Summary
Målet med metodene som presenteres her er å måle aerosol optiske tykkelsen av atmosfæren. Sol fotometer peker mot solen, og den største spennings avlesningen som er oppnådd på et innebygd digitalt voltmeter, registreres. Atmosfæriske målinger som Barometrisk trykk og relativ luftfuktighet utføres også.
Abstract
Her beskriver vi måling av aerosol optisk tykkelse ved hjelp av GLOBE håndholdte sol fotometer. Aerosol optisk tykkelse (AOT) ble målt ved Xavier University of Louisiana (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W og 3 m over havet). Målingene ble gjort ved to forskjellige bølgelengder, 505 NM og 625 NM. AOT-målinger ble gjort 6 ganger om dagen (7 AM, 9 AM, 11 AM, solenergi formiddag, 3 PM og 5 PM). Dataene som vises i dette dokumentet, er de månedlige gjennomsnitt AOT-verdiene som tas ved solenergi formiddag. Under hver målingstid; minst fem verdier av sollys spenning v og Dark spenning vDark er tatt for hver kanal. Gjennomsnittet for disse fem målingene tas som gjennomsnittet for målings tiden. Andre meteorologiske data som temperatur, overflate trykk, nedbør og relativ fuktighet måles også samtidig. Hele protokollen er fullført innen et tidsrom på 10 – 15 min. De målte AOT-verdiene ved 505 NM og 625 NM brukes deretter til å ekstrapolere AOT-verdiene for bølgelengder 667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM. De målte og ekstrapolert AOT-verdiene ble deretter sammenlignet med verdier fra nærmeste AERONET-stasjon på Wave CIS-området 6 (AERONET, 28,87 ° N, 90,48 ° W og 33 m over havet), som er omtrent 96 km sør for XULA. I denne studien vi spores den årlige og daglige variasjoner av AOT for en 12 måneders periode fra september 2017 til august 2018. Vi sammenlignet også AOT-data fra to uavhengig kalibrert GLOBE håndholdt sol photometers på XULA nettsted. Dataene viser at de to instrumentene er i god enighet.
Introduction
Atmosfæriske aerosoler er minutt faste og flytende partikler (alt fra submikron til millimeter størrelse) suspendert i luften. Noen aerosoler produseres gjennom menneskelig aktivitet og andre er produsert av naturlige prosesser1,2,3,4. Aerosoler i atmosfæren reduserer mengden av solenergi når jordens overflate ved spredning eller absorberende lys og termisk stråling fra solen. Mengden av aerosol i atmosfæren varierer betydelig med sted og tid. Det er sesongmessige og årlige endringer i tillegg til episodisk endringer på grunn av hendelser som store støvstormer, ville branner eller vulkanutbrudd5,6,7,8.
Virkningen av aerosoler på klimaet og på folkehelsen er blant de dominerende temaene i dagens miljø forskning. Aerosoler påvirker været ved spredning eller absorberende lys og termisk stråling fra solen og ved å opptre som kondens kjerner i dannelsen av skyer. Aerosoler spiller også en rolle i spredningen av patogener i luften, og de kan forårsake eller forbedre luftveiene og hjerte-og karsykdommer. Aerosol optisk tykkelse (AOT) er et mål på hvor mye sollys som absorberes eller spres av disse aerosoler. Det finnes flere bakke BAS ert metoder for overvåking av AOT9,10,11. Det bredest av det begrunnelse-basert AOT avlytting system er det aerosol Robotic nettverk (AERONET) prosjekt. AERONET er et nettverk av over 400 overvåking stasjoner spredt over hele verden12,13. Til tross for dette store antallet overvåking stasjoner, er det fortsatt store hull over hele verden som ikke overvåkes for AOT. Som et eksempel, den nærmeste AERONET stasjon fra vår studie nettstedet er ca 90 km unna. Dette papiret beskriver bruken av en bærbar håndholdt sol fotometer som kan brukes til å bygge bro over hullene mellom AERONET overvåking stasjoner. Den bærbare håndholdte Søn fotometer er et ideelt instrument for bruk av studenter over hele verden i et globalt aerosol