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Medición de aerosoles espesor óptico de la atmósfera utilizando el globo de mano Sun fotómetro

Published: May 29, 2019 doi: 10.3791/59257
Automatic Translation
1, 1
1Department of Physics, Xavier University of Louisiana

Summary

El objetivo de los métodos presentados aquí es medir el espesor óptico de aerosol de la atmósfera. El fotómetro solar apunta al sol y se graba la mayor lectura de voltaje obtenida en un voltímetro digital incorporado. También se realizan mediciones atmosféricas como la presión barométrica y la humedad relativa.

Abstract

Aquí describimos la medición del espesor óptico de aerosol con el fotómetro de mano GLOBE. El espesor óptico de aerosol (AOT) se midió en la Universidad Xavier de Louisiana (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W y 3 m sobre el nivel del mar). Las mediciones se hicieron en dos longitudes de onda diferentes, 505 nm y 625 nm. Las mediciones de AOT se hicieron 6 veces al día (7 AM, 9 AM, 11 AM, mediodía solar, 3 PM y 5 PM). Los datos mostrados en este documento son los valores medios mensuales de AOT tomados en el mediodía solar. Durante cada tiempo de medición; por cada canal se toman al menos cinco valores de la tensión de luz v y el voltaje oscuro voscuro . La media de estas cinco mediciones se toma como el promedio para ese tiempo de medición. Otros datos meteorológicos, como la temperatura, la presión superficial, las precipitaciones y la humedad relativa, también se miden al mismo tiempo. Todo el protocolo se completa dentro de un lapso de tiempo de 10 – 15 minutos. Los valores medidos de AOT a 505 nm y 625 Nm se utilizan para extrapolar los valores de AOT para longitudes de onda de 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm. Los valores de AOT medidos y extrapolados se compararon con los valores de la estación AERONET más cercana en el sitio de Wave CIS 6 (AERONET, 28,87 ° N, 90,48 ° W y 33 m sobre el nivel del mar), que está a unos 96 km al sur de XULA. En este estudio rastreamos las variaciones anuales y diarias de AOT durante un período de 12 meses desde septiembre 2017 hasta agosto 2018. También comparamos los datos de AOT de dos fotómetros de mano de GLOBE calibrados de forma independiente en el sitio de XULA. Los datos muestran que los dos instrumentos están en excelente acuerdo.

Introduction

Los aerosoles atmosféricos son partículas sólidas y líquidas de un minuto (que van desde el tamaño submicrónico al milímetro) suspendidas en el aire. Algunos aerosoles se producen a través de la actividad humana y otros son producidos por los procesos naturales1,2,3,4. Los aerosoles en la atmósfera reducen la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la tierra al dispersan o absorben la luz y la radiación térmica del sol. La cantidad de aerosol en la atmósfera varía significativamente con la ubicación y el tiempo. Hay cambios estacionales y anuales, así como cambios episódicos debido a eventos tales como grandes tormentas de polvo, incendios salvajes o erupciones volcánicas5,6,7,8.

Los efectos de los aerosoles en el clima y en la salud pública se encuentran entre los temas dominantes en la investigación medioambiental actual. Los aerosoles afectan el clima dispersando o absorbiendo la luz y la radiación térmica del sol y actuando como núcleos de condensación en la formación de nubes. Los aerosoles también juegan un papel en la dispersión de patógenos en el aire y pueden causar o mejorar las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. El espesor óptico de aerosol (AOT) es una medida de la cantidad de luz solar que se absorbe o dispersa por estos aerosoles. Existen varios métodos basados en el terreno para monitorear el AOT9,10,11. El mayor sistema de monitorización AOT basado en tierra es el proyecto de red robótica de aerosol (AERONET). AERONET es una red de más de 400 estaciones de monitoreo repartidas por todo el mundo12,13. A pesar de este gran número de estaciones de monitoreo, todavía hay grandes brechas en todo el mundo que no son monitoreadas para AOT. Por ejemplo, la estación AERONET más cercana de nuestro sitio de estudio está a unos 90 km de distancia. Este documento describe el uso de un fotómetro portátil de mano para el sol que se puede utilizar para cerrar las brechas entre las estaciones de monitoreo AERONET. El fotómetro portátil de mano solar es un instrumento ideal para el uso de estudiantes de todo el mundo en una red global de monitoreo de aerosoles14,15. El programa de aprendizaje global y observaciones para beneficiar al medio ambiente (Globe) proporciona una plataforma para dicha red, a través de miles de escuelas en todos los Estados de 50 de los Estados Unidos y en casi 120 otros países16,17 . La idea principal del Programa GLOBE es utilizar estudiantes de todo el mundo para proporcionar mediciones científicamente valiosas de parámetros ambientales utilizando equipos de bajo costo. Con la debida orientación, los estudiantes y otros no especialistas pueden formar redes de fotómetros de sol de mano para llenar los huecos entre las estaciones de monitoreo de AERONET. La mayor ventaja del fotómetro de mano del sol es que se puede tomar incluso a las partes más remotas del mundo. Las mediciones de AOT con otros instrumentos pequeños y transportables se han utilizado con éxito en el pasado para llevar a cabo estudios de investigación en áreas remotas y de difícil acceso17,18

