Summary
Målet med de metoder, der præsenteres her er at måle aerosol optisk tykkelse af atmosfæren. Solfotometret peges på solen, og den største spændings aflæsning, der opnås på et indbygget digitalt voltmeter, registreres. Atmosfæriske målinger såsom barometertryk og relativ luftfugtighed udføres også.
Abstract
Her beskriver vi målingen af aerosoler optisk tykkelse ved hjælp af GLOBE håndholdte solfotometer. Aerosol optisk tykkelse (AOT) blev målt ved Xavier University of Louisiana (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W og 3 m over havoverfladen). Målingerne blev udført på to forskellige bølgelængder, 505 nm og 625 nm. AOT målinger blev udført 6 gange om dagen (7 AM, 9 AM, 11 AM, sol middag, 3 PM og 5 PM). De data, der er vist i dette papir er de månedlige gennemsnit AOT værdier taget ved sol middag. Under hver målingstidspunkt; der tages mindst fem værdier af solens spænding v og den mørke spænding vmørk for hver kanal. Middelværdien for disse fem målinger er taget som gennemsnittet for den pågældende måleperiode. Andre meteorologiske data såsom temperatur, overflade tryk, nedbør og relativ luftfugtighed måles også på samme tid. Hele protokollen er afsluttet inden for en tidshorisont på 10 – 15 min. De målte AOT-værdier ved 505 nm og 625 nm bruges derefter til at ekstrapolere AOT-værdierne for bølgelængder 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm. De målte og ekstra polerede AOT-værdier blev derefter sammenlignet med værdier fra den nærmeste AERONET-Station ved Wave CIS-stedet 6 (AERONET, 28,87 ° N, 90,48 ° W og 33 m over havoverfladen), som er ca. 96 km syd for XULA. I denne undersøgelse sporede vi de årlige og daglige variationer af AOT i en 12 måneders periode fra september 2017 til august 2018. Vi sammenlignede også AOT data fra to uafhængigt kalibrerede GLOBE håndholdte solfotometre på XULA stedet. Dataene viser, at de to instrumenter er i fremragende enighed.
Introduction
Atmosfæriske aerosoler er minut solide og flydende partikler (fra submikron til millimeter størrelse) suspenderet i luften. Nogle aerosoler er produceret gennem menneskelig aktivitet og andre er produceret af naturlige processer1,2,3,4. Aerosoler i atmosfæren reducerer mængden af solenergi, der når jordens overflade ved at sprede eller absorbere lys og termisk stråling fra solen. Mængden af aerosol i atmosfæren varierer betydeligt med placering og tid. Der er sæsonbetingede og årlige ændringer samt episodiske ændringer som følge af begivenheder såsom store støvstorme, vilde brande eller vulkanudbrud5,6,7,8.
Aerosoler indvirkning på klimaet og folkesundheden er blandt de dominerende emner i den aktuelle miljø forskning. Aerosoler påvirker vejret ved at sprede eller absorbere lys og termisk stråling fra solen og ved at optræde som kondens kerner i dannelsen af skyer. Aerosoler spiller også en rolle i spredningen af patogener i luften, og de kan forårsage eller forbedre respiratoriske og hjerte-kar-sygdomme. Aerosol optisk tykkelse (AOT) er et mål for mængden af sollys, der absorberes eller spredes af disse aerosoler. Der er flere jordbaserede metoder til overvågning af AOT9,10,11. Det største af det jordbaserede AOT-overvågningssystem er aerosol Robotic Network (AERONET)-projektet. Aeronet er et netværk af over 400 overvågningsstationer spredt over hele verden12,13. På trods af dette store antal overvågningsstationer er der stadig store huller på verdensplan, som ikke overvåges for AOT. Som et eksempel, den nærmeste AERONET Station fra vores studie site er omkring 90 km væk. Dette papir beskriver brugen af en bærbar håndholdt solfoto måler, der kan bruges til at bygge bro mellem hullerne mellem AERONET-overvågnings stationerne. Den bærbare håndholdte sol fotometer er et ideelt instrument til brug for studerende over hele verden i et globalt aerosoler overvågningsnetværk14,15. Den