Overvåkingsnettverk14,15. Den globale læring og observasjoner til fordel for miljøet (Globe) program gir en plattform for et slikt nettverk, gjennom tusenvis av skoler i alle 50 statene i USA og i nesten 120 andre land16,17 . Den primære ideen om GLOBE programmet er å bruke studenter over hele verden for å gi vitenskapelig verdifulle målinger av miljømessige parametre ved hjelp av billig utstyr. Med riktig veiledning, studenter og andre ikke-spesialist kan danne nettverk av håndholdte Søn photometers å fylle hullene mellom AERONET overvåking stasjoner. Den største fordelen med den håndholdte sol fotometer er at det kan tas til selv de fjerneste delene av verden. AOT-målinger med andre små og transportable instrumenter har blitt brukt tidligere til å gjennomføre forskningsstudier i fjerntliggende og vanskelig tilgjengelig områder17,18
Hovedmålet med denne studien er å bruke GLOBE håndholdte Søn photometers å spore den årlige, daglige og hourly variant av AOT på vår XULA studiestedet og sammenligne med målinger fra en nærliggende AERONET stasjon. Denne utredningen presenterer data for en 12 måneders periode fra september 2017 til august 2018. Dette er den aller første AOT registrert for XULA området. The GLOBE Søn fotometer måler AOT på to bølgelengder, 505 NM og 625 NM. Den AERONET området på Wave CIS site 6 måler AOT på 15 forskjellige bølgelengder. For sammenligningen vår fokuserte vi på disse 4 bølgelengdene, 667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM. Vi valgte disse fordi de er de 4 AERONET bølgelengder nærmest til GLOBE Søn fotometer bølgelengder. For å gjøre sammenligningen ekstrapolert vi AOT-verdier ved disse bølgelengdene for XULA-området.
Målinger av AOT gjøres hver dag når værforholdene tillater det. Målinger som er gjort når det er Cirrus skyer i nærheten av solen er utelukket i analysen. Tabell 1 viser antall dager i hver måned som vi hadde helt klar himmel. Alt i alt var omtrent 47% av dataene som ble tatt ekskludert.
| Måned | September | Oktober | November | Desember | Januar | Februar | Mar | April | Kan | Juni | Juli | August |
| Antall dager | 18 | 20 | 16 | 15 | 15 | 15 | 16 | 15 | 18 | 15 | 15 | 16 |
Tabell 1: AOT-målinger ble gjort 6 ganger om dagen (7:00 am, 9 am, 11 am, solenergi formiddag, 3 am og 5 am). Dataene som vises på tomter er den månedlige gjennomsnittlige AOT verdier tatt ved solenergi formiddag. Under hver målingstid; minst fem verdier av sollys spenning v og Dark spenning vDark er tatt for hver kanal. Gjennomsnittet for disse fem målingene tas som gjennomsnittet for målings tiden. Feilen i disse målingene er beregnet som standardavvik for disse fem målingene. AOT-verdier hentes ved hjelp av ligningen vist under16:
V0 er kalibreringen konstant av solen fotometer, R er jorden-Søn avstand i astronomiske enheter, VDark er den mørke spenningen registreres når lyset er blokkert fra passerer gjennom hullet på den øverste braketten på Søn fotometer, V er sollyset spenning innspilt fra solen fotometer når lyset passerer gjennom hullet på den øverste braketten, representerer enR demping av lys på grunn av Rayleigh spredning, p og p0 er målt og standard atmosfærisk trykk, henholdsvis, og m er den relative luftmassen. Den relative luftmassen er beregnet ut fra data fra National Oceanic and atmosfæriske Administration (NOAA). Andre meteorologiske data som temperatur, nedbør og relativ luftfuktighet måles også samtidig. Ligning 1 som gitt ovenfor inkluderer bidrag av optisk tykkelse fra ozon. Effekten av ozon på AOT-verdier beregnes basert på tabell verdier av ozon absorpsjons koeffisienten og antakelser om ozon beløpet i atmosfæren19. Bucholtz har produsert tabell verdier av enR basert på standard atmosfærer. For 505 NM kanal aR ≈ 0,13813 og for 625 NM kanalen er det ~ 0,05793.