El objetivo principal de este estudio es utilizar los fotómetros de mano para el sol de GLOBE para rastrear la variación anual, diaria y horaria de AOT en nuestro sitio de estudio de XULA y comparar con las mediciones de una estación cercana de AERONET. Este documento presenta datos para un período de 12 meses del 2017 de septiembre al 2018 de agosto. Esta es la primera AOT grabada para el sitio de XULA. El fotómetro solar GLOBE mide AOT en dos longitudes de onda, 505 nm y 625 nm. El sitio de AERONET en Wave CIS site 6 mide AOT en 15 longitudes de onda diferentes. Para nuestra comparación nos centramos en estas 4 longitudes de onda, 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm. Las elegimos porque son las 4 longitudes de onda AERONET más cercanas a las longitudes de onda del fotómetro solar GLOBE. Para hacer la comparación, extrapolamos los valores de AOT en estas longitudes de onda para el sitio de XULA.

Las mediciones de AOT se realizan todos los días cuando las condiciones meteorológicas lo permiten. Las mediciones que se realizan cuando hay nubes de cirros dentro de las proximidades del sol se excluyen en el análisis. La tabla 1 muestra el número de días de cada mes en los que teníamos cielos completamente claros. En total, se excluyó alrededor del 47% de los datos tomados.

Mes Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Puede Junio Jul Agosto
Número de días 18 20 16 15 15 15 16 15 18 15 15 16

Tabla 1: las mediciones de AOT se hicieron 6 veces al día (7:00 AM, 9 am, 11 AM, mediodía solar, 3 AM, y 5 am). Los datos mostrados en las parcelas son los valores medios mensuales de AOT tomados en el mediodía solar. Durante cada tiempo de medición; por cada canal se toman al menos cinco valores de la tensión de luz v y el voltaje oscuro voscuro . La media de estas cinco mediciones se toma como el promedio para ese tiempo de medición. El error en estas mediciones se calcula como las desviaciones estándar de estas cinco mediciones. Los valores de AOT se obtienen utilizando la ecuación mostrada debajo de16:

Equation 1

V0 es la constante de calibración del fotómetro solar, R es la distancia tierra-sol en unidades astronómicas, Voscuro es el voltaje oscuro grabado cuando la luz está bloqueada de pasar a través del agujero en el soporte superior de la Sun fotómetro, V es el voltaje de la luz solar registrado desde el fotómetro sol cuando la luz pasa a través del orificio en el soporte superior, r representa la atenuación de la luz debido a la dispersión de Rayleigh, p y p0 son la presión atmosférica medida y estándar, respectivamente, y m es la masa de aire relativa. La masa de aire relativa se calcula a partir de los datos facilitados por la Administración Nacional Oceánica y atmosférica (NOAA). Otros datos meteorológicos, como la temperatura, las precipitaciones y la humedad relativa, también se miden al mismo tiempo. La ecuación 1, como se ha indicado anteriormente, incluye las aportaciones de espesor óptico del ozono. El efecto del ozono en los valores de AOT se calcula sobre la base de los valores tabulados del coeficiente de absorción de ozono y las suposiciones sobre la cantidad de ozono en la atmósfera19. Bucholtz20,21 ha producido valores tabulados de unaR basada en atmósferas estándar. Para el canal 505 nm aR ≈ 0,13813 y para el canal 625 nm es ~ 0,05793.