globale læring og observationer til gavn for miljøet (Globe) program giver en platform for et sådant netværk, gennem tusindvis af skoler i alle 50 stater i USA og i næsten 120 andre lande16,17 . Den primære idé med GLOBE-programmet er at bruge studerende over hele verden til at levere videnskabeligt værdifulde målinger af miljøparametre ved hjælp af billigt udstyr. Med passende vejledning kan studerende og andre ikke-specialister danne netværk af håndholdte solfotometre for at udfylde hullerne mellem AERONET-overvågnings stationerne. Den største fordel ved den håndholdte sol fotometer er, at det kan tages til selv de fjerdeste dele af verden. AOT målinger med andre små og transportable instrumenter er blevet anvendt med succes i fortiden til at udføre forskningsundersøgelser i fjerntliggende og svært tilgængelige områder17,18
Hovedformålet med denne undersøgelse er at bruge GLOBE håndholdte solfotometre til at spore den årlige, daglige og timelige variation af AOT på vores XULA-studiested og sammenligne med målinger fra en nærliggende AERONET-Station. Dette dokument præsenterer data for en 12 måneders periode fra september 2017 til august 2018. Dette er den første APPLIKATIONSOBJEKTTRÆET nogensinde registreret for XULA site. GLOBE solen fotometer måler AOT ved to bølgelængder, 505 nm og 625 nm. AERONET-webstedet på Wave CIS site 6 måler AOT ved 15 forskellige bølgelængder. Til vores sammenligning fokuserede vi på disse 4 bølgelængder, 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm. Vi valgte disse, fordi de er de 4 aeronet bølgelængder tættest på Globe solen fotomtret bølgelængder. For at gøre sammenligningen, vi ekstrapoleret AOT værdier på disse bølgelængder for XULA site.
Der udføres målinger af AOT hver dag, når vejrforholdene tillader det. Målinger, der udføres, når der er cirrusskyer i nærheden af solen, er udelukket i analysen. Tabel 1 viser antallet af dage i hver måned, som vi havde helt klar himmel. I alt blev ca. 47% af de indsamlede data udelukket.
| Måned | September | Oktober | November | December | Jan | Februar | Mar | Apr | Kan | Juni | Jul | August |
| Antal dage | 18 | 20 | 16 | 15 | 15 | 15 | 16 | 15 | 18 | 15 | 15 | 16 |
Tabel 1: AOT målinger blev udført 6 gange om dagen (7:00 am, 9 am, 11 am, sol middag, 3 am, og 5 am). De data, der vises på observationsområderne, er de månedlige gennemsnitlige AOT-værdier taget ved sol middag. Under hver målingstidspunkt; der tages mindst fem værdier af solens spænding v og den mørke spænding vmørk for hver kanal. Middelværdien for disse fem målinger er taget som gennemsnittet for den pågældende måleperiode. Fejlen i disse målinger beregnes som standardafvigelserne for disse fem målinger. AOT-værdier opnås ved hjælp af ligningen vist under16:
V0 er kalibrerings konstanten af solen photometer, R er jorden-sol afstand i astronomiske enheder, Vmørk er den mørke spænding registreres, når lyset er blokeret fra passerer gennem hullet på den øverste beslag af Sol fotomtret, V er den sollys spænding optaget fra solen fotometer når lyset passerer gennem hullet på den øverste beslag, enR repræsenterer dæmpning af lys på grund af Rayleigh spredning, p og p0 er henholdsvis det målte og det standard atmosfæriske tryk, og m er den relative luftmasse. Den relative luftmasse beregnes ud fra data fra den nationale oceaniske og atmosfæriske administration (NOAA). Andre meteorologiske data såsom temperatur, regn og relativ luftfugtighed måles også på samme tid. Ligning 1 som angivet ovenfor omfatter bidrag af optisk tykkelse fra ozon. Effekten af ozon på AOT værdier beregnes på grundlag af tabulerede værdier af ozon absorptionskoefficienten og antagelser om ozon mængden i atmosfæren19. Bucholtz20,21 har produceret tabulerede værdier af enR baseret på standard atmosfærer. For 505 nm kanalen aR ≈ 0,13813 og for 625 nm kanalen er det ~ 0,05793.