Dataene som presenteres her, representerer et eksempel på hvordan grupper av studenter kan organiseres for å ta lange og vedvarende AOT-målinger. I denne studien, to student lag brukte to uavhengig kalibrert GLOBE håndholdte Søn photometers å spore den årlige, daglige og hourly variasjon av aerosol optiske tykkelsen av atmosfæren på vår XULA studiestedet. De to Globe Søn photometers brukt i denne undersøkelsen ble kjøpt fra IESRE (Institute for Earth Science Research and Education, en hadde serienummer RG8-989 og den andre hadde serienummer RG8-990). Før dataene fra de to instrumentene kunne kombineres, ble det utført en regresjonsanalyse for å fastslå avtalen
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. fotometer drift
Merk: Disse protokollene gjøres best av to personer som arbeider sammen. En person holder og justerer solen fotometer mens den andre personen posten målingene.
- Mål lengdegrad og breddegrad for området ved hjelp av GPS. På stedet, er det første trinnet for å aktivere GPS ved å velge sensor oppsett fra sensor menyen og velg GPS. Når GPS har fått nok satellitter, vil breddegrad og lengdegradverdier vises. Når verdiene er vist trykk samle inn data og trykk lagre.
- Pass på at solen fotometer fungerer bra. En riktig kalibrert Søn fotometer bør produsere en stabil spenning på ~ 0,03 V innendørs og opp til 5 V når lyset er rettet på detektoren. Voltmeter på Globe Søn fotometer er innebygd på sola fotometer
- Ta opp lufttemperaturen. Hvis du bruker en alkohol i glass termometer, gi termometeret 3-5 min for å justere til utvendig temperatur før innspillingen av stabil lesing. Hvis du bruker sol fotometer er innebygd termometer, vri Dreiebryteren til T og registrere spenningen lesing på voltmeter. Spennings avlesningen multiplisert med 100 vil gi lufttemperaturen i grader Celsius på det tidspunktet.
- Sett Dreiebryteren til solens fotometer grønne kanal.
- Har en person justere solen fotometer slik at lyset passerer gjennom hullet på den øverste braketten produserer et sollys sted sentrert over den fargede prikken på kranklager. For best resultat, bruk en bord og en stol. Personen samkjøre solen fotometer bør sitte på stolen og resten hans/hennes armer på bordet for å få en jevn lesing.
- Har den andre personen posten lesing på voltmeter. Sørg for at sol stedet er stabilt på prikken før du tar en måling. Hvis spennings avlesning varierer, registrerer du bare den maksimale verdien som vises.
- Registrere klokkeslettet da lesingen ble utført. Tiden må tas opp til nærmeste 30 s. En digital klokke tjener dette formålet bedre enn en analog en.
- Få den mørke spenningen. Har personen sitter ned holde sola fotometer justert til solen med den ene hånden og deretter dekke hullet på den øverste braketten med en finger fra den andre hånden. Den andre personen vil registrere spenningen lesing.
- Sett Dreiebryteren på den røde kanalen og gjenta trinn 1.4 – 1.7.
- Gjenta trinn 1.4 – 1,8 fire ganger til for å få fem spennings avlesninger for den grønne kanalen og fem spenning avlesninger for den røde kanalen
- Mål lufttemperaturen igjen som i trinn 1,2.
2. samling av metadata
-
Bruk Globe Cloud Chart for å observere og registrere skyene nær solen. Dette gjøres ved å se inn i himmelen og sjekke av observerte funksjoner fra GLOBE Cloud Chart (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). Synlige Cirrus skyer er enkle å observere på grunn av deres karakteristiske tynne pistrete tråder. Usynlige Cirrus skyer er avledet hvis sollys spenning lesing på en tilsynelatende klar dag er mindre enn 0,5 V.
