En la Sección de Radiación Solar promovemos la investigación en torno a la radiación solar y su interacción con la atmósfera. Nuestro objetivo es realizar investigación en el campo de los procesos de interacción de la radiación solar dentro y fuera de la atmósfera terrestre, sus componentes, así como sus implicaciones energéticas de conservación y aprovechamiento
Los proyectos más relevantes dentro de las que se desarrollan nuestras investigaciones son:
Proyectos de investigación en aerosoles atmosféricos, radiación, clima y calidad del aire
Responsable Dr. Giovanni Alberto Carabalí Sandoval
1) Aerosoles atmosféricos y radiación solar en regiones tropicales
En este proyecto se cuantificó el efecto de los aerosoles atmosféricos, con énfasis en partículas asociadas a la quema de biomasa, sobre la radiación solar en superficie en regiones tropicales mediante: 1) se integraron observaciones de la Baseline Surface Radiation Network (BSRN) y la Aerosol Robotic Network (AERONET); 2) se analizaron cambios en la radiación global, directa y difusa bajo condiciones de cielo despejado y durante eventos de transporte de humo; 3) se estimaron propiedades ópticas y el forzamiento radiativo de los aerosoles; y 4) se generó evidencia observacional para evaluar modelos atmosféricos, productos satelitales y estimaciones climáticas regionales.
2) Aerosoles urbanos, calidad del aire y propiedades ópticas en ambientes metropolitanos
En este proyecto se estudiaron las partículas atmosféricas presentes en ambientes metropolitanos y su relación con la calidad del aire, la radiación solar y las condiciones meteorológicas locales mediante: 1) se caracterizó la variabilidad temporal de los aerosoles urbanos a partir de observaciones terrestres y datos ambientales; 2) se analizaron propiedades ópticas relevantes para la dispersión y absorción de la radiación solar; 3) se identificaron posibles fuentes de emisión y procesos de transporte local o regional; y 4) se evaluó su influencia sobre la atmósfera, la visibilidad y el balance radiactivo en superficie.
3) Carbono negro y microfísica de aerosoles atmosféricos
En este proyecto se analizaron las propiedades microfísicas del carbono negro y de otras partículas asociadas a combustión, quema de biomasa y emisiones urbanas mediante: 1) se recolectaron y analizaron partículas atmosféricas mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas; 2) se identificaron morfologías, tamaños, composición elemental y estado de mezcla de agregados de hollín, tarballs y partículas internamente mezcladas; 3) se evaluaron procesos de envejecimiento y transformación de las partículas durante su transporte atmosférico; y 4) se interpretó su posible influencia en la absorción de radiación solar, el clima y la calidad ambiental.
Modelación de la radiación solar en sistemas de concentración solar
Responsable Dr. David Riveros Rosas
Se desarrollan modelos físicos y numéricos para la caracterización de la distribución del flujo radiativo en sistemas de concentración solar. El análisis de flujos radiativos concentrados regiones focales permite evaluar la eficiencia óptica, optimizar el diseño geométrico de los concentradores y estimar su desempeño operativo, durabilidad y requerimientos de mantenimiento. De este proyecto se han obtenido la evaluación de superficies reflectivas, errores ópticos de los materiales, así como flujos homogéneos para diferentes geometrías.
Evaluación del recurso solar para diferentes tecnologías de aprovechamiento
Se realiza la caracterización espacio-temporal del recurso solar mediante la integración de modelos numéricos, datos satelitales y mediciones en superficie. Actualmente se han implementado diversos modelos sobre el territorio de México y se ha hecho la evaluación de estos modelos con datos generados por el Servicio Solarimétrico Mexicano del instituto de Geofísica. También se han utilizado datos del Servicio Meteorológico Nacional. El análisis considera la variabilidad climática y orográfica, así como la calidad de los datos, con el fin de evaluar la disponibilidad del recurso en función de los requerimientos específicos de distintas tecnologías de aprovechamiento energético.