De data, der præsenteres her, er et eksempel på, hvordan teams af elever kan organiseres for at tage lange og vedvarende AOT-målinger. I denne undersøgelse brugte to elevhold to uafhængigt kalibrerede GLOBE håndholdte solfotometre til at spore den årlige, daglige og timelige variation af atmosfærens optiske tykkelse på vores XULA-studiested. De to Globe Sun-fotometre, der blev anvendt i denne undersøgelse, blev købt hos IESRE (Institut for Earth Science Research and Education; en havde serienummer RG8-989, og den anden havde serienummer RG8-990). Før data fra de to instrumenter kunne kombineres, blev der foretaget en regressionsanalyse for at fastslå, om aftalen
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. photometer drift
Bemærk: Disse protokoller udføres bedst af to personer, der arbejder sammen. En person holder og justerer solens fotometer, mens den anden person registrerer målingerne.
- Mål længde-og breddegrad for webstedet ved hjælp af GPS. På stedet er det første skridt at aktivere GPS'EN ved at vælge sensor opsætning i sensor menuen og vælge GPS. Når GPS har fået nok satellitter, vil der blive vist værdier for breddegrad og længdegrad. Når værdierne vises, skal du trykke på Indsaml data og derefter trykke på Gem.
- Sørg for, at solen fotometer fungerer godt. En korrekt kalibreret solfoto måler skal producere en stabil spænding på ~ 0,03 V indendørs og op til 5 V, når lyset er rettet mod detektoren. Voltmeteret på Globe solfotometer er indbygget på Solens fotometer
- Optag lufttemperaturen. Hvis du bruger en alkohol i glas termometer, skal du give termometeret 3-5 min til at justere til den udvendige temperatur, før du optager den stabile aflæsning. Hvis du bruger solfotometerets indbyggede termometer, skal du dreje drejekontakten til T og registrere spændings aflæsningen på volt måleren. Spændings aflæsning ganget med 100 vil give lufttemperaturen i grader Celsius på det tidspunkt.
- Sæt drejekontakten på Solens fotometer grønne kanal.
- Har en person justere solen fotometer, så lys passerer gennem hullet på den øverste beslag producerer et sollys spot centreret over den farvede prik på den nederste beslag. Du kan få de bedste resultater ved at bruge en tabel og en stol. Den person, der justerer solens fotometer, skal sidde på stolen og hvile sine arme på bordet for at opnå en jævn aflæsning.
- Få den anden person til at optage læsningen på voltmåleren. Sørg for, at solen plet er stabilt på prik, før du tager en læsning. Hvis spændings aflæsning er svingende, skal du blot registrere den viste maksimumværdi.
- Registrer det tidspunkt, hvor læsningen blev foretaget. Tid skal registreres til nærmeste 30 s. Et digitalt ur tjener dette formål bedre end en analog.
- Få den mørke spænding. Lad den person, der sidder ned, holde solen fotometer justeret til solen med den ene hånd og derefter dække hullet på den øverste beslag med en finger fra den anden hånd. Den anden person vil registrere spændings aflæsning.
- Indstil drejekontakten til den røde kanal, og Gentag trin 1.4 – 1.7.
- Gentag trin 1.4 – 1.8 fire gange mere for at opnå fem spændinger aflæsninger for den grønne kanal og fem spændings aflæsninger for den røde kanal
- Mål lufttemperaturen igen som i trin 1,2.
2. indsamling af metadata
-
Brug Globe Cloud chart til at observere og optage skyer i nærheden af solen. Dette gøres ved at kigge ind i himlen og afkrydse observerede funktioner fra GLOBE Cloud Chart (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). Synlige cirrusskyer er nemme at observere på grund af deres karakteristiske tynde tjavsede tråde. Usynlige cirrusskyer udledes, hvis solens spændings aflæsning på en tilsyneladende klar dag er mindre end 0,5 V.
- Brug et hygrometer til at måle og registrere den relative luftfugtighed: hold hygrometeret med en forlænget arm væk fra kroppen, lad den være i luften i ca. 3 minutter, og tag derefter den tørre pære aflæsning først efterfulgt af den våde pære aflæsning. Find forskellen i de to målinger og brug det relative fugtigheds skema til at fastslå den relative luftfugtighed
- Brug et barometer til at måle og registrere atmosfærisk tryk.