- Bruk en hygrometer til å måle og registrere den relative luftfuktigheten: Hold hygrometer med en forlenget arm vekk fra kroppen, la den være i luften i ca 3 minutter, og deretter ta den tørre pæren lese først etterfulgt av våt pære lesing. Finn forskjellen i de to målingene og bruk den relative fuktigheten diagrammet for å etablere den relative fuktigheten
- Bruk et Barometer for å måle og registrere atmosfærisk trykk.
- Beregn AOT ved å koble de målte verdiene og konstantene til Formel 1 angitt ovenfor.
3. temperaturregulering
Merk: Den elektronikk av sol fotometer er følsomme for temperatur. For optimal ytelse, anbefales følgende trinn.
- Hvis utenfor temperaturen er mer enn 5 grader under romtemperatur, holde solen fotometer innpakket i termisk skum når den ikke er i bruk.
- Når du tar målinger i løpet av de varme sommermånedene, må du holde solen fotometer i skyggen når den ikke er i bruk.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
GLOBE Søn fotometer måler AOT på λ = 505 NM og λ = 625 NM. Den AERONET området på Wave CIS site 6 måler AOT på 15 forskjellige bølgelengder. For vår sammenligning fokuserte vi på disse 4 bølgelengdene til AERONET-nettstedet: 667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM. For å gjøre en sammenligning mellom de to stasjonene, ekstrapolert vi AOT på 667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM for XULA området. Dette gjøres ved hjelp av XULA områdets Angstrom koeffisienter. For et gitt nettsted og instrument, den optiske tykkelsen τ, bølgelengden λ, og den atmosfæriske turbiditet koeffisient β er koblet gjennom Angstrom ' s turbiditet formel
2
Hvor α er Angstrom eksponent. α og β er uavhengige av bølgelengden der den optiske tykkelsen måles. De er parametre som beskriver atmosfæren som måles. Gitt AOT ved to forskjellige bølgelengder(λ 1 = 505 NM og λ2 = 625 NM for sol fotometer), og det målte AOT (τ1 og τ2), Angstrom eksponent α for XULA-området er beregnet fra ligningen,
3
AOT (τ3) på en tredje bølgelengde, λ3 kan ekstrapolert for samme XULA atmosfæriske forhold ved hjelp av ligningen:
4
τ1og λ1 kan erstattes med τ2 og λ2 i ligning 4 for å få samme verdi for τ3. Denne beregningen brukes til å sammenligne τ verdier oppnådd av to instrumenter som bruker forskjellige bølgelengder. Ideelt sett må de to instrumentene brukes på samme lokalitet. I vårt tilfelle må det bemerkes at de to instrumentene var ~ 96 km fra hverandre.
Figur 1: et utvalg av de daglige GJENNOMSNITTLIGE AOT-verdiene for de røde og grønne kanalene målt ved XULA, beregnet ved hjelp av Formel 1. Figuren viser bare data for oktober måned. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 1 viser et utvalg av de typiske, gjennomsnittlige AOT-verdiene som beregnes ved hjelp av Formel 1. Denne illustrasjonen viser AOT-data for både de grønne og de røde kanalene til GLOBE-fotometer for oktober måned.