Los datos presentados aquí representan un ejemplo de cómo los equipos de los estudiantes se pueden organizar para tomar mediciones largas y sostenidas de AOT. En este estudio, dos equipos de estudiantes utilizaron dos fotómetros de mano de globo con calibración independiente para rastrear la variación anual, diaria y horaria del espesor óptico de aerosol de la atmósfera en nuestro sitio de estudio de XULA. Los dos fotómetros de sol Globe utilizados en esta investigación fueron comprados en la IESRE (Instituto de investigación y Educación de Ciencias de la tierra; uno tenía el número de serie RG8-989 y el otro tenía el número de serie RG8-990). Antes de que los datos de los dos instrumentos pudieran combinarse, se realizó un análisis de regresión para determinar el acuerdo

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Protocol

1. funcionamiento del fotómetro

Nota: Estos protocolos son mejor realizados por dos personas que trabajan juntas. Una persona mantiene y alinea el fotómetro solar mientras la segunda persona graba las mediciones.

  1. Mida la longitud y la latitud del sitio utilizando GPS. En el sitio, el primer paso es activar el GPS eligiendo el sensor de ajuste desde el menú del sensor y seleccionar GPS. Una vez que el GPS ha adquirido suficientes satélites, se mostrarán los valores de latitud y longitud. Una vez que se muestran los valores, presione recopilar datos y luego presione guardar.
  2. Asegúrese de que el fotómetro de sol está funcionando bien. Un fotómetro solar debidamente calibrado debe producir una tensión estable de ~ 0,03 V en interiores y hasta 5 V cuando la luz se dirige al detector. El voltímetro del fotómetro solar Globe está incorporado en el fotómetro solar
  3. Registre la temperatura del aire. Si utiliza un alcohol en un termómetro de vidrio, dele al termómetro 3 – 5 minutos para ajustarse a la temperatura exterior antes de grabar la lectura estable. Si utiliza el termómetro incorporado del fotómetro de sol, gire el interruptor giratorio a T y registre la lectura de voltaje en el voltímetro. La lectura de voltaje multiplicada por el 100 dará la temperatura del aire en grados Celsius en ese momento.
  4. Fije el selector giratorio al canal verde del fotómetro solar.
  5. Hacer que una persona Alinee el fotómetro del sol para que la luz que pasa a través del orificio en el soporte superior produzca un punto de luz solar centrado sobre el punto de color en el soporte inferior. Para obtener mejores resultados, utilice una mesa y una silla. La persona que alinea el fotómetro del sol debe sentarse en la silla y descansar los brazos sobre la mesa para obtener una lectura constante.
  6. Que la segunda persona registre la lectura en el voltímetro. Asegúrese de que el punto de sol es estable en el punto antes de tomar una lectura. Si la lectura de voltaje es fluctuante, simplemente registre el valor máximo mostrado.
  7. Registre la hora a la que se tomó la lectura. El tiempo debe grabarse en los 30 s más cercanos. Un reloj digital sirve para este propósito mejor que uno analógico.
  8. Obtenga el voltaje oscuro. Haz que la persona sentada mantenga el fotometro del sol alineado con el sol con una mano y luego cubra el orificio en el soporte superior con un dedo de la otra mano. La segunda persona registrará la lectura de voltaje.
  9. Fije el selector giratorio en el canal rojo y repita los pasos 1.4 – 1.7.
  10. Repita los pasos 1.4 – 1.8 cuatro veces más para obtener cinco lecturas de tensiones para el canal verde y cinco lecturas de voltaje para el canal rojo
  11. Mida la temperatura del aire de nuevo como en el paso 1,2.

2. colección de metadatos

  1. Utilice el gráfico de nubes de Globe para observar y registrar la nube cerca del sol. Esto se hace mirando al cielo y comprobando las características observadas del gráfico de la nube de GLOBE (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). Las nubes de cirros visibles son fáciles de observar debido a sus filamentos delgados característicos. Las nubes de cirros invisibles se deducen si la lectura del voltaje de la luz solar en un día aparentemente claro es inferior a 0,5 V.
    1. Utilice un higrómetro para medir y registrar la humedad relativa: Sujete el higrómetro con un brazo extendido lejos del cuerpo, déjalo en el aire durante unos 3 minutos, y luego tome la lectura de la bombilla seca primero seguida de la lectura de la bombilla húmeda. Encuentre la diferencia en las dos lecturas y utilice la tabla de humedad relativa para establecer la humedad relativa
    2. Utilice un barómetro para medir y registrar la presión atmosférica.
  2. Calcule AOT conectando los valores medidos y las constantes en la ecuación 1 indicada anteriormente.

