Articolo metodologico

Misura dello spessore ottico aerosols dell'atmosfera utilizzando il fotometro solare palmare GLOBE

DOI:

10.3791/59257

⸱

29 maggio 2019

 , 
1Department of Physics, Xavier University of Louisiana

In questo articolo

Sommario

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L'obiettivo dei metodi presentati qui è quello di misurare lo spessore ottico dell'aerosol dell'atmosfera. Il fotometro solare è puntato al sole e viene registrata la più grande lettura di tensione ottenuta su un voltmetro digitale integrato. Vengono inoltre eseguite misurazioni atmosferiche come la pressione atmosferica e l'umidità relativa.

Abstract

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Qui descriviamo la misura dello spessore ottico dell'aerosol utilizzando il fotometro palmare GLOBE. Lo spessore ottico dell'aerosol (AOT) è stato misurato presso la Xavier University of Louisiana (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W e 3 m sul livello del mare). Le misurazioni sono state effettuate a due lunghezze d'onda diverse, 505 nm e 625 Nm. Le misurazioni AOT sono state effettuate 6 volte al giorno (7 AM, 9 AM, 11 AM, mezzogiorno solare, 3 PM e 5 PM). I dati mostrati in questo documento sono i valori medi mensili AOT presi al mezzogiorno solare. Durante ogni tempo di misurazione; per ogni canale vengono presi almeno cinque valori della tensione della luce solare v e della tensione scura vDark . La media per queste cinque misurazioni viene considerata come il valore medio per quel tempo di misura. Altri dati meteorologici come temperatura, pressione superficiale, precipitazioni e umidità relativa sono misurati allo stesso tempo. L'intero protocollo è completato entro un lasso di tempo di 10-15 min. I valori AOT misurati a 505 nm e 625 nm vengono quindi utilizzati per estrapolare i valori AOT per lunghezze d'onda 667 Nm, 551 nm, 532 nm e 490 nm. I valori AOT misurati ed estrapolati sono stati poi confrontati con i valori della stazione AERONET più vicina al sito Wave CIS 6 (AERONET, 28,87 ° N, 90,48 ° W e 33 m sul livello del mare), che si trova a circa 96 km a sud di XULA. In questo studio abbiamo monitorato le variazioni annuali e giornaliere di AOT per un periodo di 12 mesi dal 2017 settembre al 2018 agosto. Abbiamo anche confrontato i dati AOT di due fotometri solari portatili GLOBE calibrati in modo indipendente sul sito XULA. I dati dimostrano che i due strumenti sono in ottimo accordo.

Introduzione

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Gli aerosol atmosferici sono particelle solide e liquide minute (che vanno da submicron a millimetro di dimensione) sospese nell'aria. Alcuni aerosol sono prodotti attraverso l'attività umana e altri sono prodotti dai processi naturali1,2,3,4. Gli aerosol nell'atmosfera riducono la quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre spargendo o assorbendo radiazioni luminose e termiche dal sole. La quantità di aerosol nell'atmosfera varia significativamente con la posizione e il tempo. Ci sono cambiamenti stagionali e annuali, n....

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Protocollo

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1. funzionamento del fotometro

Nota: Questi protocolli sono meglio realizzati da due persone che lavorano insieme. Una persona tiene e allinea il fotometro solare mentre la seconda persona registra le misurazioni.

  1. Misurare la longitudine e la latitudine del sito utilizzando il GPS. Nel sito, il primo passo è quello di attivare il GPS scegliendo il set-up del sensore dal menu del sensore e selezionare GPS. Una volta che il GPS ha acquisito abbastanza satelliti, verranno visualizzati i valori di latitudine e longitudine. Una volta visualizzati i valori, premere Raccogli dati e quindi premere Salva.
  2. Accerta....

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Risultati

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Il fotometro solare GLOBE misura AOT a λ = 505 nm e λ = 625 Nm. Il sito AERONET a Wave CIS Site 6 misura AOT a 15 diverse lunghezze d'onda. Per il nostro confronto ci siamo concentrati su queste 4 lunghezze d'onda del sito AERONET: 667 Nm, 551 nm, 532 nm e 490 nm. Per fare un confronto tra le due stazioni, abbiamo estrapolato AOT a 667 Nm, 551 nm, 532 nm e 490 nm per il sito XULA. Questo viene fatto utilizzando i coefficienti Angstrom del sito XULA. Per ogni sito e strumento, lo spessore .......

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Discussione

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Il primo passo in questo protocollo è quello di definire il sito di studio. Questo viene fatto utilizzando un GPS per trovare la longitudine e la latitudine del sito di studio. I valori di longitudine e latitudine sono critici nel calcolo dell'AOT utilizzando l'equazione 1. Durante la misurazione, è fondamentale che il fotometro solare sia puntato direttamente e saldamente al sole. Il piccolo foro nella staffa superiore del fotometro solare palmare riduce la quantità di luce diffusa che raggiunge i rilevatori LED nel fot.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente dal DOD ARO Grant #W911NF-15-1-0510 e dal National Science Foundation Research Initiation Awards con il Grant n. 1411209. Esprimiamo la nostra sincera gratitudine al dipartimento di fisica e informatica e alla divisione dell'istruzione presso la Xavier University of Louisiana.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
A Fotometro solare portatile GLOBE calibratoIESRE, USA (GLOBE fotometro solare) e TERNUM, Regno Unito (fotometroIl fotometro solare GLOBE misura AOT a 505 nm e 625 nm.
BarometroFornitori forestali, USA, Cat# 4331643316Il barometro aneroide deve avere una scala chiara con un intervallo di pressione compreso tra 940 e 1.060 millibar.
Grafico delle nuvole GLOBEFornitori forestali, USA Cat#3348533485Un grafico di identificazione delle nuvole gratuito è ottenuto da www.globe.gov.
IgrometroFornitori forestali, USA, Cat# 7625476245È accettabile qualsiasi igrometro digitale che misuri l'umidità relativa nell'intervallo 20-95% con una precisione del 5%.
Labquest2 GPSVernier, USA, Cat LABQ2LABQ2Vernier LabQuest 2 è un'interfaccia autonoma utilizzata per raccogliere i dati dei sensori con la sua applicazione grafica e di analisi integrata. Il GPS è uno dei suoi sensori integrati
Taylor Orchid ThermometerForestry Suppliers, USA Cat# 8912989129
WatchForestry suppliers, USA, Cat# 3913739137L'orologio deve essere digitale e in grado di misurare il tempo fino a secondi.
solare Calitoo

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Toledano, C., et al.

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Spessore ottico dell aerosolFotometro solare GLOBEMisurazione dell AOTScienze atmosfericheMezzogiorno solareLunghezza d onda 505 nmLunghezza d onda 625 nmConfronto AERONETCorrezione della temperaturaUmidit relativa

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