Figur 2: sesongmessige variasjon av AOT. (a) variasjon av den månedlige gjennomsnittlige AOT-verdier målt ved XULA i løpet av 12-måneders perioden. AOT-verdier ble målt ved bølgelengder 625 NM og 505 NM. Ozon korreksjon ble brukt på disse dataene. Feilfeltene viser standardavviket for de fem målingene som er tatt for hver målingstid. Pilene viser AOT-toppene i februar og i mai. (b) sesongvariasjon av AOT på XULA-området. Sesonger ble kategorisert thusly: Vinter (desember, Jan og Feb), våren (mars, april, mai), sommer (juni, juli, august) og høsten (Sept, okt, Nov). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2a viser variasjonen i gjennomsnittlig månedlig AOT målt på XULA i løpet av den 12 måneders perioden. Gjennomsnittlig ozon optiske tykkelse korreksjoner av-0,01 og-0,03 ble brukt til 505 NM og 625 NM optiske tykkelse verdier, henholdsvis. Dataene viser at AOT målt ved bølgelengde 505 NM (grønt lys) falt kontinuerlig fra september til januar og deretter toppet seg i februar. AOT målt ved bølgelengde 625 NM (rødt lys) fulgte en lignende trend, men nådde et minimum i desember og begynte å gå opp for januar og februar. AOT målt ved 505 NM er i gjennomsnitt høyere enn AOT målt ved 625 NM. Figur 2b viser gjennomsnittlig AOT-verdier per sesong. Årstidene ble kategorisert som følger: Vinter (desember, januar og februar), våren (mars, april og mai), sommer (juni, juli og august), og høsten (september, oktober og november). Sommeren hadde det høyeste gjennomsnittet AOT og vinteren hadde lavest gjennomsnittlig AOT. Høye verdier av AOT i sommermånedene kan være på grunn av oppvarmingen av jordens overflate på grunn av de høye luft temperaturene. Den varme jorden øker hastigheten på fordampning. Den dråper og iskrystaller som dannes når dette vanndamp fryser eller kondenserer øker aerosoler i atmosfæren. Lave verdier av AOT i vintermånedene kan skyldes Sky renovering og regn vaske prosesser som vintermånedene er også forbundet med høy nedbør.
Figur 3: sammenligning mellom XULA og AERONET. (a) ekstrapolert AOT på XULA. Disse AOT-verdiene ble ekstrapolert for 4 bølgelengder (667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM) ved hjelp av ligningen 3. (b) AERONET AOT på samme bølgelengder. Den AERONET data som brukes her er klassifisert som nivå 2,0. Cloud screening og ozon korreksjon algoritmer og ble automatisk brukt til dataene. Feil stolpene i panel b er basert på minimum usikkerhet for 0,02 AOT-enheter for nivået 2,0 AERONET-data25. Pilene viser AOT-toppene i februar og i mai for begge (a) og (b). Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
For å gjøre en sammenligning mellom XULA området og AERONET området, ekstrapolert vi AOT verdier på bølgelengder 667 NM, 551 NM, 532 nm og 490 NM for XULA området. Dette ble gjort ved hjelp av ligningen 3 ovenfor. Figur 3a viser ekstrapolert AOT på XULA for bølgelengder 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 NM. Figur 3b viser det målte AERONET AOT på samme bølgelengder. Disse dataene viser god kvalitativ enighet, men med tanke på avstanden mellom de to områdene, er det ingen begrunnelse for mer kvantitative sammenligninger. Selv om vi observerte topper i februar og mai, gjennomsnittlig AOT for vinteren og våren måneder var lavest. Dette tyder på at disse toppene er på grunn av noen tilfeldige hendelser. Disse hendelsene kan være alt fra røyk fra skogbranner og Landbruksaktiviteter i nabostatene til aerosoler som kommer fra hele Mexicogolfen. Det krever målinger for mange sesonger for å være definitive om årsaken til AOT-toppene i mai og februar.
Figur 4: lineære regresjoner kurver for AOT-verdier fra to forskjellige håndholdte sol photometers på XULA-området. Serienummer RG-989 og RG-9990. (a) 625 NM og (b) 505 NM. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Vi sjekket påliteligheten til GLOBE sol photometers ved å sammenligne to uavhengig kalibrert instrumenter mot hverandre. Figur 4 viser AOT-data fra Globe-fotometer med serienummer RG8-989 og en annen med serienummer RG8-990. Figuren viser at avtalen mellom de to sol photometers er sterkere for 505 NM kanal enn 625 NM kanal. Den R-kvadrerte verdien for 505 NM (grønn) kanal var 95,3% og skråningen av den lineære regression linjen mellom de to sol photometers var 0,89. For 625 NM (rød) kanal, R-kvadrat var 91,6% og skråningen lineær regresjon linjen var 0,82. Avtalen på den røde kanalen er lavere på grunn av virkningene av oppvarming på den røde LED. Den røde LYSDIODEN er mer følsom for temperatur enn den grønne LYSDIODEN. Avtalen for begge kanaler forbedres når datasamlere kontrollerer eksponeringen av instrumentet for direkte sollys mellom målingene.
