspensión atmosférica, captados por equipos Lanzoni, Grimm y similares y ubicados en distintos lugares del país (Observatorio Pierre Auger de Astropartículas, San Antonio de los Cobres, Complejo Astronómico El Leoncito, Rosario, Tucumán etc). Además, se emplea información satelital para la detección de los aerosoles en su evolución espacio-temporall y se modeliza dicha evolución con el algoritmo HYSPLIT de cálculo de retrotrayectorias. Se determina la composición elemental y tipo de aerosoles, mediante microscopía electrónica y óptica.

Se destaca el análisis de aerosoles en zonas del Centro y Noroeste de los Andes de Argentina, las cuales presentan notables características de limpidez atmosférica, que las hacen aptas para la observación astronómica/astrofísica y la ubicación de centrales solares fotovoltaicas.
 

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Figura 4. Imágenes representativas del Observatorio Pierre Auger de Astropartículas, ubicado en Malargüe, Prov de Mendoza, detallando la ubicación de los detectores y la llegada de partículas cósmicas. Referencias : https://physics.aps.org/articles/v9/125, http://www.futura- sciences.us/dico/d/physics-pierre-auger-observatory-50003789/

 

La Dra Micheletti lidera el Subtask de Caracterización de Aerosoles en la Colaboración Pierre Auger, de la cual es miembro. El Proyecto Auger (www.auger.org) es un megaproyecto internacional destinado a la detección de rayos cósmicos ultraenergéticos (Figuras 4 superior 9 e inferior). El Observatorio Auger se encuentra emplazado en Malargüe, Provincia de Mendoza. En el sitio de este Observatorio se colectan aerosoles, que son analizados mediante diversas técnicas experimentales avanzadas: gravimetría, PIXE, SEM/EDX. Asimismo, se monitorean de manera continua diversos parámetros de los aerosoles.

En relación a la realización de tesis doctoral en este tema, el Lic en Física Martín M Freire ha trabajado en el Grupo desde el año 2013 como tesista de grado y a partir de 2014 como becario doctoral CONICET, con Tesis a presentar, cuyo título es: Análisis elemental, morfológico y de evolución espacio-temporal de aerosoles atmosféricos sobre Argentina y otras regiones del planeta. En el marco del trabajo de Tesis, se destaca el análisis de aerosoles en zonas del Centro y Noroeste de los Andes de Argentina, las cuales presentan notables características de limpidez atmosférica, que las hacen aptas para la observación astronómica/astrofísica y la ubicación de centrales solares fotovoltaicas. En particular, la zona de Malargüe ha sido elegida para situar el Observatorio Pierre Auger de Astropartículas, del cual el mencionado integrante, así como su Directora la Dra M I Micheletti, son parte de la Colaboración internacional Auger. En el sitio de este Observatorio, se han realizado muchos de los análisis que forman parte de su Tesis.

 

Aerosoles y calidad del aire

Se lleva a cabo la detección de bioaerosoles en cintas, con equipo Lanzoni VPPS 2000, para su análisis con microscopio, de modo de detectar polen y espora, de importancia por su incidencia en alergias.

Se analizan aerosoles en Rosario, en comparación con Córdoba. Proyecto en colaboración con el IMBIV (CONICET – UNCórdoba), siendo la Investigadora Responsable, la Dra. H. Carreras: “Concentración de material particulado y carbono negro en áreas urbanas, industriales y rurales de la Región Centro de Argentina en relación al uso de la tierra. Estimación del riesgo para la salud de la población”. PICT 2018 – 03805.

 