- Beregn AOT ved at tilslutte de målte værdier og konstanterne til ligning 1 ovenfor.
3. temperaturregulering
Bemærk: Den elektronik af solen fotometer er følsomme over for temperatur. For at opnå optimal ydeevne anbefales følgende trin.
- Hvis udetemperaturen er mere end 5 grader under stuetemperatur, skal du holde solen fotometer pakket ind i termisk skum, når den ikke er i brug.
- Når du tager målinger i de varme sommermåneder, skal du holde solens fotometer i skyggen, når den ikke er i brug.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
GLOBE solen fotometer måler AOT ved λ = 505 nm og λ = 625 nm. AERONET-webstedet på Wave CIS site 6 måler AOT ved 15 forskellige bølgelængder. Til vores sammenligning fokuserede vi på disse 4 bølgelængder af AERONET site: 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm. For at foretage en sammenligning mellem de to stationer, vi ekstrapoleret AOT ved 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm for XULA site. Dette gøres ved hjælp af XULA-webstedets Angstrom-koefficienter. For et givet sted og instrument er den optiske tykkelse τ, bølgelængden λ og den atmosfæriske turbiditetskoefficient β forbundet via Angstroms turbiditetsformel
2
Hvor α er Angstroms eksponent. α og β er uafhængige af den bølgelængde, hvormed den optiske tykkelse måles. De er parametre, der beskriver den atmosfære, der måles. Givet AOT på to forskellige bølgelængder (λ1 = 505 nm og λ2 = 625 nm, for vores solfotometer), og den målte AOT (τ1 og τ2), den Angstrom eksponent α for xula site er beregnet ud fra ligningen,
3
AOT (τ3) ved en tredje bølgelængde, λ3 kan ekstrapoleres for samme xula atmosfæriske forhold ved hjælp af ligningen:
4
τ1og λ1 kan udskiftes med τ2 og λ2 i ligning 4 for at opnå samme værdi for τ3. Denne beregning bruges til at sammenligne t-værdier opnået ved to instrumenter, der bruger forskellige bølgelængder. Ideelt set skal de to instrumenter anvendes på samme lokalitet. I vores tilfælde skal det bemærkes, at de to instrumenter var ~ 96 km fra hinanden.
Figur 1: en prøve af de daglige gennemsnitlige AOT-værdier for de røde og grønne kanaler målt ved XULA beregnet ved hjælp af ligning 1. Figuren viser kun data for oktober måned. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 1 viser et udsnit af de typiske daglige AOT-værdier beregnet ved hjælp af ligning 1. Denne figur viser AOT data for både grønne og røde kanaler i GLOBE solen fotometer for oktober måned.
Figur 2: sæsonmæssig variation af AOT. a) variation i de månedlige gennemsnitlige AOT-værdier MÅLT ved xula i løbet af 12-måneders-perioden. AOT-værdier blev målt ved bølgelængder 625 nm og 505 nm. Der blev anvendt ozon korrektion på disse data. Fejllinjerne viser standardafvigelsen for de fem målinger, der er foretaget for hvert måle tidspunkt. Pilene viser AOT-toppene i februar og i maj. b) sæsonmæssig variation af applikationsobjekttræet på xula-stedet. Sæsoner blev kategoriseret thusly: vinter (Dec, Jan, og Feb), forår (marts, apr, maj), sommer (jun, juli, aug) og falde (Sept, okt, nov). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2a viser variationen af det gennemsnitlige månedlige AOT MÅLT ved xula i løbet af 12-månedersperioden. Gennemsnitlig korrektion af ozon-optisk tykkelse af-0,01 og-0,03 blev anvendt på henholdsvis 505 nm og 625 nm værdier for optisk tykkelse. Dataene viser, at AOT målt ved bølgelængde 505 nm (grønt lys) faldt kontinuerligt fra september til januar og derefter toppede i februar. AOT målt ved bølgelængde 625 nm (rødt lys) fulgte en lignende tendens, men nåede et minimum i december og begyndte at gå op for januar og februar. AOT målt ved 505 nm er i gennemsnit højere end AOT målt ved 625 nm. Figur 2b viser de gennemsnitlige AOT-værdier pr. sæson. Årstiderne blev kategoriseret som følger: vinter (december, januar og februar), forår (marts, april og maj), sommer (juni, juli og august), og falde (september, oktober og november). Sommeren havde den højeste gennemsnitlige AOT og vinteren havde den laveste gennemsnitlige AOT. Høje værdier af AOT i sommermånederne kan skyldes opvarmningen af jordens overflade på grund af høje lufttemperaturer. Den varme jord øger fordampningshastigheden. De dråber og iskrystaller, der dannes, når denne vanddamp fryser eller kondenserer øger aerosoler i atmosfæren. Lave værdier af AOT i vintermånederne kan skyldes skyscavenging og regn skylle processer som vintermånederne er også forbundet med høj nedbør.