Figur 5: dagaktive variasjon i hver time gjennomsnittlig verdier for AOT beregnet over 12 måneders periode. Tiden som vises på grafen er lokal tid. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5 viser den timebaserte VARIASJONEN i AOT i gjennomsnitt i løpet av 12-måneders perioden. Hvert datapunkt var et gjennomsnitt på 194 målinger. Den daglige variasjonen var mellom 0,265 om morgenen og 0,06 om kvelden for den 505 NM kanalen, som tilsvarer omtrent 77% variasjon. Dataene viser en topp på 9:00 AM av 0,265 og en annen topp på 3:00 PM av 0,182 for 505 NM kanalen. Den 625 NM kanalen viste lignende topper. Selv om disse tidene falt sammen med trafikken peak Hours i New Orleans, er det behov for flere undersøkelser for å fastslå om toppene er utelukkende på grunn av utslipp av kjøretøyet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det første trinnet i denne protokollen er å definere studien området. Dette gjøres ved hjelp av en GPS for å finne lengdegrad og breddegrad av studien området. Verdiene for lengdegrad og breddegrad er kritiske i beregningen av AOT ved hjelp av Formel 1. Under målingen er det avgjørende at sol fotometer peker direkte og fast i solen. Det lille hullet øverst på braketten til den håndholdte sol fotometer reduserer mengden spredt lys som når LED-detektorer i sol fotometer. Formel 1 er en tilnærming som forutsetter at ingen spredte lys passerer gjennom hullet på den øverste braketten. Hvis solen fotometer er riktig justert, feilen introdusert av denne forutsetningen er ubetydelig sammenlignet med andre feilkilder i målingen22,23,24. LED-lampene i sol fotometer er følsomme for ekstreme temperaturer. I løpet av de varme sommermånedene må sol fotometer holdes i skyggen når den ikke er i bruk. I de kalde vintermånedene må sol fotometer pakkes inn i beskyttende termisk klut mellom målingene. I ekstremt kalde miljøer må termisk beskyttelse brukes gjennom målingene. Når du kjører normalt, bør solen fotometer lese noen millivolt i mørket og mellom 1,0 V og 3,0 V når direkte pekte på solen. Målinger med sol fotometer er pålitelige når solen er klar for skyer. Iført solbriller med en fargetone vil bidra til å oppdage svake skyer som ellers er usynlige for det necked øyet25,26.
AOT som beregnes fra Formel 1, må rettes for ozon bidrag til AOT. Dette gjøres ved å trekke ~ 0,01 og ~ 0,03 fra AOT-verdiene beregnet for henholdsvis de grønne og røde kanalene22. Når disse protokollene er nøye fulgt, bør nøyaktigheten være ~ 0,02 AOT-enheter. Dette nøyaktighetsnivået tillater oss å ignorere eventuelle bidrag til AOT på grunn av vanndamp absorpsjon. Protokollene gitt ovenfor er enkle og kan følges av studenter fra ungdomsskolen til college nivå. Den håndholdte Søn fotometer bruker lysdioder som er billig og er lett innhentet fra elektroniske butikker. Instrumentet i seg selv er robust og trenger ikke spesiell forsiktighet.
I dag er det over 400 AERONET overvåking stasjoner rundt om i verden, men selv disse er ikke nok til å dekke hele planeten. Håndholdt Søn photometers, ved hjelp av protokollene beskrevet her kan brukes til å bygge bro over hullene utelatt av AERONET. De tusenvis av skolene rundt om i verden kan organiseres for å danne et nettverk av bakke-baserte målestasjoner som er mye nærmere hverandre enn AERONET stasjonene27,28. Den håndholdte solen fotometer med de gitte protokollene kan også brukes til å validere nåværende og fremtidige plass-baserte aerosol overvåking plattformer.
