Name: מדידה של בעובי אירוסולים אופטיים של האטמוספירה באמצעות מחשב כף יד השמש פוטומטר (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-29T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: למד מדידת עובי אירוסולים אופטיים באטמוספירה באמצעות מכשיר GLOBE sun photometer נייד. שיטה זו נגישה לתלמידי תיכון ואקדמיה, ומתאימה לאזורים מרוחקים וקשים לגישה במחקר אקלים ואיכות אוויר.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

העבודה הזאת נתמכת מבחינה פיננסית על ידי המענק של משרד ההגנה הW911NF-15-1-0510 והמדע הלאומי לחקר הקרן הלאומית למדעי המדינה תחת גרנט מס ' 1411209. אנו מבטאים את הכרת התודה הכנה שלנו לפיסיקה ומדעי המחשב ולחטיבה לחינוך באוניברסיטת אקסבייר.

1. מבצע פומטר
הערה: הפרוטוקולים האלה נעשים בדרך הטובה ביותר ע י שני אנשים שעובדים יחד. אדם אחד מחזיק ומיישר את הפומטר השמש בזמן שהאדם השני מתעד את המידות.
<ol><li>מדוד את קו האורך והרוחב עבור האתר באמצעות GPS. באתר, הצעד הראשון הוא להפעיל את ה-GPS על ידי בחירת חיישן הגדרת מהתפריט חיישן ולבחור GPS. לאחר ה-GPS רכשה מספיק לוויינים, ערכי קו הרוחב וקו האורך יוצגו. לאחר הצגת ערכים מוצגים העיתונות לאסוף נתונים ולאחר מכן להקיש שמור.</li>
	<li>ודא שפומטר השמש פועל היטב. מכויל כראוי השמש פומטר צריך לייצר מתח יציב של ~ 0.03 V בתוך הבית עד 5 V כאשר אור מכוונת על הגלאי. מד המתח על הפומטר השמש של הגלובוס נבנה על הפומטר השמש</li>
	<li>. הקלט את טמפרטורת האוויר אם משתמשים באלכוהול במדחום זכוכית, תנו למדחום 3 – 5 דקות להסתגל לטמפרטורה החיצונית לפני שאתם מקליטים את הקריאה היציבה. בשעת שימוש במדחום המובנה של השמש, הפנו את המתג החוגה ל-T והקליטו את קריאת המתח על מונה המתח. הקריאה מתח הוכפל על ידי 100 ייתן את טמפרטורת האוויר במעלות צלזיוס באותו זמן.</li>
	<li>הגדר את מתג הרוטרי לערוץ הירוק של הפומטר השמש.</li>
	<li>יש אדם אחד ליישר את הפומטר השמש כך אור עובר דרך החור על הסוגר העליון מייצרת כתם אור השמש ממורכז על הנקודה הצבעונית על הסוגר התחתון. לקבלת התוצאות הטובות ביותר, השתמש בשולחן ובכיסא. האדם המבצע את הפומטר השמש צריך לשבת על הכיסא ולהניח את זרועותיו על השולחן כדי לקבל קריאה קבועה.</li>
	<li>שהאדם השני ירשום את. הקריאה על מד המתח ודא שנקודת השמש יציבה בנקודה לפני שהיא מקבלת קריאה. אם קריאת מתח אינה משתנה, פשוט הקלט את הערך המירבי המוצג.</li>
	<li>הקלט את הזמן שבו הקריאה צולמה. הזמן חייב להיות מוקלט. בשנות ה -30 הקרובות שעון דיגיטלי משמש מטרה זו טוב יותר מאשר אחד אנלוגי.</li>
	<li>. השג את המתח האפל האם האדם יושב למטה לשמור את האור השמש מיושר לשמש ביד אחת ולאחר מכן לכסות את החור על הסוגר העליון עם אצבע מצד שני. האדם השני ירשום את קריאת המתח.</li>
	<li>הגדר את מתג הרוטרי לערוץ האדום וחזור על שלבים 1.4 – 1.7.</li>
	<li>חזור על שלבים 1.4 – 1.8 עוד ארבע פעמים כדי להשיג חמש המתח קריאות עבור הערוץ הירוק 5 קריאות מתח עבור הערוץ האדום</li>
	<li>למדוד את טמפרטורת האוויר שוב כמו בשלב 1.2.</li>
</ol>2. אוסף מטא-נתונים
<ol><li>
השתמש בתרשים הענן של גלוב כדי להתבונן ולהקליט את העננים בסמוך לשמש. הדבר נעשה על-ידי התבוננות בשמים ובדיקת תכונות נצפו מתוך תרשים הענן של גלוב (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). ענני נוצה גלויים קל להתבונן בגלל קווצות שלהם דק ויספי סוני רזה. ענני נוצה בלתי נראים משתמעת אם הקריאה מתח אור השמש ביום בהיר ככל הנראה הוא פחות מ 0.5 V.
	<ol>
<li>השתמש בלומטר כדי למדוד ולהקליט את הלחות היחסית: החזק את ההיגרומטר עם זרוע מורחבת הרחק מהגוף, להשאיר אותו באוויר במשך כ 3 דקות, ולאחר מכן לקחת את הנורה היבשה הקריאה הראשונה ואחריו קריאה הנורה רטוב. מצא את ההבדל בשתי הקריאות והשתמש בתרשים הלחות היחסי כדי ליצור את הלחות היחסית</li>
		<li>השתמש ברומטר כדי למדוד ולהקליט לחץ אטמוספירי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>חשב את AOT על-ידי חיבור הערכים הנמדדים והקבועים למשוואה 1 שניתנה לעיל.</li>
</ol>3. בקרת טמפרטורה
הערה: האלקטרוניקה של הפומטר השמש. רגישות לטמפרטורה לקבלת ביצועים אופטימליים, מומלץ לבצע את השלבים הבאים.
<ol><li>אם הטמפרטורה בחוץ היא יותר מ 5 מעלות מתחת לטמפרטורת החדר, לשמור על פומטר השמש עטוף קצף תרמי כאשר לא בשימוש.</li>
	<li>בעת לקיחת מדידות במהלך חודשי הקיץ החמים, לשמור על השמש פומטר בצל כאשר לא בשימוש.</li>
</ol>