Climatología solar
Se estudia la distribución espectral, espacial y temporal de la radiación solar en superficie, considerando sus componentes relevantes para aplicaciones energéticas, ambientales y biológicas. Se analizan variables como la radiación ultravioleta, la radiación fotosintéticamente activa, la radiación infrarroja y la dinámica de la capa de ozono, con el objetivo de comprender su impacto en sistemas naturales y procesos tecnológicos. En particular recientemente se trabajó con el modelo heliosat 2, adaptando el código para las imágenes del satélite GOES13. Con ello se obtuvieron los niveles de radiación solar global y directa sobre todo el país. Esto permite realizar estudios de variabilidad climática, así como la planificación de sistemas de aprovechamiento de la energía solar.
Estudio de Radón-222 “in door” y “out door”
Responsable Dr. Faustino Juárez Sánchez
Se cuantifican concentraciones de radón-222 en ambientes interiores y exteriores como trazador de procesos geofísicos y estructurales. El análisis permite evaluar riesgos a la salud y detectar anomalías asociadas a fallas geológicas o deficiencias en infraestructura.
Extracción y recuperación de metales empleando agro-minería
Se evalúan técnicas de agro-minería para la extracción y recuperación de metales en yacimientos someros y residuos mineros. Este enfoque integra procesos biológicos para la acumulación de metales, permitiendo la recuperación de recursos y la generación de biomasa, con una reducción significativa del impacto ambiental.
Obtención de salmueras de litio y su procesamiento con energía solar
Se investigan procesos de extracción de litio a partir de fuentes minerales, como pegmatitas, mediante la obtención de salmueras y su posterior concentración utilizando energía solar. El enfoque busca desarrollar metodologías sostenibles para la producción de concentrados de litio con bajo impacto ambiental.
Reconstrucción de Irradiancia Solar Total a partir de radiómetros satélitales
Responsable Dr. Víctor Manuel Velasco Herrera
Se desarrolló una para fusionar datos satelitales de irradiancia solar total (TSI) del período 1979-2025, ofreciendo un registro más consistente para el estudio de la variabilidad solar y su influencia en el clima terrestre. La irradiancia solar total, es el flujo radiativo del Sol que llega a la Tierra y es un caso paradigmático, pues constituye el principal forzamiento externo del sistema climático. Disponemos de registros desde finales de los años 70 que permiten estudiar la variabilidad en escalas que van desde días hasta el ciclo solar de 11 años. El proyecto parte de los conjuntos de datos de series compuestas (composites), como el ACRIM, PMOD y RMIB, si bien utilizan observaciones satelitales similares, difieren en sus métodos de calibración y en el tratamiento de los errores sistemáticos.
En la Sección Académica de Radiación Solar ha desarrollado un marco estadístico unificado de las observaciones de todos los radiómetros satelitales. Este modelo considera explícitamente los sesgos sistemáticos, la dispersión de las mediciones y los efectos de degradación de cada instrumento, reduciendo así la propagación de errores y minimizando la subjetividad en la selección de referencias. El resultado que hemos obtenido es la cuarta reconstrucción de la TSI para el periodo 1979 2025, con una coherencia interna mejorada y una caracterización más realista de las incertidumbres. Este avance demuestra que el desarrollo de técnicas de procesamiento y fusión de datos es tan crucial como la propia instrumentación para el progreso de la física espacial.
Estudio de Riesgos Naturales con herramientas numéricas avanzadas
En este proyecto se ha desarrollado trabajo relacionado con el análisis de riesgos naturales desde una perspectiva de ciencias espaciales, variabilidad solar, métodos matemáticos avanzados e inteligencia artificial. Los resultados del proyecto incluyen la relación entre la actividad solar, los rayos cósmicos y fenómenos climáticos de gran escala, así estudios probabilísticos sobre sequías históricas en México, ciclones tropicales, variabilidad de la irradiancia solar total y posibles efectos de eventos solares extremos. En conjunto, su trabajo busca integrar series históricas, observaciones geofísicas y herramientas de análisis de señales para caracterizar fenómenos naturales con potencial impacto social y ambiental.
Estos proyectos de investigación son llevados a cabo por integrantes de la sección de Radiación Solar del Instituto de Geofísica:
- Dr. Víctor Manuel Velasco Herrera
- Dr. Giovanni A. Carabalí Sandoval
- Dr. David Riveros Rosas
- Dr. Faustino Juárez Sánchez
Con el apoyo del Servicio Solarimétrico Mexicano
- M. en I. Adriana E. González Cabrera
- Dr. Roberto Bonifaz Alfonzo
- Mtro. Héctor Raúl Estévez Pérez