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Hoy en día, el deporte se ha convertido en un ejercicio cotidiano de nuestras vidas debido a que hemos tomado consciencia que el deporte significa salud y bienestar físico. En Barcelona, miles de personas disfrutan de entornos exteriores para correr, patinar, andar en bicicleta o simplemente pasear. Dada la geografía y la estructura de la ciudad, diferentes zonas se han establecido como lugares idoneos para la práctica de deporte o sencillamente para realizar un recorrido “verde”. Pero, a pesar de ser consideradas zonas deportivas, realmente no se sabe cuál es la calidad de aire que se respira en estos recorridos. Por eso, seguramente a muchos deportistas les gustaría saber: ¿Cómo es la calidad del aire donde practicas deportes en Barcelona?

Con una nueva iniciativa propuesta por el ICFO, los ciudadanos podrán saber dónde el aire está más limpio de aerosoles. La iniciativa organizada por el ICFO - Instituto de Ciencias Fotónicas busca promover y fomentar el conocimiento sobre las

propiedades y comportamiento de los aerosoles y sus efectos en el medio ambiente, con el objetivo de hacer partícipes a los ciudadanos en un experimento científico utilizando simplemente un móvil y luz. El experimento científico utiliza la fotónica para medir la concentración de aerosoles en la atmósfera utilizando un dispositivo basado en la tecnología de iSPEX.

Para ello, ICFO coordina en Barcelona un experimento en Septiembre que se realizará a nivel europeo en diez ciudades importantes, como parte del proyecto LIGHT2015. Con esta iniciativa, ICFO está lanzando una campaña ciudadana con el fin de acercar la ciencia a la ciudadanía mediante un experimento en donde todo el mundo pueda participar de manera muy fácil y sencilla.

PRACTIQUES L’AIRE LLIURE A BCN?

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PRACTIQUES L’AIRE LLIURE?BCN 2015Esta iniciativa está siendo coordinada por el ICFO - Instituto de Ciencias Fotónicas, con la colaboración del CREAL - el Centre de Recerca en Epidemiologia Ambiental e incluida dentro de la Oficina de Ciencia Ciudadana del BCNlab quienes ayudarán con la difusión del evento así como la participación activa en la toma de datos co-coordinando algunos de los puntos de observación.

El primer experimento utilizando iSPEX se llevó acabo en el año 2013 en los Países Bajos, donde se emplearon miles de moviles y dispositivos complementarios para obtener 6,000 mediciones. El experimento fue todo un éxito.

Este año y en celebración del Año Internacional de la Luz 2015, el proyecto iSPEX se extenderá y ampliará a escala europea mediante el proyecto LIGHT2015, un proyecto divulgativo dedicado a promover, a nivel europeo, la importancia de la fotónica entre los jóvenes, empresarios y el público en general.

Con este experimento, el ICFO, en colaboración con CREAL y BCNlab, busca plantear los siguientes objetivos:

• Por un día, convertir a los ciudadanos en científicos, y su móvil, en su laboratorio. La mayoría de los ciudadanos posee un móvil y con una simple aplicación gratuita descargable pueden experimentar lo que es ser un científico.

• El experimento servirá como nueva fuente de datos científicos útiles.

• El evento fomentará la participación de los ciudadanos en actividades de investigación.

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ALCANCE DEL PROYECTO

Además del experimento a realizarse en Barcelona, en esta ocasión, 10 ciudades de toda Europa se han sumado para participar en este experimento de ciencia ciudadana, con el fin de lograr crear un mapa ambiental a nivel europeo.

Las ciudades que realizarán el experimento durante el período de medición de aerosoles son:

• Londres, Edimburgo (o Glasgow)

• Milan, Roma

• Atenas

• Barcelona

• París

• Manchester

• Berlín

• Copenhague

• Belgrado

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DÓNDE CUÁNDO QUIÉNES

CAMPAÑA DE PARTICIPACIÓN

Para poder llevar a cabo el experimento en Barcelona y conseguir que la mayor cantidad de personas se apunten en esta participación ciudadana, se ha decidido plantear la siguiente pregunta:

PRACTIQUES L’AIRE LLIURE A BARCELONA?

Con el fin de buscar una respuesta a esta pregunta, el ICFO ha lanzado la campaña buscando máximizar el “Dónde”, el “Cuándo” y el “Quiénes”.

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DÓNDE

Se han elegido 4 Puntos de Observación en acuerdo con las zonas en la ciudad donde asíduamente se practican deportes al aire libre:

• Collserola

• Diagonal

• Barceloneta

• Montjuïc

Para aquellos ciudadanos que deseen ser parte de este experimento de participación ciudadana, el ICFO junto con las entidades colaboradoras, dispondrá de 4 stands repartidos en estos puntos de observación para medir la concentración de aerosoles y determinar si estas zonas de la ciudad son o no las ideales para practicar deportes.