<ol><li>Mondol, P. K., Mamun, M. M. I., Islam, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+an+inexpensive+sun+photometer+to+measure+aerosol+optical+depth+and+comparisons+between+the+measured+data+and+satellite+observations%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Construction of an inexpensive sun photometer to measure aerosol optical depth and comparisons between the measured data and satellite observations.</a> American Journal of Remote Sensing. 2 (5), 37-43 (2014).</li>
<li>Toledano, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overview+of+sun+photometer+measurements+of+aerosol+properties+in+Scandinavia+and+Svalbard%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Environment%22%5BJournal%5D)">Overview of sun photometer measurements of aerosol properties in Scandinavia and Svalbard.</a> Atmospheric Environment. 52, 182-188 (2012).</li>
<li>Aerosol Protocol - GLOBE.gov. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.globe.gov/documents/348614/e9acbb7a-5e1f-444a-bdd3-acff62b50759 ">https://www.globe.gov/documents/348614/e9acbb7a-5e1f-444a-bdd3-acff62b50759 </a> (2019).</li>
<li>Heintzenber, J., et al. The life cycle of the atmospheric aerosol. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeintzenber%2C+J+%22Topics+in+atmospheric+and+terrestrial+physics+and+chemistry%22">Topics in atmospheric and terrestrial physics and chemistry</a>. Boutron, F. , ISBN 2-86883-241-5, 2512-70 (1994).</li>
<li>Gong, W., Zhang, S., Ma, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+Optical+Properties+and+Determination+of+Aerosol+Size+Distribution+in+Wuhan%2C+China%5BTitle%5D)+AND+%22Atmosphere%22%5BJournal%5D)">Aerosol Optical Properties and Determination of Aerosol Size Distribution in Wuhan, China.</a> Atmosphere. 5, 81-91 (2014).</li>
<li>Cisek, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+Optical+Depth+variations+due+to+local+breeze+circulation+in+Kongsfjorden%2C+Spitsbergen%5BTitle%5D)+AND+%22Oceanologia%22%5BJournal%5D)">Aerosol Optical Depth variations due to local breeze circulation in Kongsfjorden, Spitsbergen.</a> Oceanologia. 59, 422-430 (2017).</li>
<li>Charlson, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Climate+forcing+by+anthropogenic+aerosols%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Climate forcing by anthropogenic aerosols.</a> Science. 255, 423-430 (1992).</li>
<li>Kohil, E. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+atmospheric+aerosol+optical+properties+over+Alexandria+city%5BTitle%5D)+AND+%22Egypt+Journal+of+Physics+Conference%22%5BJournal%5D)">A study of atmospheric aerosol optical properties over Alexandria city.</a> Egypt Journal of Physics Conference. 810, 012033(2017).</li>
<li>Altaratz, O., Bar-Or, R. Z., Wollner, U., Koren, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+humidity+and+its+effect+on+aerosol+optical+depth+in+the+vicinity+of+convective+clouds%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Relative humidity and its effect on aerosol optical depth in the vicinity of convective clouds.</a> Environmental Research Letters. 8, 034025(2013).</li>
<li>Jung, C. H., Shin, H. J., Lee, J. Y., Kim, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitivity+and+Contribution+of+Organic+Aerosols+to+Aerosol+Optical+Properties+Based+on+Their+Refractive+Index+and+Hygroscopicity%5BTitle%5D)+AND+%22Atmosphere%22%5BJournal%5D)">Sensitivity and Contribution of Organic Aerosols to Aerosol Optical Properties Based on Their Refractive Index and Hygroscopicity.</a> Atmosphere. 7 (65), (2016).</li>
<li>Sharma, N. P., Sapkota, B. K., Bhattarai, B., Kjeldstad, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+Aerosol+Optical+Depth+in+winter+and+Summer+Season+in+Bhaktapur%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Institute+of+Engineering%22%5BJournal%5D)">Study on Aerosol Optical Depth in winter and Summer Season in Bhaktapur.</a> Journal of the Institute of Engineering. 8 (1), 269-276 (2009).</li>
<li>Mims, F. M. III <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+international+haze-monitoring+network+for+students%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+American.+Meteorological+Society%22%5BJournal%5D)">An international haze-monitoring network for students.</a> Bulletin of the American. Meteorological Society. 80, 1421-1431 (1999).</li>
<li>Mielonen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-dependence+of+aerosol+optical+depth+over+the+southeastern+US%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Chemistry+and+Physics+Discussion%22%5BJournal%5D)">Temperature-dependence of aerosol optical depth over the southeastern US.</a> Atmospheric Chemistry and Physics Discussion. , (2016).</li>
<li>Coakley, J. A., Cess, R. D., Yurevich, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+tropospheric+aerosols+on+the+earth%E2%80%99s+radiation+budget%3A+A+parameterization+for+climate+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Atmospheric+Science%22%5BJournal%5D)">The effect of tropospheric aerosols on the earth’s radiation budget: A parameterization for climate models.</a> Journal of Atmospheric Science. 40, 116-138 (1983).</li>
<li>Stachlewska, I. S., Zawadzka, O., Engelmann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Heat+Wave+Conditions+on+Aerosol+Optical+Properties+Derived+from+Satellite+and+Ground-Based+Remote+Sensing+over+Poland%5BTitle%5D)+AND+%22Remote+Sensing%22%5BJournal%5D)">Effect of Heat Wave Conditions on Aerosol Optical Properties Derived from Satellite and Ground-Based Remote Sensing over Poland.</a> Remote Sensing. 9, 1199(2017).</li>
<li>Brooks, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+inexpensive+handheld+LED-based+Sun+photometer+for+the+GLOBE+program%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research%22%5BJournal%5D)">Development of an inexpensive handheld LED-based Sun photometer for the GLOBE program.</a> Journal of Geophysical Research. 106 (5), 4733-4740 (2001).</li>