Publicaciones de los últimos años

  1. Della Ceca, L.S.; Micheletti, M.I.; Freire, M.; Garcia, B.; Mancilla, A.; Salum, G.M.; Crinó, E.; Piacentini, R.D.. Solar and Climatic High Performance Factors for the Placement of Solar Power Plants in Argentina Andes Sites - Comparison with African and Asian Sites. Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the ASME, 141(4), 2019.
  2. Freire M. M., Della Ceca L.S., Micheletti M.I., Novara I., Garcia B., Mancilla A., Salum G.M., Crinó E. y Piacentini R.D. Site analysis in the Argentinean Andean region for the placement of astrophysical observatories and solar photovoltaic power plants. The case of the “Leoncito 2” site. Advances in Space Research, 64 (2) 551-566, 2019.
  3. García María E, Lara S. Della Ceca, María I. Micheletti, Rubén D. Piacentini, Mariano Ordano, Nora J. F. Reyes, Sebastián Buedo, and Juan A. González. Satellite and ground atmospheric particulate matter detection over Tucumán city, Argentina, space-time distribution, climatic and seasonal variability. AIMS Environmental Science. 5 (3) 2018.
  4. Micheletti M I, Louedec K, Freire M, Vitale P y Piacentini. Aerosol concentration measurements and correlations with air mass trajectories at the Pierre Auger Observatory European Physical Journal Plus, 132, 245, 2017.
  5. Della Ceca L S, Michelletti M I, Freire M, Garcia B y Piacentini R D. “SO2 and aerosol evolution over the very clear atmosphere at the Argentinean Andes range sites of San Antonio de los Cobres and El Leoncito”. Proccedings paper Second International Electronic Conference on Atmospheric Sciences (ECAS 2017), Sciforum Electronic Conference Series, Section B: Atmospheric Chemistry (16–31 July 2017), Vol. 2, M4153, 2017. Nota: este trabajo fue previsto para ser transformado, de un Proceeding a un artículo de la revista Atmosphere, pero debido a su alto costo, no pudo concretarse.
  6. Della Ceca L S, Michelletti M I y Piacentini R D. “Atmospheric particulate matter variability during 2014 at Buenos Aires city (Argentina) comparing ground-based measurements and satellite data”. Proccedings paper Second International Electronic Conference on Atmospheric Sciences (ECAS 2017), Sciforum Electronic Conference Series, Section B: Atmospheric Chemistry (16–31 July 2017), Vol. 2, M4152, 2017. Nota: este trabajo fue previsto para ser transformado, de un Proceeding a un artículo de la revista Atmosphere, pero debido a su alto costo, no pudo concretarse.
  7. Piacentini, R.D, García, B, Micheletti, M.I, Salum, G, Freire, M, Maya, J, Mancilla, A, Crino,Mandat, D, Pech, M, Bulik, T. Selection of astrophysical/astronomical/solar sites at the Argentina East Andes range taking into account atmospheric components. Advances in Space Research, 57, (12) 2559-2574, 2016.
  8. Piacentini R D and Micheletti M I. “Connections between black carbon (soot) and climate change”. Guest editorial Drying Technology. An International Journal, 34 (9), 1009-1010, 2015. DOI: 10.1080/07373937.2016.1184522.



 

Impacto del Sol y del Medio Interestelar en nuestro planeta

Integrante: Daniel Berdichevsky

Esta línea de investigación está relacionada con las actividades de uno de los integrantes del Grupo, que continua realizando en el Goddard Space Flight Center, NASA, EEUU. La misma consta de dos temas que se describen a continuación:

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Imagen descriptiva de las emisiones solares de partículas (protones y electrones) y efecto de las tormentas solares sobre distintos sistemas terrestres que pueden llegar a ser afectados por dichas emisiones.

 


Estudio del Clima espacial.

Según lo define la NASA, el Clima espacial se refiere a las condiciones en el sol, en el viento solar (emisión de partículas hacia el espacio exterior) y dentro de la magnetosfera, ionosfera y termosfera de la Tierra que pueden influir en el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas tecnológicos espaciales y terrestres y pueden poner en peligro la vida o la salud humana (https://www.nasa.gov/mission_pages/rbsp/science/rbsp-spaceweather.html). Se analizan las inusuales propiedades del magneto-plasma (propiedades magnéticas del estado de la materia cargada eléctricamente) de expulsiones súbitas de masa de la corona del Sol. Se propone la incorporación de estudiantes a este tema de investigación.


Impacto del medio interestelar en la cercanía del Sol.

Se están llevando a cabo mediciones satelitales, las cuales presentan un aspecto interesante de la Física de las propiedades del magneto–plasma, como en el caso de las expulsiones súbitas de masa de la corona del Sol. Se propone la incorporación de estudiantes a este tema de investigación.

