PH.D. DISSERTATION / TESIS DOCTORAL

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    PH.D. DISSERTATION / TESIS DOCTORAL

    LIDAR DEPOLARIZATION TECHNIQUE:

    ASSESSMENT OF THE HARDWARE POLARIZING

    SENSITIVITY AND APPLICATIONS

    Author:

    JUAN ANTONIO BRAVO ARANDA

    Universidad de Granada

    Instituto Interuniversitario de

    Investigacin del Sistema Tierra

    en Andaluca

    Grupo Fsica de la Atmsfera

  • Editor: Editorial de la Universidad de GranadaAutor: Juan Antonio Bravo ArandaD.L.: GR 1902-2014ISBN: 978-84-9083-080-2

  • iii

    UNIVERSIDAD DE GRANADA

    DEPARTAMENTO DE FSICA APLICADA GRUPO DE FSICA DE LA ATMSFERA

    TESIS DOCTORAL

    LIDAR DEPOLARIZATION TECHNIQUE: ASSESSMENT OF THE

    HARDWARE POLARIZING SENSITIVITY AND APPLICATIONS

    Tesis presentada por Juan Antonio Bravo Aranda para optar al grado de Doctor. Directores de la Tesis:

    Dr. Francisco Jos Olmo Reyes Catedrtico de la UGR Dep. Fsica Aplicada

    Univ. de Granada

    Dr. Lucas Alados Arboledas Catedrtico de la UGR Dep. Fsica Aplicada

    Univ. de Granada

    Dr. Juan Luis Guerrero Rascado Investigador de la UGR

    Dep. Fsica Aplicada Univ. de Granada

    Granada, abril de 2014

  • v

    El trabajo de investigacin que se expone en la presente memoria, titulado:

    LIDAR DEPOLARIZATION TECHNIQUE: ASSESSMENT OF THE

    HARDWARE POLARIZING SENSITIVITY AND APPLICATIONS, para

    aspirar al grado de Doctor en Fsica que presenta Juan Antonio Bravo Aranda,

    ha sido realizado en la Universidad de Granada gracias a la beca concedida por

    el Ministerio de Educacin Formacin de Profesorado Universitario

    (convocatoria 2009), bajo la direccin de:

    VB los directores:

    Dr. FRANCISCO JOS OLMO REYES

    Dr. LUCAS ALADOS ARBOLEDAS

    Dr. JUAN LUIS GUERRERO RASCADO

    Aspirante a grado de Doctor:

    Ldo. JUAN ANTONIO BRAVO ARANDA

  • vii

    El doctorando Juan Antonio Bravo Aranda y los directores de la tesis Francisco

    Jos Olmo Reyes, Lucas Alados Arboledas y Juan Luis Guerrero Rascado

    garantizamos, al firmar esta tesis doctoral, que el trabajo ha sido realizado por el

    doctorando bajo la direccin de los directores de la tesis y hasta donde nuestro

    conocimiento alcanza, en la realizacin del trabajo, se han respetado los derechos

    de otros autores a ser citados, cuando se han utilizado sus resultados o

    publicaciones.

    Granada, abril de 2014

    Directores de la Tesis:

    Fdo.: Dr. Francisco Jos Olmo Reyes

    Fdo.: Dr. Lucas Alados Arboledas

    Fdo.: Dr. Juan Luis Guerrero Rascado

    Doctorando:

    Juan Antonio Bravo Aranda

  • A mis padres, Juan y Mara,

    por darme la vida,

    y a mi esposa, Mara del Pilar,

    por hacer que merezca la pena vivirla.

  • Agradecimientos/Acknowledgements

    xi

    Teniendo en cuenta la crisis econmica, que me ha acompaado a lo largo del

    doctorado como un desagradable leitmotiv, vendra ms a colacin usar estoy

    en deuda que estoy agradecido. Sin embargo, de tanto deber, terminara

    obligado a declararme en concurso de acreedores y vindome en la tesitura de

    recurrir, como si de un banco de crdito se tratara, al conocido que Dios te lo

    pague. Supongo que este ser el motivo de que la gente en mi situacin sea

    ms partidaria de dar las gracias ntese, a su vez, que gracias procede del

    latn gratia cuya forma de ablativo plural es gratiis que mucho tiene que ver

    con el siempre bienvenido gratis. As pues, entindanse mis agradecimientos

    como una frmula por la que me declaro insolvente ante el incondicional apoyo

    y la abrumadora ayuda que he recibido a lo largo de toda mi vida.

    Atnitos me miraron mis padres cuando les ped un microscopio para mi

    cumpleaos. Supongo que esperaban algo ms acorde con mis 12-13 aos?,

    pero, a pesar del precio ms que considerable y de la rareza de la peticin,

    me lo compraron sin dudarlo. Aquel microscopio se convirti en el ttem por el

    cual supe a ciencia cierta que mis padres me apoyaran siempre. Gracias, pap

    y mam, por darme la vida; no solo sois la causa de que me lata el corazn sino

    la fuerza que me ayuda a cumplir mis sueos.

    Beln, como hermana mayor, he aprendido a ver el mundo con tus ojos

    llenos de optimismo y a disfrutar de cada momento por banal que pareciese,

    gracias a ti soy feliz en casi cualquier circunstancia. Gracias por haber estado

    activamente a mi lado y gracias por seguir estndolo a pesar de la distancia.