<li>Sellitto, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+methodology+to+determine+volcanic+aerosols+optical+properties+in+the+UV+and+NIR+and+%C3%85ngstr%C3%B6m+parameters+using+Sun+photometry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research+Atmospheres%22%5BJournal%5D)">A novel methodology to determine volcanic aerosols optical properties in the UV and NIR and Ångström parameters using Sun photometry.</a> Journal of Geophysical Research Atmospheres. 122 (8), (2017).</li>
<li>Schmid, B., Wehrli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+Sun+photometer+calibration+by+use+of+the+Langley+technique+and+the+standard+lamp%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Comparison of Sun photometer calibration by use of the Langley technique and the standard lamp.</a> Applied Optics. 34, 45014512(1995).</li>
<li>Shiobara, M., Spinhirne, J. D., Uchiyama, A., Asano, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+depth+measurements+of+aerosol%2C+cloud+and+water+vapor+using+sun+photometers+during+theFIRE+Cirrus+II%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Optical depth measurements of aerosol, cloud and water vapor using sun photometers during theFIRE Cirrus II.</a> Journal of Applied Meteorology. 35, 364-366 (1991).</li>
<li>Aïssani, O., Mokhnache, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+size+distribution+retrieved+from+optical+depth+measurements+in+Tamanrasset+and+Blida%5BTitle%5D)+AND+%22Revue+des+Energies+Renouvelables%22%5BJournal%5D)">Aerosol size distribution retrieved from optical depth measurements in Tamanrasset and Blida.</a> Revue des Energies Renouvelables. 15 (2), 207-218 (2012).</li>
<li>Bucholtz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rayleigh-scattering+calculations+for+the+terrestrial+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Rayleigh-scattering calculations for the terrestrial atmosphere.</a> Applied Optics. 34, 2765-2773 (1995).</li>
<li>Brooks, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+Solar+Radiation+and+Its+Transmission+through+the+Atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22The+GLOBE+Program%27s+Aerosols%2C+Water+Vapor%2C+and+UVA+Monitoring+Projects%22%5BJournal%5D)">Monitoring Solar Radiation and Its Transmission through the Atmosphere.</a> The GLOBE Program's Aerosols, Water Vapor, and UVA Monitoring Projects. , (2006).</li>
<li>Holben, B. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AERONET+-+A+federated+instrument+network+and+data+archive+for+aerosol+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Remote+Sensing+of+the+Environment%22%5BJournal%5D)">AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization.</a> Remote Sensing of the Environment. 66, 1-16 (1998).</li>
<li>Toledo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AOT+retrieval+procedure+for+distributed+measurements+with+low-cost+Sun+photometers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research+Atmospheres%22%5BJournal%5D)">AOT retrieval procedure for distributed measurements with low-cost Sun photometers.</a> Journal of Geophysical Research Atmospheres. 123, 1113-1131 (2017).</li>
<li>Giles, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancements+in+the+Aerosol+Robotic+Network+%28AERONET%29+1+Version+3+Database+-+Automated+Near+Real-Time+Quality+Control+Algorithm+with+Improved+Cloud+Screening+for+Sun+Photometer+Aerosol+Optical+Depth+%28AOD%29+Measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Measurement+Techniques+Discussions%22%5BJournal%5D)">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.</a> Atmospheric Measurement Techniques Discussions. , (2018).</li>
<li>Zawadzka, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+aerosol+optical+depth+with+the+use+of+Microtops+II+sun+photometers+and+MODIS+detectors+in+coastal+areas+of+the+Baltic+Sea%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Geophysica%22%5BJournal%5D)">Studies of aerosol optical depth with the use of Microtops II sun photometers and MODIS detectors in coastal areas of the Baltic Sea.</a> Acta Geophysica. 62 (2), 400-422 (2014).</li>
<li>Bovchaliuk, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+Microtops+II+sunphotometer+observations+over+Ukraine%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Astronomy+and+Space+Physics%22%5BJournal%5D)">Aerosol Microtops II sunphotometer observations over Ukraine.</a> Advances in Astronomy and Space Physics. 3, 46-52 (2013).</li>
<li>More, S., Kumar, P. P., Gupta, P., Devara, P. C. S., Aher, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+Aerosol+Products+Retrieved+from+AERONET%2C+MICROTOPS+and+MODIS+over+a+Tropical+Urban+City%2C+Pune%2C+India%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+and+Air+Quality+Research%22%5BJournal%5D)">Comparison of Aerosol Products Retrieved from AERONET, MICROTOPS and MODIS over a Tropical Urban City, Pune, India.</a> Aerosol and Air Quality Research. 13, 107-121 (2013).</li>
<li>Boersma, K. F., de Vroom, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+MODIS+aerosol+observations+over+the+Netherlands+with+GLOBE+student+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research%22%5BJournal%5D)">Validation of MODIS aerosol observations over the Netherlands with GLOBE student measurements.</a> Journal of Geophysical Research. 111, D20311(2006).</li>
<li>Porter, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+Sun+Photometer+Measurements+from+Light+Aircraft%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Atmospheric+and+Oceanic+Technology%22%5BJournal%5D)">Handheld Sun Photometer Measurements from Light Aircraft.</a> Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 24, 1588-1597 (2007).</li>
</ol>