 


Publicaciones de los últimos años

  1. Burlaga. L. F., N. F. Ness, D. B. Berdichevsky, L. K. Jian, J. Park, and A. Szabo. Voyager 1, and 2 Observations of a change in the nature of magnetic fluctuations in the VLISM with Increasing Distance from the Heliosphere. The Astronomical Journal, 160 (1), 2020.
  2. Lepping R.P., C.-C. Wu, D. B. Berdichevsky, A. Szabo. Model Fitting of Wind Magnetic Clouds for the Period 2004 – 2006. Solar Physics, 295, Article number: 83, 2020.
  3. Burlaga L.F., N. F. Ness, D. Berdichevsky, L. K. Jian, J. Park, P. Mostafavi, J. D. Richardson. A Magnetic Pressure Front Upstream of the Heliopause and the Heliosheath Magnetic Fields and Plasma, Observed during 2017. The Astrophysical Journal, 877, 31, 2019. doi: 10.3847/1538-4357/ab16f1, 2019.
  4. Burlaga L. F:, N. F. Ness, D. B. Berdichevsky, J. Park, L. K. Jian, A. Szabo, E. C. Stone, J. D. Richardson. Magnetic Field and Energetic Particle Measurements Made by Voyager 2 at and near the Heliopause. Nature Astronomy, 3, 1007, 2019. doi: 10.1038/s41550-019-0920- y, 2019.
  5. Lepping R.P., C.-C. Wu, D. B. Berdichevsky, A. Szabo. Wind Magnetic Clouds for the Period 2013 – 2015: Model Fitting, Types, Associated Shock Waves, and Comparisons to Other Periods. Solar Physics, 293(4), 65, 2018. doi: 10.1007/s11207-018-1273-x.
  6. Wu C. –C., Lepping, R.P., D.B. Berdichevsky, and Kan Liou. A comparison between the geoeffectiveness of north-south and south-north magnetic clouds and an associated prediction. Space Weather, 15, 517–525, 2017. doi:10.1002/2016SW001520.
  7. Lepping, R.P., D.B. Berdichevsky, and C.-C. Wu. Average magnetic field magnitude profiles of Wind magnetic clouds as a function of closest approach to the clouds’ axes and comparison to model. Solar Physics, 292, 27, on-line on Jan, 2017.


Proyectos:

General

  • Título del proyecto: “Aerosoles atmosféricos, radiación solar y cambio climático”
    Investigador responsable: Dra. María Isabel Micheletti
    Período: convocatoria 2017-2019, recientemente asignado.
    Unidad de ejecución: IFIR, Rosario
    Institución de la que depende: CONICET-UNRosario
    Entidad financiadora: CONICET (Código PIP 11220170100903CO)
  • Título del proyecto: “Aerosoles atmosféricos y cambio climático”
    Investigador responsable: Dra. María Isabel Micheletti
    Período: 06/2018 - 06/2022, recientemente asignado
    Unidad de ejecución: IFIR, Rosario
    Institución de la que depende: CONICET-UNRosario

Cooperación Internacional

  • Subsidio de la Unión Europea, Belmont Forum y Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación Sustainable Urbanism Global Iniciative. Nexus Food-Water- Energy. Urbanising in place, realizado en colaboración con Grupos de las ciudades de Bruselas, Londres, Riga y Rosario, 2018-2021. El Grupo Rosario está constituido por Investigadores de IFIR, Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura y Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la UNRosario y por profesionales de la Municipalidad de Rosario. Entidades Financieras: Europe Habitat, Belmont Forum (parte de Europa) y Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación (parte de Argentina).


Actividades de Asesoramiento tecnológico

Se realizaron varios STANs (Servicios Tecnológicos de Alto Nivel) de CONICET, relativos a:
 
  • Disponibilidad de Energía solar en zonas de las Provincias de Mendoza, San Juan y Santa Fe, para la posible instalación de centrales solares fotovoltaicas.
  • Inventario de Gases de Efecto Invernadero, principales responsables del Cambio climático: a) de Empresas de Biocombustibles radicadas en la región cercana a Rosario y b) de la Cámara de Empresas Pymes Regionales Elaboradoras de Biocombustibles.

