Pomiar grubości optycznej atmosfery aerozoli za pomocą ręcznego fotometru słonecznego GLOBE

Korzystając z tego protokołu, możemy zmierzyć grubość optyczną atmosfery w aerozolu za pomocą ręcznego fotometru słonecznego GLOBE z dokładnością, która jest akceptowalna przez społeczność naukową zajmującą się atmosferą. Zaletą tej techniki jest to, że może być używana przez wszystkich, od uczniów szkół średnich po studentów. Fotometr słoneczny GLOBE jest wytrzymały i może być używany w odległych i trudno dostępnych miejscach.

Protokoły grubości optycznej aerozolu są tutaj jasno przedstawione i łatwe do naśladowania. Podczas wykonywania pomiarów AOT zawsze najlepiej jest pracować w parach. Demonstracja wizualna pomaga zrozumieć technikę ustawiania fotometru słonecznego względem słońca.

Na miejscu aktywuj GPS, wybierając konfigurację czujnika z menu czujnika i wybierz GPS. Gdy GPS zdobędzie wystarczającą liczbę satelitów, wyświetlane są wartości szerokości i długości geograficznej. Następnie naciśnij zbierz dane i naciśnij Zapisz.

Jeśli temperatura na zewnątrz jest wyższa niż pięć stopni poniżej temperatury pokojowej, fotometr słoneczny powinien być owinięty pianką termiczną, gdy nie jest używany. Podczas wykonywania pomiarów w gorących letnich miesiącach trzymaj fotometr słoneczny w cieniu, gdy nie jest używany. Sprawdź, czy fotometr słoneczny wytwarza stabilne napięcie około 0,03 V w pomieszczeniu i od jednego V do pięciu V, gdy światło jest skierowane na detektor.

Aby zarejestrować temperaturę powietrza, ustaw przełącznik obrotowy w pozycji T i zapisz voltage odczyt na woltomierzu. Pomnożenie odczytu napięcia przez 100 daje temperaturę powietrza w stopniach Celsjusza. Następnie ustaw przełącznik obrotowy na zielony kanał fotometru słonecznego, tak aby jedna osoba siedziała na krześle i opierała ręce na stole.

Ustaw fotometr słoneczny tak, aby światło przechodzące przez otwór w górnym wsporniku wytwarzało plamkę światła słonecznego wyśrodkowaną nad kolorową kropką na suporcie wspornika. Poproś drugą osobę, aby zapisała odczyt na woltomierzu, upewniając się, że plama słoneczna jest stabilna na kropce. Jeśli odczyt napięcia ulega wahaniom, zapisz wartość maksymalną.

Nagraj czas w ciągu 30 sekund. Aby uzyskać ciemne napięcie, poproś osobę siedzącą, aby jedną ręką ustawiła fotometr słoneczny w pozycji ustawionej względem słońca, a następnie zakryj otwór w górnym wsporniku palcem drugiej ręki. Niech druga osoba nagra odczyt napięcia.

Następnie ustaw przełącznik obrotowy na czerwony kanał i powtórz, rejestrując jasne i ciemne napięcia. Uzyskaj pięć odczytów napięcia dla kanału zielonego i pięć odczytów napięcia dla kanału czerwonego. Ponownie zmierz temperaturę powietrza.

Obserwuj chmury w pobliżu Słońca i korzystaj z wykresu chmur GLOBE, aby zaznaczyć obserwowane obiekty. Widoczne chmury cirrusowe są łatwe do zaobserwowania ze względu na ich charakterystyczne, cienkie, delikatne pasma. W pozornie pogodny dzień, jeśli chmury cirrus nie są widoczne, ale odczyt napięcia światła słonecznego jest mniejszy niż 0,5 wolta, zaleca się wywnioskowanie niewidocznych chmur cirrus.

Aby zmierzyć wilgotność względną, trzymaj higrometr z wyciągniętym ramieniem z dala od ciała. Pozostaw go w powietrzu na około trzy minuty, a następnie najpierw wykonaj odczyt termometru suchego, a następnie odczyt termometru mokrego. Znajdź różnicę w dwóch odczytach i użyj wykresu wilgotności względnej, aby ustalić wilgotność względną.

Następnie użyj barometru, aby zmierzyć i zarejestrować ciśnienie atmosferyczne. Oblicz grubość optyczną aerozolu, wprowadzając zmierzone wartości i stałe do równania AOT. Średnie miesięczne wartości AOT mierzone na Uniwersytecie Xavier w Luizjanie w okresie 12 miesięcy wskazują na szczyty AOT w lutym i maju.

Sezonowa zmienność AOT na stronie Xavier University of Louisiana klasyfikuje grudzień, styczeń i luty jako zimę. Marzec, kwiecień i maj jako wiosna. Czerwiec, lipiec i sierpień jako lato.

Wrzesień, październik i listopad jako jesień. Na podstawie ekstrapolacji, AOT dla czterech długości fal, 667 nanometrów, 551 nanometrów, 532 nanometrów i 490 nanometrów, na stanowisku Xavier University of Louisiana porównano z danymi ze stacji AERONET. Strzałki pokazują szczyty AOT w lutym i maju dla obu witryn.

Niezawodność fotometrów słonecznych GLOBE została sprawdzona poprzez porównanie dwóch niezależnie skalibrowanych przyrządów względem siebie. Zgodność między dwoma fotometrami słonecznymi jest silniejsza dla kanału czerwonego o długości 505 nanometrów niż dla kanału zielonego o długości 625 nanometrów. Różnica ta wynika z tego, że czerwona dioda LED ma większą wrażliwość na temperaturę niż zielona dioda LED.

Dzienna zmienność AOT wynosiła od 0,265 rano do 0,06 wieczorem dla kanału czerwonego, co odpowiada około 77% zmianie. Dane pokazują szczyt o godzinie 9:00 na poziomie 0,265 i kolejny szczyt o godzinie 15:00.

0,182 dla kanału czerwonego. Kanał zielony pokazywał podobne szczyty. Najważniejszą rzeczą do zapamiętania jest to, że pomiary te nie działają, gdy słońce jest zasłonięte przez chmury cirrus.

Obecność chmur cirrus może skutkować fałszywymi wartościami AOT. Następnym logicznym krokiem po tym jest użycie fotometru słonecznego Calitoo z jego niebieskimi, zielonymi i czerwonymi kanałami do walidacji fotometru słonecznego GLOBE i użycie obu instrumentów w miejscach AERONET. Obecnie na całym świecie istnieje ponad 400 stacji obserwacyjnych AERONET, ale nawet one nie wystarczą, aby objąć swoim zasięgiem całą planetę.

Mamy nadzieję, że ręczne fotometry słoneczne GLOBE, wykorzystujące opisane tutaj protokoły, mogą zostać wykorzystane do wypełnienia luk pozostawionych przez AERONET.