המחברים לא מצהירים. על ניגוד אינטרסים

הצעד הראשון בפרוטוקול זה הוא להגדיר את אתר המחקר. פעולה זו מתבצעת באמצעות GPS כדי למצוא את קו האורך ואת קו הרוחב של אתר המחקר. ערכי האורך והרוחב הם קריטיים בחישוב AOT באמצעות משוואה 1. במהלך המדידה, הכרחי שהפומטר השמש יהיה מכוון ישירות ויציב לשמש. החור הזעיר בחלק העליון של הפומטר כף השמש מפחית את כמות האור הפזורים המגיעים לגלאי ה-LED בפומטר השמש. משוואה 1 היא קירוב המניח כי אין אור מפוזר עובר דרך החור בסוגריים העליונים. אם השמש פומטר מיושר כראוי, השגיאה שהוצגה על ידי הנחה זו היא זניחה לעומת מקורות אחרים של שגיאה במדידה<s...

אירוסולים אטמוספריים הם חלקיקים מוצקים ונוזליים לדקה (החל מסאב-מיקרון לגודל מילימטר) המושהה באוויר. אירוסולים מסוימים מיוצרים באמצעות פעילות אנושית ואחרים מיוצרים על ידי תהליכים טבעיים1,2,3,4. אירוסולים באטמוספירה מפחיתים את כמות האנרגיה הסולארית המגיעה למשטח האדמה באמצעות פיזור או קליטת קרינת האור והחום מהשמש. כמות התרסיס באטמוספירה משתנה באופן משמעותי עם המיקום והזמן. ישנם שינויים עונתיים ושנתיים כמו גם שינויים האפיזודי בשל אירועים כגון סופות אבק גדולות, שריפות בר או התפרצויות געשיות5,6,7,8.
ההשפעה של אירוסולים על האקלים ועל בריאות הציבור הם בין הנושאים דומיננטי במחקר הסביבתי הנוכחי. אירוסולים משפיעים על מזג האוויר על-ידי פיזור או קליטת קרינת האור והחום מהשמש והפעלת גרעיני התעבות בהיווצרות העננים. אירוסולים גם לשחק תפקיד בפיזור של פתוגנים באוויר והם יכולים לגרום או לשפר מחלות נשימה וכלי דם. עובי תרסיס אופטי (AOT) הוא מדד לכמות האור השמש הנספג או מפוזר באמצעות אירוסולים אלה. ישנן מספר שיטות מבוססות קרקע לניטור AOT9,10,11. הגדול ביותר של מערכת ניטור AOT המבוססת על הקרקע הוא הפרויקט הרשת של תרסיס רובוטית (AERONET). AERONET היא רשת של מעל 400 תחנות ניטור התפשטה בכל רחבי העולם12,13. למרות המספר הגדול הזה של תחנות ניטור, יש עדיין פערים גדולים ברחבי העולם, כי הם לא מנוטרים עבור AOT. כדוגמה, תחנת ה-AERONET הקרובה ביותר מאתר המחקר שלנו היא כ 90 ק מ משם. נייר זה מתאר את השימוש בפומטר נייד מחשבי כף-יד ניידים שניתן להשתמש בו כדי לגשר על הפערים בין תחנות ניטור AERONET. השמש הניידת של מחשב כף היד הוא כלי אידיאלי לשימוש על ידי סטודנטים ברחבי העולם ברשת בקרת תרסיס העולמי14,15. הלמידה הגלובלית ותצפיות לטובת הסביבה (גלוב) התוכנית מספקת פלטפורמה עבור רשת כזו, דרך אלפי בתי ספר בכל 50 מדינות ארצות הברית וכמעט 120 מדינות אחרות16,17 . הרעיון העיקרי של תוכנית גלוב היא להשתמש בסטודנטים בכל רחבי העולם כדי לספק מדידות יקרי ערך מדעית של פרמטרים סביבתיים באמצעות ציוד זול. עם הנחיה נאותה, סטודנטים ומומחים אחרים יכולים ליצור רשתות של פוטומטי שמש מסוג כף-יד כדי למלא את הפערים בין תחנות הניטור של AERONET. היתרון הגדול ביותר של פומטר השמש הידני הוא כי ניתן לקחת את החלקים המרוחקות ביותר של העולם. מדידות AOT עם מכשירים קטנים אחרים הניתנים להעברה בהצלחה בעבר כדי לבצע לימודי מחקר באזורים מרוחקים וקשים לגישה17,18