Además, diversas escuelas, localizadas cerca de estos puntos de observación, participarán del proyecto, no solo ayudando en la toma de mediciones para aumentar el número de datos estadísticos a analizar, sino también para aprender sobre conceptos de física, química y ciencias ambientales, entre otros.

El experimento se realizará desde

el 14 de Septiembre al 15 de Octubre

Las mediciones deben hacerse en dos franjas horarias determinadas con el fin de poder realizar una comparación con los datos obtenidos vía satélite.

Horarios del Experimento en los Puntos de Observación de partcipación ciudadana:

• Domingos -Mañanas: 11-13hs (Aprox)

• Miercóles -Tardes: 17-19hs (Aprox)

CUÁNDO

Figura: Puntos de Observación

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QUIÉNES

Con el fin de lograr una máxima participación, se ha decidido dirigir el experimento hacia dos audiencias determinadas:

1. Participación Ciudadana Los cuatro puntos de observación estarán localizados en:

* Collserola

* Montjuic

* Barceloneta

* Diagonal

• Habrá voluntarios científicos en cada Punto de Observación como personal de soporte para la realización de las mediciones y el funcionamiento correcto de los dispositivos complementarios a los iphones.

• Cada Punto de Observación dispondrá de dispositivos complementarios (add-ons) que la gente podra utilizar para la toma de la medición y su posterior devolución a los voluntarios.

• Cada Punto de Observación dispondrá de una cantidad de souvenirs para entregar a los participantes como un recuerdo del experimento. Este souvenir muy posiblemente sea unas gafas de difracción.

• Cada iphone disponible deberá descargar la aplicación iSPEX desde el App Store

• Se hará un registro online aunque se espera que muchos de los participantes se acerquen de forma espontánea al Punto de Observación y realicen el experimento.

• Se invitará a que las personas intenten participar la mayor cantidad de veces posibles. Si se inscriben y participan, como mínimo, en

4 franjas de medición, se les obsequiará el dispositivo complementario, valorado en 30 Euros.

2. Escuelas• Las mediciones se llevarán a cabo en diferentes escuelas en la ciudad, tales como AULA Escola Europea, Jesuites Casp, Quatre Cantons, Escola Virolai. La toma de datos se hará durante la semana, tanto a la mañana como a la tarde (en medida de que sea posible), desde el 14 de Septiembre al 15 de Octubre. Si las condiciones meteorológicas lo permiten, se harán mediciones periódicas utilizando al menos 50 iphones diferentes para poder obtener resultados fiables. Los alumnos tendrán acceso a valores numéricos de sus mediciones de manera inmediata para poder hacer sus propios proyectos y estudios.

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Con los datos obtenidos de todos los puntos de medición diferentes, se construirá un mapa de la contaminación ambiental en las ciudades europeas que han participado del experimento.

El mapa mostrará una primera aproximación de la concentración de aerosoles en términos del Espesor Óptico del Aerosol (AOT).

El mapa AOT con los datos recogidos iSPEX estará a libre disposición. Para poder generar este mapa, se necesita procesar y analizar los datos obtenidos de todos los dispositivos que hayan hecho las mediciones. Por esa razón:

• El mapa parcial se podrá obtener a tiempo real, sin embargo el mapa entero no se mostrará en tiempo real

• El mapa final se publicará a finales de año en la web

• Los datos estarán disponibles de forma gratuita

RESULTADOS DEL EXPERIMENTO

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iSPEX es un proyecto científico que tiene como objetivo medir los aerosoles en la atmósfera. Basado en el Espectropolarímetro de Exploración Planetaria (SPEX), iSPEX ha sido creado y fabricado por la Universidad de Leiden.

Los aerosoles resultan tener un enorme impacto en nuestras vidas, sin que seamos conscientes. Estas pequeñas partículas afectan a nuestra salud, hacen que los aviones no puedan despegar cuando hay cenizas volcánicas (hasta ahora invisibles) en la atmósfera, o, incluso, conforman lo gran desconocido en nuestro conocimiento sobre el cambio climático. A pesar de saber muchas cosas sobre ellos, hay mucho más por aprender de los aerosoles y sus efectos en el medio ambiente.