Se efectúan actividades de dirección de proyectos aprobados por organismos nacionales (CONICET, UNR, etc) e internacionales (Climate Development Knowledgement Network, RUAF Foundation, European Union, Belmont Forum, United Nations Habitat).

Se aporta información producida en tiempo real por el equipo Detector de tormentas intensas (rayos) a Defensa Civil de la Municipalidad de Rosario, quien tiene acceso directo a los datos de dicho equipo. Para ello, se cuenta con la colaboración del Laboratorio de Electrónica del IFIR.

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Figura. Diagrama esquemático del equipo detector de rayos, compuesto por un detector electrostático y un detector de radiación electromagnética producida por la descarga eléctrica.


Se aportan datos de la Estación Meteorológica automática del Grupo a investigadores, profesionales, docentes, alumnos, etc, que lo requieren.
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Imágenes de la Estación meteorológica automática ubicada en la terraza del edificio del Instituto de Física Rosario (izquierda) y del sistema de recepción de datos (derecha).


Se dispone de una mini-central solar fotovoltaica de 1.92 KW de potencia pico, la cual provee energía eléctrica al Centro Científico Tecnológico de CONICET en Rosario, donde se encuentra ubicado el Edificio del Instituto de Física Rosario. Dicha estación se emplea para capacitar alumnos del país y del exterior (4 alumnos de Universidades de Francia), profesionales, becarios e investigadores, para lo cual se cuenta con la importante colaboración del Laboratorio de Electrónica del IFIR.

 
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Imágenes de la mini-central solar fotovoltaica ubicada en la terraza del Instituto de Física Rosario.



Actividades de formación de alumnos de grado y posgrado, becarios e investigadoresActividades de Asesoramiento y colaboración científica

Se realizan direcciones de becarios doctorales y posdoctorales e investigadores de CONICETde otras instituciones.

Se efectúan asesoramientos científicos con el aporte de sugerencias para el desarrollo de investigaciones, a integrantes de diferentes instituciones nacionales (Facultad de Cs Exactas, Ingeniería y Agrimensura de la Universidad Nacional de Rosario, Universidad Nacional de Tucumán, etc) e internacionales (Goodard Space Flight Center/NASA, Universidad Yachay Tech/Ecuador).

Se colabora con investigadores de Europa (Bélgica, Gran Bretaña y Letonia), Estados Unidos (Goddard Space Flight Center/NASA y National Center for Atmospheric Research), Ecuador (Yachay Tech, Universidad del Conocimiento) y la Colaboración internacional del Observatorio Auger de Astropartículas, compuesta por más de 500 investigadores de: Argentina, Australia, Bélgica, Brasil, República Checa, Francia, Alemania, Italia, México, Holanda, Polonia, Portugal, Rumania, Eslovenia, España, Gran Bretaña y Estados Unidos (https://www.auger.org/index.php/about-us).

 


Actividades de extensión

Se realizan diferentes actividades de extensión a diversos organismos nacionales (de Municipalidades, Provincia, Nación) e Internacionales (World Meteorological Organization, United Nations Environment Program, University of Columbia, etc) en temas que desarrolla el Grupo. En particular, se ha propuesto un Sistema múltiple de iluminación por luz LED y lumiducto solar de muy bajo costo (menos de unos dólares por equipo), para los más de 1000 millones de personas en el mundo que no disponen de electricidad (según Naciones Unidas) y por consiguiente de energía limpia y renovable para alimentar fuentes de luz (además de cargar celulares, etc) (Video 1).

Se ha propuesto un curso de entrenamiento en electricidad básica y aplicaciones fotovoltaicas en hogares, orientado a jóvenes en estado de vulnerabilidad (Publicación 1).


Publicación

  1. Piacentini R D et al. “Proposal of an innovative training course on basic electricity and photovoltaic applications in houses, oriented to young people in state of vulnerability”. Aceptado para su publicación por el Sustainable Development Solution Network, University of Columbia, EUA, a ser publicado por dicha Universidad.

 

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Video 1. Explicación del funcionamiento del Sistema múltiple de iluminación por Luz LED y lumiducto solar.