המטרה העיקרית של מחקר זה היא להשתמש בפוטומטי השמש של הגלובוס כדי לעקוב אחר השנה השנתית, יומית ושעות של AOT באתר המחקר שלנו XULA ולהשוות עם מדידות מתחנת AERONET סמוכה. מסמך זה מציג נתונים לתקופה של 12 חודשים מספטמבר 2017 ועד אוגוסט 2018. זהו ה-AOT הראשון שנרשם עבור אתר ה-XULA. כדור הארץ השמש מודד AOT בשני אורכי גל, 505 nm ו 625 nm. אתר AERONET באתר Wave CIS 6 מודד AOT ב 15 אורכי גל שונים. עבור ההשוואה שלנו התמקדנו אלה 4 אורכי גל, 667 nm, 551 nm, 532 nm ו 490 nm. בחרנו אלה מכיוון שהם 4 אורכי גל AERONET הקרוב ביותר לעולם האור הפוטר של הגלובוס. כדי לבצע את ההשוואה, שמנו ערכי AOT באורכי גל אלה עבור אתר XULA.
מדידות של AOT נעשים בכל יום כאשר תנאי מזג האוויר מתירים. מדידות שנעשים כאשר יש ענני נוצה בקרבת השמש אינם נכללים בניתוח. טבלה 1 מציגה את מספר הימים בכל חודש שהיה לנו שמיים ברורים לחלוטין. בסך הכל, כ 47% מהנתונים שנלקחו לא נכללו.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>חודש</td>
			<td>ספטמבר</td>
			<td>Oct</td>
			<td>נובמבר</td>
			<td>Dec</td>
			<td>Jan</td>
			<td>Feb</td>
			<td>Mar</td>
			<td>Apr</td>
			<td>מאי</td>
			<td>יוני</td>
			<td>Jul</td>
			<td>Aug</td>
		</tr>
<tr>
<td>מספר הימים</td>
			<td>18</td>
			<td>20</td>
			<td>16</td>
			<td>15</td>
			<td>15</td>
			<td>15</td>
			<td>16</td>
			<td>15</td>
			<td>18</td>
			<td>15</td>
			<td>15</td>
			<td>16</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: מדידות AOT נעשו 6 פעמים ביום (7:00 am, 9 בבוקר, 11 בבוקר, בצהריים סולריים, 3 בבוקר, ו-5 בבוקר). הנתונים המוצגים על המגרשים הם ערכי ה-AOT הממוצעים החודשיים שנלקחו בצהריים הסולריים. בכל זמן מדידה; לפחות חמישה ערכים של מתח אור השמש v ו- vכהה מתח כהה נלקחים עבור כל ערוץ. הממוצע לחמש המידות האלה נלקח כהממוצע לזמן המדידה. השגיאה במידות אלה מחושבת כסטיות סטנדרטיות של חמש מדידות אלה. ערכי AOT מתקבלים באמצעות המשוואה המוצגת להלן16:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59257/59257eq1.jpg">
V0 הוא קבוע כיול של פומטר השמש, R הוא מרחק כדור הארץ ביחידות אסטרונומיות, Vdark הוא מתח כהה הקליט כאשר האור נחסם לעבור דרך החור על החלק העליון של ה אור השמש, V הוא מתח האור השמש הקליט מתוך השמש פומטר כאשר התאורה עובר דרך החור על הסוגר העליון, R מייצג את הנחת האור בשל פיזור ריילי, p ו- p0 הן הלחץ האטמוספרי הנמדד והסטנדרטי, בהתאמה, ו- m היא מסת האוויר היחסית. מסת האוויר היחסית מחושבת מתוך נתונים שסופקו על ידי מינהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי (NOAA). נתונים מטאורולוגיים אחרים כגון טמפרטורה, גשמים ולחות יחסית נמדדים גם הם באותו זמן. משוואה 1 כפי שניתן לעיל כוללת את התרומות של עובי אופטי מאוזון. השפעת האוזון על ערכי AOT מחושבת בהתבסס על הערכים המוטבתים של מקדם ספיגת האוזון והנחות על כמות האוזון באטמוספירה19. בוכולץ20,21 הפיק ערכים טבלתים של R מבוסס על אטמוספרות סטנדרטית. לערוץ 505 ננומטר aR ≈ 0.13813 ולערוץ 625 ננומטר הוא ~ 0.05793.
הנתונים המוצגים כאן מייצגים דוגמה לאופן הארגון של קבוצות תלמידים לקחת מדידות AOT ארוכות ומתמשכת. במחקר זה, שתי קבוצות סטודנטים השתמשו בשני באופן עצמאי מכויל הגלובוס השמש פוטומטריים לעקוב אחר השנתי, יום יומית וריאציה של עובי תרסיס אופטי של האטמוספירה באתר המחקר שלנו XULA. שני פומטרים השמש של הגלובוס בשימוש בחקירה הזאת נרכשו מ-המכון לחקר כדור הארץ מדעי והשכלה; אחד היה מספר סידורי RG8-989 והשני היה מספר סידורי RG8-990). לפני שניתן יהיה לשלב את הנתונים משני המכשירים, ניתוח רגרסיה בוצע כדי לוודא את ההסכם