El objetivo del proyecto iSPEX es medir la densidad del polvo fino o las partículas de polvo, la distribución de tamaños, y una indicación aproximada de la composición química de las partículas sobre la base de la determinación del índice de refracción complejo. Las últimas cantidades son importantes para estudios de salud referentes a partículas finas. Los resultados de las mediciones iSPEX no proporcionan medidas que puedan ser aplicadas por las normativas oficiales o legales. iSPEX sólo funciona correctamente para un cielo azul sin nubes.

iSPEX es una tecnología espacial comprimida en un dispositivo que se adhiere a un smartphone que busca complementar datos obtenidos de satélites asi como completar regiones donde otros instrumentos científicos tengan poco o cero alcance. Con solo añadir un complemento a un iPhone, es posible utilizar este dispositivo cotidiano como instrumento científico con el fin de medir la cantidad y tipología de estas pequeñas partículas en suspensión en el aire.

QUE ÉS iSPEX

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QUÉ ES UN AEROSOL

Un aerosol es cualquier partícula que se encuentra en suspensión en el aire (o ambiente), y que no se encuentra en estado gaseoso, tales como las moléculas de aire compuestas por oxígeno o nitrógeno. Son partículas de polvo en estado sólido o líquido, lo suficientemente pequeñas como para no caer inmediatamente. El origen y la composición de estas partículas pueden variar considerablemente. Pueden proceder del polen o las esporas de plantas y hongos flotantes, del humo y hollín industrial o incluso de la sal y las gotas de agua de mar. El tamaño de las partículas puede ser desde 0,002 µm a más de 100 µm, esto es, desde unas pocas moléculas hasta el tamaño en el que dichas partículas no pueden permanecer suspendidas en el gas al menos durante unas horas.

Los efectos que pueden causar estas partículas sobre el medio ambiente van desde cambios en el clima local, reducción de la visibilidad de

los aviones, efecto invernadero sobre ciudades, cambios en la capa de ozono debido a los CFCs (clorofluorocarburos) y por ende el aumento de fenómenos meteorológicos extremos.

Los efectos sobre la salud debido a la inhalación de partículas en suspensión han sido ampliamente estudiados en animales y en el ser humano. Algunos de estos efectos son:

– asma,

– cáncer de pulmón,

– problemas cardiovasculares,

– muerte prematura

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Con iSPEX no sólo se mide el polvo fino en la vecindad cercana al suelo, sino también a alturas más elevadas de la atmósfera. Aunque las mediciones iSPEX son relevantes para el aire que respiramos, sólo se pueden determinar con la ayuda de medidas adicionales y / o simulaciones numéricas.

Las mediciones individuales de iSPEX han de promediarse sobre aproximadamente 50 mediciones para obtener valores fiables. Los datos obtenidos durante el proyecto iSPEX serán utilizados para la investigación científica. Todos los resultados científicos obtenidos a través de smartphones serán considerados anónimos (no tendrán autoría) para su análisis y publicación.

La luz del sol es luz no polarizada y por ende, no tiene dirección preferida de polarización. Esta dirección preferida surge cuando la trayectoria de la luz se ve alterada cuando es dispersada por una molécula. Por ello, el cielo azul está fuertemente polarizado y el grado de polarización lineal depende en gran medida del tamaño y la composición química de la partícula que actúa de dispersor. De esta manera, las diferentes partículas en la atmosfera dejan una huella única en el espectro así como en la polarización de la luz dispersada.

Realizando un análisis de la medición de este espectro, así como la polarización de la luz solar dispersada en diferentes ángulos, se puede determinar de forma completa las propiedades de las partículas de polvo en suspensión: densidad de número, la distribución de tamaños y la composición química de los aerosoles.

CÓMO FUNCIONA iSPEX

iSPEX: First Results of Aerosols Measured by Smartphones in The Netherlands

A. Apituley1, representing the iSPEX team2

1Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), De Bilt, The Netherlands2NOVA, SRON, RIVM, TU-Delft, University Leiden

Keywords: aerosol characterisation, aerosol instrumentation, citizen science, smartphone, spectropolarimetry, air qualitynetwork

Presenting author email: apituley@knmi.nl

Introduction

An increasing number of people carry a smartphone withinternet connection, a camera and considerable comput-ing power in their pocket. iSPEX, a spectropolarimetricadd-on with complementary App makes use of this oppor-tunity, and instantly turns a smartphone into a scientificinstrument to measure dust and other aerosols in our at-mosphere. A measurement involves scanning the blue sky(Fig.1a), which yields the angular behavior of the degreeof linear polarisation as a function of wavelength, whichmay be interpreted in terms of size, shape and chemicalcomposition of the aerosols in the sky. The measurementsare automatically tagged with location and pointing infor-mation, and submitted to a central database where theywill be interpreted. Together with observations from otherusers at random locations (Fig.1b), the data are compiledinto a map. Through crowd sourcing, the general publicwill thus be able to contribute to a better assessment of thepresence of different types of aerosols in the atmosphere.