3. regulación de temperatura

Nota: La electrónica del fotómetro solar es sensible a la temperatura. Para obtener un rendimiento óptimo, se recomiendan los siguientes pasos.

  1. Si la temperatura exterior es superior a 5 grados por debajo de la temperatura ambiente, mantenga el fotómetro de sol envuelto en espuma térmica cuando no esté en uso.
  2. Cuando tome mediciones durante los calurosos meses de verano, mantenga el fotómetro de sol en la sombra cuando no esté en uso.

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Representative Results

El fotómetro solar GLOBE mide AOT a λ = 505 nm y λ = 625 nm. El sitio de AERONET en Wave CIS site 6 mide AOT en 15 longitudes de onda diferentes. Para nuestra comparación nos centramos en estas 4 longitudes de onda del sitio AERONET: 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm. Para hacer una comparación entre las dos estaciones, extrapolamos AOT a 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm para el sitio de XULA. Esto se hace usando los coeficientes Angstrom del sitio de XULA. Para cualquier sitio e instrumento dado, el espesor óptico τ, la longitud de onda λ, y el coeficiente de turbidez atmosférica β están conectados a través de la fórmula de turbidez de Angstrom

Equation 22

Donde α es el exponente del angstrom. α y β son independientes de la longitud de onda en la que se mide el espesor óptico. Son parámetros que describen la atmósfera que se está midiendo. Dado el AOT en dos longitudes de onda diferentes(λ 1 = 505 nm y λ2 = 625 nm, para nuestro fotómetro solar), y el AOT medido (τ1 y τ2), el exponente de Angstrom α para el sitio de Xula se calcula a partir de la ecuación,

Equation 33

El AOT (τ3) a una tercera longitud de onda, λ3 puede extrapotarse para las mismas condiciones atmosféricas de Xula usando la ecuación:

Equation 44

τ1y λ1 pueden reemplazarse con τ2 y λ2 en la ecuación 4 para obtener el mismo valor para τ3. Este cálculo se utiliza para comparar los valores de τ obtenidos por dos instrumentos que utilizan diferentes longitudes de onda. Idealmente, los dos instrumentos deben utilizarse en la misma localidad. En nuestro caso hay que señalar que los dos instrumentos eran ~ 96 km de distancia.

Figure 1
Figura 1: una muestra de los valores promedio diarios de AOT para los canales rojo y verde medidos en XULA, calculados utilizando la ecuación 1. La figura muestra los datos del mes de octubre solamente. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La figura 1 muestra una muestra de los valores de AOT promedio diario típicos calculados mediante la ecuación 1. Esta figura muestra los datos de AOT para los canales verde y rojo del fotómetro solar GLOBE para el mes de octubre.

Figure 2
Figura 2: variación estacional de AOT. (a) variación de los valores medios mensuales de AOT medidos en Xula durante el período de 12 meses. Los valores de AOT se midieron a longitudes de onda de 625 nm y 505 nm. La corrección de ozono se aplicó a estos datos. Las barras de error muestran la desviación estándar de las cinco mediciones tomadas para cada tiempo de medición. Las flechas muestran los picos AOT en febrero y en mayo. (b) variación estacional de AOT en el sitio de Xula. Las temporadas se categorizaron de forma thusly: invierno (diciembre, enero y febrero), primavera (marzo, abril, mayo), verano (junio, julio, agosto) y otoño (sept, Oct, Nov). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La figura 2A muestra la variación del AOT mensual promedio medido en Xula durante el período de 12 meses. Las correcciones medias de espesor óptico de ozono de-0,01 y-0,03 se aplicaron a los valores de espesor óptico de 505 nm y 625 nm, respectivamente. Los datos muestran que el AOT medido a una longitud de onda de 505 nm (luz verde) cayó continuamente de septiembre a enero y luego alcanzó su punto máximo en febrero. El AOT medido a una longitud de onda de 625 nm (luz roja) siguió una tendencia similar pero alcanzó un mínimo en diciembre y comenzó a subir para enero y febrero. El AOT medido en 505 nm es en promedio mayor que el AOT medido en 625 nm. La figura 2B muestra los valores medios de AOT por temporada. Las temporadas se clasificaron de la siguiente manera: invierno (diciembre, enero y febrero), primavera (marzo, abril y mayo), verano (junio, julio y agosto), y otoño (septiembre, octubre y noviembre). El verano tenía el AOT promedio más alto y el invierno tenía el AOT promedio más bajo. Los valores altos de AOT durante los meses de verano pueden deberse al calentamiento de la superficie de la tierra debido a las altas temperaturas del aire. La tierra caliente aumenta la velocidad de evaporación. Las gotas y los cristales de hielo que se forman cuando este vapor de agua se congela o se condensa aumenta los aerosoles en la atmósfera. Los valores bajos de AOT en los meses de invierno pueden deberse a los procesos de barrido de la nube y de lavado de la lluvia, ya que los meses de invierno también se asocian con altas precipitaciones.