<table><tbody><tr><td>פוטומטר שמש כף יד מכויל של GLOBE</td><td>IESRE, ארה"ב (פוטומטר שמש GLOBE) ו-TERNUM, בריטניה (פוטומטר שמש Calitoo פוטומטר</td><td></td><td>השמש GLOBE מודד AOT ב-505 ננומטר ו-625 ננומטר.</td></tr><tr><td>ברומטר</td><td>ספקי יערנות, ארה"ב, Cat# 43316</td><td>43316</td><td>הברומטר האנרואיד חייב להיות בעל סולם ברור עם טווח לחץ בין 940 ל -1,060 מיליבר.</td></tr><tr><td>תרשים ענן GLOBE</td><td>ספקי יערנות, ארה"ב Cat#33485</td><td>33485</td><td>תרשים זיהוי ענן בחינם מתקבל מ-www.globe.gov.</td></tr><tr>ספקי יערנות <td>מד לחות</td><td>, ארה"ב, Cat# 76254</td><td>76245</td><td>כל מד לחות דיגיטלי המודד לחות יחסית בטווח של 20-95% בדיוק של 5% מקובל.</td></tr><tr><td>Labquest2 GPS</td><td>Vernier, ארה"ב, Cat LABQ2</td><td>LABQ2</td><td>Vernier LabQuest 2 הוא ממשק עצמאי המשמש לאיסוף נתוני חיישנים עם יישום הגרפים והניתוח המובנה שלו. GPS הוא אחד החיישנים המובנים שלה</td></tr><tr><td>Taylor Orchid Thermometer</td><td>Forestry Suppliers, ארה"ב Cat# 89129</td><td>89129</td><td></td></tr><tr><td>ספקי</td><td>יערות שעונים, ארה"ב, Cat# 39137</td><td>39137</td><td>השעון חייב להיות דיגיטלי ומסוגל למדוד זמן עד שניות.</td></tr></tbody></table>

מדידה של בעובי אירוסולים אופטיים של האטמוספירה באמצעות מחשב כף יד השמש פוטומטר

Measurement of Aerosols Optical Thickness of the Atmosphere using the GLOBE Handheld Sun Photometer

כאן, אנו מתארים את המדידה של עובי תרסיס אופטי באמצעות הגלובוס מחשב כף יד של השמש. עובי תרסיס אופטי (AOT) נמדד באוניברסיטת אקסבייר של לואיזיאנה (XULA, 29.96 ° N, 90.11 ° W ו 3 מ מעל פני הים). המידות נעשו בשני אורכי גל שונים, 505 ננומטר ו 625 nm. מדידות AOT נעשו 6 פעמים ביום (7 בבוקר, 9 בבוקר, 11 בבוקר, בצהריים סולריים, 15:00 ו-17:00). הנתונים המוצגים בנייר זה הם ערכי ה-AOT הממוצעים החודשיים שנלקחו בצהריים סולריים. בכל זמן מדידה; לפחות חמישה ערכים של מתח אור השמש v ו- vכהה מתח כהה נלקחים עבור כל ערוץ. הממוצע לחמש המידות האלה נלקח כהממוצע לזמן המדידה. נתונים מטאורולוגיים אחרים כגון טמפרטורה, לחץ פני השטח, גשמים ולחות יחסית נמדדים גם באותו זמן. הפרוטוקול כולו מושלם בטווח זמן של 10 – 15 דקות. ערכי ה-AOT הנמדדים ב505 ננומטר ו-625 ננומטר משמשים לשער את ערכי ה-AOT עבור אורכי גל 667 nm, 551 nm, 532 nm ו-490 nm. ערכי ה-AOT הנמדדים והמודלים השוו לערכים מתחנת ה-AERONET הקרובה ביותר באתר של Wave CIS 6 (AERONET, 28.87 ° N, 90.48 ° W ו 33 מ מעל פני הים), שהוא כ-96 ק מ מדרום ל-XULA. במחקר זה איתרנו את הווריאציות השנתיות והיומיות של AOT לתקופה של 12 חודשים מספטמבר 2017 ועד אוגוסט 2018. כמו כן, השוונו את נתוני ה-AOT משני פוטומטריים בעלי מחשב כף יד מכוילים באופן עצמאי באתר XULA. הנתונים מראים ששני המכשירים. נמצאים בהסכם מצוין

אור השמש של הגלובוס מודד AOT ב λ = 505 ננומטר ו λ = 625 nm. אתר AERONET באתר Wave CIS 6 מודד AOT ב 15 אורכי גל שונים. עבור ההשוואה שלנו אנו התמקדו אלה 4 אורכי גל של האתר AERONET: 667 nm, 551 nm, 532 nm ו 490 nm. כדי לבצע השוואה בין שתי התחנות, אנו מ667 את ה-AOT ב-nm, 551 ננומטר, 532 nm 490 ו-"nm" לאתר xula. פעולה זו מתבצעת באמצעות מקדמי אנגסטרום של האתר XULA. עבור כל אתר וכלי מכשיר, τ עובי אופטי, λ אורך הגל, ואת מקדם האטמוספירה עכירות β מחוברים באמצעות נוסחת העכירות של angstrom
<p cla...

מטרת השיטות המוצגות כאן היא למדוד את עובי התרסיס האופטי של האטמוספירה. הפומטר השמש מכוון לשמש והקריאה הגדולה ביותר במתח המתקבלת על גבי מתח דיגיטלי מובנה מוקלטת. מדידות אטמוספריים כגון לחץ ברומטרי ולחות יחסית מתבצעות גם כן.

Here, we describe the measurement of aerosol optical thickness using the GLOBE handheld sun photometer. Aerosol optical thickness (AOT) was measured at ...