En av begrensningene i protokollene gitt her er at justeringen med solen gjøres manuelt, noe som er mottakelig for menneskelige feil. Det er også begrensninger forårsaket av utformingen av LED-baserte håndholdte Søn fotometer. Båndbredden (FWHM) for LED-detektorer er ~ 75 NM som kan forårsake feil i målingen. Den andre utfordringen med de gitte protokollene er å organisere elevenes team slik at data samles kontinuerlig og regelmessig. Studenter kan bli motivert til å samle inn data ved å gi dem noen kreditt mot sin endelige karakter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet økonomisk av DOD ARO stipend #W911NF-15-1-0510 og National Science Foundation Research Initiation Awards under Grant no. 1411209. Vi uttrykker vår oppriktige takknemlighet til fysikk og informatikk Institutt og avdeling for utdanning ved Xavier University of Louisiana.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| A Calibrated GLOBE handheld sun photometer | IESRE, USA (GLOBE sun photometer) and TERNUM, UK (Calitoo sun photometer | The GLOBE sun photometer measures AOT at 505 nm and 625nm. | |
| Barometer | Forestry suppliers, USA, Cat# 43316 | 43316 | The aneroid barometer must have a clear scale with a pressure range between 940 and 1,060 millibars. |
| GLOBE cloud chart | Forestry Suppliers, USA Cat#33485 | 33485 | A free cloud identification chart is obtained from www.globe.gov. |
| Hygrometer | Forestry suppliers, USA, Cat# 76254 | 76245 | Any digital hygrometer which measures relative humidity in the range of 20-95% with an accuracy of 5% is acceptable. |
| Labquest2 GPS | Vernier, USA, Cat LABQ2 | LABQ2 | Vernier LabQuest 2 is a standalone interface used to collect sensor data with its built-in graphing and analysis application. GPS is one of its built-in sensors |
| Taylor Orchid Thermometer | Forestry Suppliers, USA Cat# 89129 | 89129 | |
| Watch | Forestry suppliers, USA, Cat# 39137 | 39137 | The watch must be digital and capable of measuring time up to seconds. |
References
- Mondol, P. K., Mamun, M. M. I., Islam, M. M. Construction of an inexpensive sun photometer to measure aerosol optical depth and comparisons between the measured data and satellite observations. American Journal of Remote Sensing. 2 (5), 37-43 (2014).
- Toledano, C., et al. Overview of sun photometer measurements of aerosol properties in Scandinavia and Svalbard. Atmospheric Environment. 52, 182-188 (2012).
- Aerosol Protocol - GLOBE.gov. , Available from: https://www.globe.gov/documents/348614/e9acbb7a-5e1f-444a-bdd3-acff62b50759 (2019).
- Heintzenber, J., et al. The life cycle of the atmospheric aerosol. Topics in atmospheric and terrestrial physics and chemistry. Boutron, F. , ISBN 2-86883-241-5, 2512-70 (1994).
- Gong, W., Zhang, S., Ma, Y. Aerosol Optical Properties and Determination of Aerosol Size Distribution in Wuhan, China. Atmosphere. 5, 81-91 (2014).
- Cisek, M., et al. Aerosol Optical Depth variations due to local breeze circulation in Kongsfjorden, Spitsbergen. Oceanologia. 59, 422-430 (2017).
- Charlson, R. J., et al. Climate forcing by anthropogenic aerosols. Science. 255, 423-430 (1992).
- Kohil, E. E., et al. A study of atmospheric aerosol optical properties over Alexandria city. Egypt Journal of Physics Conference. 810, 012033 (2017).
- Altaratz, O., Bar-Or, R. Z., Wollner, U., Koren, I. Relative humidity and its effect on aerosol optical depth in the vicinity of convective clouds. Environmental Research Letters. 8, 034025 (2013).
- Jung, C. H., Shin, H. J., Lee, J. Y., Kim, Y. P. Sensitivity and Contribution of Organic Aerosols to Aerosol Optical Properties Based on Their Refractive Index and Hygroscopicity. Atmosphere. 7 (65), (2016).