    Segn una teora de mi amigo Enrique, la suerte se gasta. Pues bien,

    fundamentndome en esta teora y en que la familia no se escoge, sino que te

    toca, puedo asegurar que yo gast toda la suerte de mi vida en la familia que

    tengo. Gracias por hacer que todo parezca ms fcil a vuestro lado.

  • Agradecimientos/Acknowledgements

    xii

    El camino hacia la lectura de mi tesis doctoral comenz en la escuela

    rural La Gavia, donde mi primera maestra fue mi ta Elvira. Ella me abri los

    ojos al mundo y convirti mi curiosidad en pasin por el conocimiento. Ella me

    ense que esforzarse nunca es en vano y me dio el primer empujn que me ha

    trado hasta aqu. A ella, a mis maestros y profesores y a todo el que ha

    contribuido a mi educacin les agradezco su tiempo y dedicacin. Ojal esta

    tesis les valga como recompensa.

    Mi pasin general por el conocimiento colaps en un entusiasmo

    desbordante por la Fsica. Por ella, me vine a Granada, donde descubr

    autnticas joyas. Adolfo, Anto, Domingo, Jos Antonio, Noe y Yassir. Os

    admiro profundamente. Muchas gracias por vuestra amistad y la incuestionable

    contribucin a mi trabajo. No solo he aprendido de vosotros, sino que me exijo

    cada da ms para poder corresponderos. Anto y Noe, quiero agradeceros,

    especialmente, vuestra ayuda tanto tcnica como artstica para poder hacer

    realidad la cubierta de la tesis.

    Siguiendo con un poco de historia Fue un da a caballo entre la

    primavera y lo que viene siendo el infierno estival granadino, en el que Lucas

    me pregunt:

    Ests interesado en hacer el doctorado?

    Que si estoy interesado?! pens. Llevo desde los 10 aos queriendo

    ser cientfico!.

    Aquel da comenz mi particular sueo hecho realidad. Lucas, por tu

    confianza, dedicacin y amistad, te estar eternamente agradecido.

    Ahora bien, debo reconocer que el inicio de ese sueo fue ms bien una

    pesadilla. Tuve que madurar a salto de mata entre errores de la talla de

    Conserjera de Medio Ambiente y pasos en falso como mi primera

    introduccin cientfica que ms pareca un circunloquio rococ venido a

  • Agradecimientos/Acknowledgements

    xiii

    menos. Si no hubiera sido por la infinita paciencia de mi querido Hassan, nunca

    hubiera seguido adelante. Se vali de mis errores para darme lecciones

    magistrales y nunca me juzg por mis equivocaciones sino por mi esfuerzo. l

    convirti mi miedo al fracaso en valenta. Muchas gracias Hassan por todo lo

    que me has dado sin pedir nada a cambio.

    Tras dos aos de incertidumbre, consegu una beca FPU con la que se

    allan considerablemente el camino para la culminacin de la tesis. Mis

    directores, Lucas, Paco Pepe y Juanlu, no solo me han dirigido el trabajo, sino

    que, acompandome ms all de lo profesional, se han convertido en grandes

    amigos. Siempre os agradecer vuestra compaa, paciencia, ayuda y

    amistad.

    Mi tesis doctoral va de lidar como ya habr observado mi avispado

    lector, un instrumento un tanto complejo que requiere mayor cuidado y mimo

    que un agaporni bajo de nimos. El caso es que detrs de cada figura, dato, test

    o comentario lidariano no slo hay ciencia sino un grupo de amigos

    apostando por un futuro comn. En pocas palabras un trabajo en equipo con

    espritu solidario. Fran, Juanlu, y Mara Jos, muchas gracias por vuestra

    ayuda y apoyo trabajando codo con codo. Gracias por preocuparos por m tanto

    dentro como fuera del trabajo y sobrellevar mis defectos. Si la tesis tuviera

    alma, tendra un pedacito de cada uno de vosotros.

    Grata sorpresa me llev cuando la programacin se convirti en aficin de

    la noche a la maana, lo cual no hubiera sido posible sin Jaime. Si MATLAB

    fuera la Fuerza, Jaime sera mi maestro Jedi. Con l aprend a respirar en

    Matrix y a mantenerme lejos del lado oscuro ante una pantalla llena de errores

    de cdigo. INDRA y LPSS nunca hubieran visto la luz sin el favor

    desinteresado de Jaime. Mucha gracias, Jaime, por ser mi maestro y por las

    horas pasadas ante la ventana de quin sabe cuntas funciones; de ti aprend,

  • Agradecimientos/Acknowledgements

    xiv

    adems, que ser autodidacta significa esfuerzo extra pero tambin una gran

    satisfaccin personal. No puedo hablar de Matrix sin acordarme de Juan

    Alfredo, compaero de ocio y mi salvacin en lo que a la informtica se refiere.

    Siempre he tenido la sospecha de que detrs de la informtica hay algo de

    magia negra, de tal forma que para formatear decentemente un ordenador era

    necesario sacrificar una gallina blanca en luna menguante recitando hacia atrs

    la autobiografa de Bill Gates o, en caso contrario, un pantallazo azul de

    Windows convocara un demonio menor borrando selectivamente los

    archivos por su urgencia, importancia y dificultad de reposicin y en ese orden

    para ms inri. Sin embargo, Juan Alfredo me ense que es ms una cuestin de

    paciencia y de entender que el ordenador no hace lo que se desea, sino lo