באמצעות פרוטוקול זה אנו יכולים למדוד את עובי אופטי תרסיס של האטמוספירה באמצעות פוטומטר השמש גלוב כף יד עם דיוק מקובל על קהילת המדע האטמוספרי. היתרון של טכניקה זו הוא שזה יכול לשמש את כולם מתלמידי תיכון לסטודנטים במכללה. פוטומטר השמש GLOBE הוא חזק ו ניתן להשתמש בו באזורים מרוחקים וקשיים לגישה.פרוטוקולי העובי האופטי של תרסיס מתוארים בבירור כאן וקל לעקוב אחריהם. בעת לקיחת מדידות AOT זה תמיד הכי טוב לעבוד בזוגות. הדגמה חזותית מסייעת להבין את הטכניקה של יישור פוטומטר השמש עם השמש.למראה, הפעל את ה- GPS על ידי בחירת הגדרת חיישן מתפריט החיישן ובחר GPS. לאחר GPS רכשה מספיק לוויינים, ערכי קו רוחב וקו אורך מוצגים. לאחר מכן, לחץ על איסוף נתונים ולחץ על שמור.אם הטמפרטורה בחוץ היא יותר מחמש מעלות מתחת לטמפרטורת החדר, לשמור על פוטומטר השמש עטוף קצף תרמי כאשר לא בשימוש. בעת לקיחת מדידות במהלך חודשי הקיץ החמים, לשמור על פוטומטר השמש בצל כאשר אינו בשימוש. בדוק אם פוטומטר השמש מייצר מתח יציב של כ 0.03 וולט בתוך הבית ובין וולט אחד וחמישה וולט כאשר האור מופנה על הגלאי.כדי לתעד את טמפרטורת האוויר, סובב את המתג הסיבובי ל- T והקליט את קריאת המתח על מד ה וולט. הכפלת קריאת המתח ב-100 נותנת את טמפרטורת האוויר במעלות צלזיוס. לאחר מכן, הגדר את המתג הסיבובי לתעלה הירוקה של פוטומטר השמש כשאדם אחד יושב על הכיסא ומ מניח את זרועותיו על השולחן.יישר את פוטומטר השמש כך שהאור העובר דרך החור שבכן העליון יפיק נקודת אור שמש המומרת מעל הנקודה הצבעונית שבכן התחתון. יש לאדם השני להקליט את הקריאה על מד וולט, לוודא את נקודת השמש יציבה על הנקודה. אם קריאת המתח משתנה, רשום את הערך המרבי.תקליט את הזמן תוך 30 שניות. כדי להשיג את המתח הכהה, יש לאדם יושב לשמור על פוטומטר השמש מיושר לשמש ביד אחת ואז לכסות את החור על הכן העליון עם אצבע מהיד השנייה. תן לאדם השני לתעד את קריאת המתח.לאחר מכן, הגדר את המתג הסיבובי לתעלה האדומה וחזור, הקלטת מתחים בהירים וכהים. השג חמש קריאות מתח לתעלה הירוקה וחמש קריאות מתח לתעלה האדומה. למדוד את טמפרטורת האוויר שוב.שימו לב לעננים הסמוכים לשמש ולהשתמש בתרשים העננים של GLOBE כדי לבדוק את התכונות שנצפו. קל להתבונן בענני סירוס גלויים בגלל הגדילים הדקים האופייניים להם. ביום בהיר לכאורה, אם ענני cirrus אינם גלויים אך קריאת מתח אור השמש היא פחות מ 0.5 וולט, מומלץ להסיק ענני cirrus בלתי נראים.כדי למדוד את הלחות היחסית, החזק את מד הלחות עם זרוע מורחבת הרחק מהגוף. השאירו אותו באוויר במשך כשלוש דקות ולאחר מכן לקחת את קריאת הנורה היבשה הראשונה, ואחריו קריאת הנורה הרטובה. מצא את ההבדל בשתי הקריאות ולהשתמש בתרשים הלחות היחסי כדי לקבוע את הלחות היחסית.לאחר מכן, השתמש בברומטר כדי למדוד ולתקליט לחץ אטמוספרי. חשב את העובי האופטי של תרסיס על-ידי חיבור הערכים הנמדדים ואת הקבועים למשוואה AOT. ערכי AOT הממוצע החודשי שנמדדו באוניברסיטת חאווייר בלואיזיאנה במהלך 12 החודשים מצביעים על שיאי AOT בפברואר ומאי.הווריאציה העונתית של ה-AOT באתר אוניברסיטת חאווייר בלואיזיאנה מסווגת את דצמבר, ינואר ופברואר כחורף. מרץ, אפריל ומיץ כאביב. יוני, יולי ואוגוסט כקיץ.ספטמבר, אוקטובר ונובמבר כסתיו. בהתבסס על אקסטרפולציה, AOT לארבעה אורכי גל, 667 ננומטר, 551 ננומטר, 532 ננומטר ו-490 ננומטר, באתר אוניברסיטת חאווייר בלואיזיאנה הושווה לנתונים בתחנת AERONET. החצים מציגים את פסגות AOT בפברואר וגם במאי עבור שני האתרים.האמינות של פוטומטר השמש של GLOBE נבדקה על ידי השוואת שני מכשירים מכוילים באופן עצמאי אחד נגד השני. ההסכם בין שני פוטומטרים השמש חזק יותר עבור ערוץ אדום 505 ננומטר מאשר הערוץ הירוק 625 ננומטר. הבדל זה הוא כי LED אדום יש רגישות חזקה יותר לטמפרטורה מאשר LED ירוק.הווריאציה היומית של AOT הייתה בין 0.265 בבוקר ל-0.06 בערב לערוץ האדום התואם כ-77%. הנתונים מראים שיא בשעה 9:00 בבוקר.m של 0.265 ושיא נוסף בשעה 15:00.m.של 0.182 עבור הערוץ האדום. הערוץ הירוק הראה פסגות דומות. הדבר החשוב ביותר שיש לזכור הוא כי מדידות אלה אינן פועלות כאשר השמש מוסתרת על ידי ענני cirrus.נוכחותם של ענני cirrus יכולה לגרום לערכים כוזבים עבור AOT. השלב ההגיוני הבא אחרי זה הוא להשתמש פוטומטר השמש Calitoo עם ערוצי כחול, ירוק, ואדום שלה כדי לאמת את פוטומטר השמש גלוב ולהשתמש בשני המכשירים לתוך אתרי AERONET. כיום יש מעל 400 תחנות ניטור AERONET ברחבי העולם, אבל גם אלה אינם מספיקים כדי לכסות את כדור הארץ כולו.תקוותנו היא כי פוטומטרים השמש כף יד גלוב, באמצעות הפרוטוקולים לתאר כאן, ניתן להשתמש כדי לגשר על הפערים שנותרו על ידי AERONET.