Figur 3: sammenligning mellem XULA og AERONET. (a) ekstrapoleret AOT på xula. Disse AOT-værdier blev ekstrpoleret for 4 bølgelængder (667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm) ved hjælp af ligning 3. b) AERONET AOT ved samme bølgelængder. De AERONET-data, der bruges her, klassificeres som niveau 2,0. Cloud-screening og ozon korrektionsalgoritmer og blev automatisk anvendt på dataene. Fejllinjerne i panel b er baseret på den mindste usikkerhed på 0,02 AOT-enheder for niveau 2,0 AERONET-data25. Pilene viser AOT-toppene i februar og i maj for både (a) og (b). Klik her for at se en større version af dette tal.
For at foretage en sammenligning mellem XULA-stedet og AERONET-stedet, ekstrakerede vi AOT-værdier ved bølgelængder 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm for XULA-webstedet. Dette blev gjort ved hjælp af ligning 3 ovenfor. Figur 3a viser det EKSTRPOLERET AOT i xula for bølgelængder 667 nm, 551 nm, 532 nm og 490 nm. Figur 3b viser den MÅLTE AERONET AOT på samme bølgelængder. Disse data viser en god kvalitativ aftale, men i betragtning af afstanden mellem de to lokaliteter er der ingen begrundelse for mere kvantitative sammenligninger. Selv om vi observerede toppe i februar og maj, den gennemsnitlige AOT for vinteren og foråret måneder var de laveste. Dette tyder på, at disse toppe skyldes nogle tilfældige begivenheder. Disse begivenheder kan være alt fra røg fra skovbrande og landbrugsaktiviteter i nabostater til aerosoler, der kommer fra hele den Mexicanske Golf. Det kræver målinger i mange sæsoner for at være definitive om årsagen til AOT toppe i maj og februar.
Figur 4: lineære regressioner kurver for AOT-værdier fra to forskellige håndholdte solfotometre på XULA-stedet. Serienumre RG-989 og RG-9990. a) 625 nm og (b) 505 nm. Klik her for at se en større version af dette tal.
Vi tjekkede pålideligheden af GLOBE solfotometre ved at sammenligne to uafhængigt kalibrerede instrumenter mod hinanden. Figur 4 viser AOT data fra Globe solfotometer med serienummer RG8-989 og en anden med serienummer RG8-990. Figuren viser, at aftalen mellem de to solfotometre er stærkere for 505 nm-kanalen end 625 nm-kanalen. Den R-kvadrerede værdi for 505 nm (grøn) kanalen var 95,3%, og hældningen af den lineære regressionslinje mellem de to solfotometre var 0,89. For 625 nm (rød) kanal, R-kvadreret var 91,6% og hældning lineær regression linje var 0,82. Aftalen om den røde kanal er lavere på grund af virkningerne af opvarmning på den røde LED. Den røde LED er mere følsom over for temperatur end den grønne LED. Aftalen for begge kanaler er forbedret, når dataindsamlere kontrollerer instrumentets eksponering for direkte sollys mellem målingerne.