Figure 3
Figura 3: comparación entre XULA y AERONET. (a) EXTRAPOLADO AOT en Xula. Estos valores de AOT fueron extrapolados para 4 longitudes de onda (667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm) utilizando la ecuación 3. (b) AERONET AOT en las mismas longitudes de onda. Los datos de AERONET utilizados aquí se clasifican como nivel 2,0. Análisis en la nube y algoritmos de corrección de ozono y se aplicaron automáticamente a los datos. Las barras de error del panel b se basan en la incertidumbre mínima de 0,02 unidades AOT para el nivel 2,0 datos AERONET25. Las flechas muestran los picos AOT en febrero y en mayo para ambos (a) y (b). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Para realizar una comparación entre el sitio de XULA y el sitio de AERONET, extrapolamos los valores de AOT a longitudes de onda de 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm para el sitio de XULA. Esto se hizo usando la ecuación 3 anterior. La figura 3a muestra el AOT extrapolado en Xula para las longitudes de onda 667 nm, 551 nm, 532 nm y 490 nm. La figura 3B muestra el AERONET AOT medido en las mismas longitudes de onda. Estos datos muestran un buen acuerdo cualitativo, pero, teniendo en cuenta la distancia entre los dos sitios, no hay justificación para comparaciones más cuantitativas. A pesar de que observamos picos en febrero y mayo, el AOT promedio para los meses de invierno y primavera fueron los más bajos. Esto sugiere que estos picos se deben a algunos eventos aleatorios. Estos eventos podrían ser cualquier cosa, desde el humo de los incendios forestales y las actividades agrícolas en los Estados vecinos hasta los aerosoles provenientes de todo el Golfo de México. Requiere mediciones para muchas temporadas para ser definitivo sobre la causa de los picos AOT en mayo y febrero.

Figure 4
Figura 4: curvas de regresiones lineales para valores AOT de dos fotómetros de sol de mano diferentes en el sitio de XULA. Números de serie RG-989 y RG-9990. (a) 625 nm y (b) 505 nm. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Comprobamos la fiabilidad de los fotómetros de sol GLOBE comparando dos instrumentos calibrados de forma independiente. La figura 4 muestra los datos AOT del fotómetro solar Globe con el número de serie RG8-989 y otro con el número de serie RG8-990. La figura muestra que el acuerdo entre los dos fotómetros del sol es más fuerte para el canal de 505 nm que el canal de 625 nm. El valor R cuadrado para el canal 505 nm (verde) era 95,3% y la pendiente de la línea de regresión lineal entre los dos fotómetros del sol era 0,89. Para el canal de 625 nm (rojo), R cuadrado era 91,6% y la línea de regresión lineal de la pendiente era 0,82. El acuerdo sobre el canal rojo es menor debido a los efectos de la calefacción en el LED rojo. El LED rojo es más sensible a la temperatura que el LED verde. El acuerdo para ambos canales se mejora cuando los colectores de datos controlan la exposición del instrumento a la luz solar directa entre las mediciones.

Figure 5
Figura 5: variabilidad diurna de los valores de la media horaria de la AOT calculada durante el período de 12 meses. El tiempo que se muestra en el gráfico es la hora local. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La figura 5 muestra la variación horaria del AOT promediada durante el período de 12 meses. Cada punto de datos era un promedio de 194 mediciones. La variación diaria fue entre 0,265 en la mañana y 0,06 en la noche para el canal de 505 nm, que corresponde a alrededor de 77% variación. Los datos muestran un pico a las 9:00 AM de 0,265 y otro pico a 3:00 PM de 0,182 para el canal de 505 nm. El canal de 625 nm mostró picos similares. Aunque estos tiempos coincidieron con las horas pico de tráfico en Nueva Orleans, se necesitan más investigaciones para establecer si los picos se deben únicamente a las emisiones de los vehículos.