iSPEX technology

iSPEX is based on SPEX technology (Snik, 2009). SPEX(Spectropolarimeter for Planetary Exploration) providesmulti-angle, multi-wavelength measurements of the inten-sity and polarization of sunlight scattered by aerosols inplanetary atmospheres. A ground-based SPEX-like in-strument was recently deployed at CESAR, the CabauwExperimental Site for Atmospheric Research, which alsohosts a comprehensive suite of aerosol measurementequipment (Russchenberg, 2005). A single smartphoneiSPEX spectropolarimeter is less accurate than its SPEXcounterpart at the aerological site, but we expect that anensemble of simultaneous measurements suppresses er-rors through averaging.

iSPEX measurement day

We1 are organising a national iSPEX measurement day inthe spring or summer of 2013 and will distribute 10,000iSPEX units throughout the Netherlands. An iSPEX userthat performs a valid measurement with the assistance ofthe App will be presented with a qualitative feedback ofthe local presence of aerosols. The full dataset is transmit-ted to the central database for off-line analysis.

By analyzing not only the measured results, but –

just as importantly – the motivation of the general publicto participate, we learn about the possibilities to create atotally new kind of air quality measurement network. Sucha network of smartphone users has the potential both forglobal coverage and for detecting localised effects.

At the conference we will present a first look on theresults of the measurement day, and demonstrate iSPEX.We hope to convince you that iSPEX is not only a greatoutreach tool to engage the public in issues pertaining toatmospheric aerosols, but that it may also contribute to thesolution of several urgent societal and scientific problems.

(a) A schematic of an iSPEX participant measuring the scatteredsunlight.

(b) On the iSPEX measurement day, many participants will sub-mit data from various locations to the central processing facility.

Figure 1: iSPEX measurement day schematics.

Snik, F., Karalidi, T., Keller, C.U.. Spectral modulation for full linearpolarimetry. Appl. Opt., 48(7):1337–1346, 2009.

Russchenberg, H.W.J., et al.. Ground-Based Atmospheric Remote Sens-ing in the Netherlands: European Outlook. IEICE Trans.Comm., E88-B(6):2252–2258, 2005.

1 The iSPEX team consists of the following people: UL: F. Snik, C. Keller, R. Heinsbroek, G. van Harten, S. Heikamp, J. de Boer, E. Zeegers, L.Einarsen, SRON: J. Rietjens, O. Hasekamp, M. Smit, A. di Noia, KNMI: A. Apituley, B. Mijling, E. Hendriks, P. Stammes, RIVM: H. Volten, J. Vonk,S. Berkhout, M. Haaima, R. van der Hoff, TUD: D. Stam, NOVA: R. Navarro, NOVA/UL: F. Bettonvil

COMO OBTENER MEDICIONES FIABLES

EL CIELO DEBE ESTAR AZUL LIBRE DE NUBES.

PODER VISUALIZAR EL ZENITH Y EL HORIZONTE.

EL SOL DEBE ENCONTRARSE A NUESTRAS ESPALDAS A LA HORA DE MEDIR PARA EVITAR INCIDENCIAS DIRECTAS DE LA RADIACIÓN SOLAR.

SE DEBEN PODER MEDIR VARIOS PARCHES EN EL CIELO Y EN DIFERENTES ANGULOS.

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Cada unidad iSPEX genera una medida mediante el uso del dispositivo complementario al iphone y la aplicación descargable desde la App Store. Una medida consiste en apuntar el iphone (con el dispositivo colocado) al horizonte y realizar un recorrido hasta que el iphone esté apuntando hacia arriba, al zenith. Al llegar al zenith, la aplicación automáticamente indica la finalización de la toma de datos. La aplicación registra los espectros y produce información sobre la polarización, monitoriza la ubicación geográfica del teléfono y su grado de inclinación durante la medición.

Todas las medidas obtenidas se envían a una base de datos central, donde se interpretan y se combinan para generar un mapa de parámetros sobre los aerosoles.

Con la obtención de medidas hechas de muchas unidades iSPEX sobre la ciudad de Barcelona, se podrá crear un mapa local que podrá proporcionar información relevante sobre los aerosoles que se encuentran en el medio ambiente.

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Para cualquier consulta, contactar con:

Alina Hirschmann

Departamento de Comunicación en ICFO

Tel.: +34 93 554 2246

E-mail: alina.hirschmann@icfo.es