Figur 5: døgn variabiliteten af middelværdierne pr. time for AOT beregnet over 12-månedersperioden. Den tid, der vises på grafen, er lokal tid. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5 viser time variationen af AOT-gennemsnit over 12-måneders-perioden. Hvert datapunkt var et gennemsnit på 194 målinger. Den daglige variation var mellem 0,265 om morgenen og 0,06 om aftenen for 505 nm kanalen, hvilket svarer til omkring 77% variation. Dataene viser et højdepunkt på 9:00 AM af 0,265 og et andet højdepunkt ved 3:00 PM af 0,182 for 505 nm kanalen. 625 nm kanalen viste lignende toppe. Selv om disse tider faldt sammen med trafikken myldretiden i New Orleans, flere undersøgelser er nødvendige for at fastslå, om toppene er udelukkende på grund af køretøjets emissioner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det første skridt i denne protokol er at definere undersøgelsesstedet. Dette gøres ved at bruge en GPS til at finde længde-og breddegrad af undersøgelsen site. Værdierne for længdegrad og breddegrad er afgørende i beregningen af AOT ved hjælp af ligning 1. Under målingen er det afgørende, at solens fotometer peger direkte og solidt på solen. Det lille hul i topbeslaget på den håndholdte solfotometer reducerer mængden af spredt lys, der når LED-detektorerne i solens fotometer. Ligning 1 er en tilnærmelse, der antager, at ingen spredt lys passerer gennem hullet i den øverste beslag. Hvis solen fotometer er justeret korrekt, den fejl, der indføres ved denne antagelse er ubetydelig i forhold til andre kilder til fejl i målingen22,23,24. Lysdioderne i solfotometret er følsomme over for ekstreme temperaturer. I de varme sommermåneder skal solfotometret holdes i skyggen, når den ikke er i brug. I de kolde vintermåneder skal solfotometret indpakkes i beskyttende termisk klud mellem målingerne. I ekstremt kolde omgivelser skal termisk beskyttelse anvendes under hele målingerne. Ved normal drift skal solfotometret læse et par millivolter i mørke og mellem 1,0 V og 3,0 V, når den direkte peger mod solen. Målinger med solen fotometer er pålidelige, når solen er fri for enhver skyer. Iført solbriller med en Auburn nuance vil bidrage til at opdage svage skyer, som ellers er usynlige for den hals Eye25,26.
AOT beregnet ud fra ligning 1 skal korrigeres for ozon bidrag til AOT. Dette gøres ved at trække ~ 0,01 og ~ 0,03 fra AOT-værdierne beregnet for de grønne og røde kanaler henholdsvis22. Når disse protokoller følges nøje, bør nøjagtigheden være ~ 0,02 AOT enheder. Dette niveau af nøjagtighed giver os mulighed for at ignorere eventuelle bidrag til AOT på grund af vanddamp absorption. Protokollerne ovenfor er enkle og kan følges af studerende fra mellem skolen til universitetsniveau. Den håndholdte sol fotometer bruger lysdioder, som er billige og er let fås fra elektroniske butikker. Selve instrumentet er robust og kræver ikke særlig omhu.
På nuværende tidspunkt er der over 400 AERONET overvågningsstationer rundt om i verden, men selv disse er ikke nok til at dække hele planeten. Håndholdte solfotometre, ved hjælp af de protokoller, der er beskrevet her, kan bruges til at bygge bro over hullerne udeladt af AERONET. De tusindvis af skoler rundt om i verden kan organiseres til at danne et netværk af jordbaserede overvågningsstationer, der er meget tættere på hinanden end aeronet stationer27,28. Den håndholdte solfoto måler med de givne protokoller kan også bruges til at validere nuværende og fremtidige rumbaserede aerosol overvågnings platforme.
En af begrænsningerne ved de protokoller, der gives her, er, at tilpasningen til solen sker manuelt, hvilket er modtageligt for menneskelige fejl. Der er også begrænsninger som følge af udformningen af LED-baseret håndholdte sol fotometer. Båndbredden (FWHM) for LED-detektorer er ~ 75 nm, hvilket kan forårsage fejl i målingen. Den anden udfordring med de givne protokoller er at organisere studenter teams, så data indsamles kontinuerligt og regelmæssigt. Studerende kan motiveres til at indsamle data ved at give dem en vis kredit i retning af deres endelige karakter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet økonomisk af DOD ARO tilskud #W911NF-15-1-0510 og National Science Foundation Research initiering Awards under Grant No. 1411209. Vi udtrykker vores oprigtige taknemmelighed over for fysik-og datalogi afdelingen og afdelingen for uddannelse 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).