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Discussion

El primer paso en este protocolo es definir el sitio del estudio. Esto se hace mediante el uso de un GPS para encontrar la longitud y la latitud del sitio de estudio. Los valores de longitud y latitud son críticos en el cálculo de AOT utilizando la ecuación 1. Durante la medición, es crucial que el fotómetro solar se apunta directamente y firmemente al sol. El pequeño orificio en el soporte superior del fotómetro de mano del sol reduce la cantidad de luz dispersa que llega a los detectores LED en el fotómetro solar. La ecuación 1 es una aproximación que asume que ninguna luz dispersa pasa a través del orificio en el corchete superior. Si el fotómetro solar está alineado correctamente, el error introducido por esta suposición es insignificante comparado con otras fuentes de error en la medida22,23,24. Los LEDs en el fotómetro solar son sensibles a las temperaturas extremas. Durante los calurosos meses de verano, el fotómetro solar debe mantenerse a la sombra cuando no esté en uso. Durante los fríos meses de invierno, el fotómetro solar debe estar envuelto en un paño térmico protector entre las mediciones. En ambientes extremadamente fríos, se debe utilizar protección térmica a lo largo de las mediciones. Cuando se opera normalmente, el fotómetro del sol debe leer unos pocos milivoltios en la oscuridad y entre 1,0 V y 3,0 V cuando se apunta directamente al sol. Las mediciones con el fotómetro solar son fiables cuando el sol está despejado de cualquier nube. Usar gafas de sol con un tinte castaño ayudará a detectar nubes débiles que de otro modo son invisibles para el ojo de cuello25,26.

El AOT calculado a partir de la ecuación 1 debe corregirse para la contribución del ozono al AOT. Esto se hace restando ~ 0,01 y ~ 0,03 de los valores AOT calculados para los canales verde y rojo respectivamente22. Cuando se siguen estos protocolos cuidadosamente, la exactitud debe ser ~ 0,02 unidades AOT. Este nivel de precisión nos permite ignorar cualquier contribución a AOT debido a la absorción de vapor de agua. Los protocolos indicados anteriormente son simples y pueden ser seguidos por estudiantes de escuela media a nivel universitario. El fotómetro de mano del sol utiliza LEDs que son baratos y se obtienen fácilmente de tiendas electrónicas. El instrumento en sí es robusto y no necesita atención especial.

En la actualidad hay más de 400 estaciones de monitoreo AERONET en todo el mundo, pero incluso estas no son suficientes para cubrir todo el planeta. Los fotómetros de mano para el sol, utilizando los protocolos descritos aquí, pueden utilizarse para cerrar las brechas dejados por AERONET. Las miles de escuelas de todo el mundo se pueden organizar para formar una red de estaciones de monitoreo terrestres que están mucho más cerca una de la otra que las estaciones AERONET27,28. El fotómetro de mano con los protocolos dados también se puede utilizar para validar las plataformas de monitoreo de aerosoles actuales y futuras basadas en el espacio.

Una de las limitaciones de los protocolos dados aquí es que la alineación con el sol se hace manualmente, que es susceptible a los errores humanos. También hay limitaciones que se han producido por el diseño del fotómetro de mano basado en LED. El ancho de banda (FWHM) para los detectores LED es ~ 75 nm que podría causar errores en la medición. El otro desafío con los protocolos dados es organizar los equipos estudiantiles para que los datos se recopilen continuamente y de forma regular. Los estudiantes pueden estar motivados para recopilar datos dándoles un poco de crédito hacia su calificación final.

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Disclosures

Los autores no declaran ningún conflicto de intereses.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado financieramente por la subvención ARO del DOD #W911NF-15-1-0510 y los premios de iniciación de investigación de la Fundación Nacional de ciencia bajo Grant no. 1411209. Expresamos nuestra sincera gratitud al Departamento de física y Ciencias de la computación y a la división de Educación de la Universidad Xavier de 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.

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References

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Medición de aerosoles espesor óptico de la atmósfera utilizando el globo de mano Sun fotómetro
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Bradley, M., Gasseller, M.… More

Bradley, M., Gasseller, M. Measurement of Aerosols Optical Thickness of the Atmosphere using the GLOBE Handheld Sun Photometer. J. Vis. Exp. (147), e59257, doi:10.3791/59257 (2019).

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