measurement-aerosols-optical-thickness-atmosphere-using-globe

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

פותחה שיטה לקביעת קיבולת החום הספציפית והמוליכות התרמית של רקמת העלים על ידי בדיקת לייזר אינפרא אדום קרוב לא פולשנית ונטולת מגע, הדורשת פחות מדקה אחת לדגימה.

ליזר מהיר גשוש שיטה מקלה על קביעת פולשני צור-חינם של תכונות תרמיות ליף

שיטות מוצגות להפקה הממוקדת של פעילי שטח נוכח אירוסולים אטמוספריים ואת הנחישות של הריכוזים שלהם המוחלטים עקומות מתח פנים במים, כוללים ריכוז micelle הביקורתית שלהם (CMC).

הפקת ואפיון של חומרים פעילי שטח מ אירוסולים באטמוספירה

מאמר זה מתאר מבצע הליכים כדי להפוך את הרווארד סביבתיים קאמרית (HEC) קשורים אינסטרומנטציה עבור מדידת גז ומינים של חלקיקים. תא סביבתיים משמש כדי לייצר וללמוד משני מינים אורגני המופק את סימנים מקדימים אורגני, במיוחד הקשורים אטמוספרי חלקיקים אורגניים.

ייצור, מדידה של חלקיקים אורגניים בבית הבליעה סביבתיים הרווארד

כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) פרנל עדשה עושה שימוש בחומרים שני עם פיזור שונות כדי להפחית אברציה כרומטית להגביר את ריכוז השגה. בנייר זה, מוצג עבור אפיון מלא עדשת פרנל ADG פרוטוקול.

הערכת ניסיוני מקורה של יעילות, Irradiance שתאכלו כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) עדשת פרנל ריכוז Photovoltaics

מאמר זה מציג פרוטוקול וכלי תוכנה עבור כימות של חוסר ודאות בכיול וניתוח נתונים של מנתח הפחמן מתמשך למחצה אופטי אורגני/היסודות.

ניתוח נקודת פיצול וחוסר ודאות של מדידות תרמי אופטי אורגני/היסודות פחמן

אומדן מדויק של המדד לאזור העלה (LAI) הוא חיוני עבור דגמים רבים של פלקסים חומר ואנרגיה בתוך מערכות אקולוגיות ובין מערכת אקולוגית ושכבת גבול אטמוספרית. לכן, שלוש שיטות (מלכודות המלטה, טכניקה מחט, ו PCA) לקיחת מדידות LAI מדויק היו בפרוטוקול המוצג.

שערוך אינדקס אזור העלה באמצעות שלוש שיטות נפרדות בדוכנים נשירים טהור

אנו מתארים גישה טכנית חדשה כדי ללמוד תגובות פוטוסינטתיים בצמחים גבוהים יותר מעורבים מדידות בו של כלורופיל מחזירי אור והשתקפות העלה באמצעות פאם ורדיומטר ספקטרלי לאיתור אותות מן אותו אזור עלה באראידאופזיס.

הערכה של התנהגויות פוטוסינטתיים על ידי מדידות סימולטני של השתקפות עלה וניתוחים כלורופיל פלואורסצנטית

הערכת מדד אזור עלים מהירה ומדויקת (LAI) במערכות אקולוגיות יבשתיות חיונית למגוון רחב של מחקרים אקולוגיים וכיול מוצרי חישה מרחוק. מוצג כאן הפרוטוקול לשימוש במכשיר האופטי החדש LP 110 לצילום מבוסס קרקע במדידות LAI.

מדידת שדה של אינדקס אזור עלה אפקטיבי באמצעות התקן אופטי בחופת הצמחייה

פרוטוקול זה מתאר ייצור של חומר פנטום יציב ורלוונטי ביולוגית עבור יישומי הדמיה ביו-רפואיים אופטיים ואקוסטיים, בעל תכונות אקוסטיות ואופטיות עצמאיות.

חומר פנטום יציב להדמיה אופטית ואקוסטית

מחקר זה מדגים גישה למדידת ריכוזי גז מתאן בדגימות מימיות באמצעות אנלייזרים אופטיים ניידים המחוברים לתא הזרקה בלולאה סגורה. התוצאות דומות לכרומטוגרפיית גז קונבנציונלית, ומציגות חלופה מעשית ובעלות נמוכה המתאימה במיוחד למחקרי שדה מרוחקים.

מדידת מתאן מומס במערכות אקולוגיות מימיות באמצעות מנתח גז ספקטרוסקופיה אופטית

למד מדידת עובי אירוסולים אופטיים באטמוספירה באמצעות מכשיר GLOBE sun photometer נייד. שיטה זו נגישה לתלמידי תיכון ואקדמיה, ומתאימה לאזורים מרוחקים וקשים לגישה במחקר אקלים ואיכות אוויר.

מדידה של בעובי אירוסולים אופטיים של האטמוספירה באמצעות מחשב כף יד השמש פוטומטר

גלה סרטונים נוספים