- Sharma, N. P., Sapkota, B. K., Bhattarai, B., Kjeldstad, B. Study on Aerosol Optical Depth in winter and Summer Season in Bhaktapur. Journal of the Institute of Engineering. 8 (1), 269-276 (2009).
- Mims, F. M. III An international haze-monitoring network for students. Bulletin of the American. Meteorological Society. 80, 1421-1431 (1999).
- Mielonen, T., et al. Temperature-dependence of aerosol optical depth over the southeastern US. Atmospheric Chemistry and Physics Discussion. , (2016).
- Coakley, J. A., Cess, R. D., Yurevich, F. B. The effect of tropospheric aerosols on the earth’s radiation budget: A parameterization for climate models. Journal of Atmospheric Science. 40, 116-138 (1983).
- Stachlewska, I. S., Zawadzka, O., Engelmann, R. Effect of Heat Wave Conditions on Aerosol Optical Properties Derived from Satellite and Ground-Based Remote Sensing over Poland. Remote Sensing. 9, 1199 (2017).
- Brooks, D. R. Development of an inexpensive handheld LED-based Sun photometer for the GLOBE program. Journal of Geophysical Research. 106 (5), 4733-4740 (2001).
- Sellitto, P., et al. A novel methodology to determine volcanic aerosols optical properties in the UV and NIR and Ångström parameters using Sun photometry. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 122 (8), (2017).
- Schmid, B., Wehrli, C. Comparison of Sun photometer calibration by use of the Langley technique and the standard lamp. Applied Optics. 34, 45014512 (1995).
- Shiobara, M., Spinhirne, J. D., Uchiyama, A., Asano, S. Optical depth measurements of aerosol, cloud and water vapor using sun photometers during theFIRE Cirrus II. Journal of Applied Meteorology. 35, 364-366 (1991).
- Aïssani, O., Mokhnache, A. Aerosol size distribution retrieved from optical depth measurements in Tamanrasset and Blida. Revue des Energies Renouvelables. 15 (2), 207-218 (2012).
- Bucholtz, A. Rayleigh-scattering calculations for the terrestrial atmosphere. Applied Optics. 34, 2765-2773 (1995).
- Brooks, D. R. Monitoring Solar Radiation and Its Transmission through the Atmosphere. The GLOBE Program's Aerosols, Water Vapor, and UVA Monitoring Projects. , (2006).
- Holben, B. N., et al. AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization. Remote Sensing of the Environment. 66, 1-16 (1998).
- Toledo, F., et al. AOT retrieval procedure for distributed measurements with low-cost Sun photometers. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 123, 1113-1131 (2017).
- Giles, D. M., et al. Advancements in the Aerosol Robotic Network (AERONET) 1 Version 3 Database - Automated Near Real-Time Quality Control Algorithm with Improved Cloud Screening for Sun Photometer Aerosol Optical Depth (AOD) Measurements. Atmospheric Measurement Techniques Discussions. , (2018).
- Zawadzka, I., et al. Studies of aerosol optical depth with the use of Microtops II sun photometers and MODIS detectors in coastal areas of the Baltic Sea. Acta Geophysica. 62 (2), 400-422 (2014).
- Bovchaliuk, V., et al. Aerosol Microtops II sunphotometer observations over Ukraine. Advances in Astronomy and Space Physics. 3, 46-52 (2013).
- More, S., Kumar, P. P., Gupta, P., Devara, P. C. S., Aher, G. R. Comparison of Aerosol Products Retrieved from AERONET, MICROTOPS and MODIS over a Tropical Urban City, Pune, India. Aerosol and Air Quality Research. 13, 107-121 (2013).
- Boersma, K. F., de Vroom, J. P. Validation of MODIS aerosol observations over the Netherlands with GLOBE student measurements. Journal of Geophysical Research. 111, D20311 (2006).
- Porter, J. N., et al. Handheld Sun Photometer Measurements from Light Aircraft. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 24, 1588-1597 (2007).
