Summary
Målet med de metoder som presenteras här är att mäta aerosolens optiska tjocklek av atmosfären. Solfotometern är riktad mot solen och den största spännings avläsningen som erhålls på en inbyggd digital voltmeter registreras. Atmosfäriska mätningar som barometertryck och relativ luft fuktighet utförs också.
Abstract
Här beskriver vi mätningen av aerosolens optiska tjocklek med hjälp av den handhållna sol foto metern från GLOBE. Aerosolens optiska tjocklek (AOT) mättes vid Xavier University of Louisiana (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W och 3 m över havet). Mätningarna utfördes vid två olika våg längder, 505 nm och 625 nm. AOT mätningar gjordes 6 gånger om dagen (7 AM, 9 AM, 11 AM, sol Noon, 3 PM och 5 PM). De data som visas i detta dokument är de månatliga genomsnittliga AOT-värden som tas vid Sol Noon. Under varje mätnings tid; minst fem värden för sol ljusets spänning v och mörker spänningen vDark tas för varje kanal. Medelvärdet för dessa fem mätningar tas som genomsnittet för den mät tiden. Även andra meteorologiska data som temperatur, yttryck, nederbörd och relativ luft fuktighet mäts samtidigt. Hela protokollet slutförs inom en tids period på 10 – 15 min. De uppmätta AOT-värdena vid 505 nm och 625 nm används sedan för att extraantera AOT-värden för våg längder 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 nm. De uppmätta och extrapolerade AOT-värdena jämfördes sedan med värden från närmaste AERONET-station vid Wave CIS plats 6 (AERONET, 28,87 ° N, 90,48 ° v och 33 m över havet), vilket är ca 96 km söder om XULA. I denna studie spårade vi de årliga och dagliga variationer av AOT för en 12 månaders period från september 2017 till augusti 2018. Vi jämförde även AOT-data från två oberoende kalibrerade GLOBE-solfotometrar på XULA-sidan. Uppgifterna visar att de två instrumenten är i utmärkt samförstånd.
Introduction
Atmosfäriska aerosoler är minut fasta och flytande partiklar (allt från submicron till millimeter storlek) svävande i luften. Vissa aerosoler produceras genom mänsklig verksamhet och andra produceras av naturliga processer1,2,3,4. Aerosoler i atmosfären minskar mängden sol energi som når jordens yta genom att sprida eller absorbera ljus och termisk strålning från solen. Mängden aerosol i atmosfären varierar avsevärt med plats och tid. Det finns säsongs mässiga och årliga förändringar samt episodiska förändringar på grund av händelser som stora damm stormar, vilda bränder eller vulkanutbrott5,6,7,8.
Effekterna av aerosoler på klimatet och folkhälsan är bland de dominerande ämnena i aktuell miljö forskning. Aerosoler påverkar vädret genom att sprida eller absorbera ljus och termisk strålning från solen och genom att fungera som kondens kärnor i bildandet av moln. Aerosoler spelar också en roll i spridningen av patogener i luften och de kan orsaka eller förbättra luftvägs-och hjärt-kärlsjukdomar. Aerosolens optiska tjocklek (AOT) är ett mått på mängden solljus som absorberas eller sprids av dessa aerosoler. Det finns flera markbaserade metoder för övervakning av AOT9,10,11. Det största av de markbaserade AOT-övervakningssystemet är aerosoler Robotic Network (AERONET) projekt. Aeronet är ett nätverk av över 400 övervaknings stationer spridda över hela världen12,13. Trots detta stora antal övervaknings stationer finns det fortfarande stora luckor över hela världen som inte övervakas för AOT. Till exempel är närmaste AERONET-station från vår studie plats cirka 90 km bort. Detta dokument beskriver användningen av en bärbar handhållen solfotometer som kan användas för att överbrygga luckorna mellan AERONET övervaknings stationer. Den bärbara handhållna solfotometern är ett idealiskt instrument för användning av studenter runt om i världen i ett globalt aerosol övervaknings nätverk14,15. Den globala lärande och observationer för att gynna miljön (Globe) programmet ger en plattform för ett sådant nätverk, genom tusentals skolor i alla 50 stater i USA och i nästan 120 andra länder16,17 . Den primära idén med GLOBE-programmet är att använda studenter över hela världen för att ge vetenskapligt värdefulla mätningar av miljö parametrar med hjälp av billig utrustning. Med ordentlig vägledning kan studenter och andra icke-specialister bilda nätverk av handhållna solfotometrar för att fylla luckorna mellan AERONET övervaknings stationer. Den största fördelen med den handhållna solfotometern är att den kan tas till även de mest avlägsna delarna av världen. AOT-mätningar med andra små och transportabla instrument har tidigare använts framgångs rikt för att genomföra forsknings studier i avlägsna och svåråtkomliga områden17,18
Huvud syftet med denna studie är att använda GLOBE handhållna sol foto metrar för att spåra den årliga, dagliga och timvis variation av AOT på vår XULA studie plats och jämföra med mätningar från en närliggande AERONET station. Detta dokument presenterar data för en 12 månaders period från september 2017 till augusti 2018. Detta är det första AOT som registrerats för XULA-webbplatsen. GLOBE-solfotometern mäter AOT vid två våg längder, 505 nm och 625 nm. Den AERONET plats på Wave CIS site 6 åtgärder AOT vid 15 olika våg längder. För vår jämförelse fokuserade vi på dessa 4 våg längder, 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 nm. Vi valde dessa eftersom de är de 4 AERONET våg längder närmast Globen sol foto meter våg längder. För att göra jämförelsen extrapolerade vi AOT-värden vid dessa våg längder för XULA-platsen.
Mätningar av AOT görs varje dag när väder förhållandena tillåter. Mätningar som görs när det finns cirrusmoln i närheten av solen är undantagna i analysen. Tabell 1 visar antalet dagar i varje månad som vi hade helt klar himmel. Sammanlagt exkluderades omkring 47% av de data som togs.
| Månad | September | Oktober | November | December | Januari | Februari | Mars | Apr | Kan | Jun | Juli | Augusti |
| Antal dagar | 18 | 20 | 16 | 15 | 15 | 15 | 16 | 15 | 18 | 15 | 15 | 16 |
Tabell 1: AOT-mätningar utfördes 6 gånger per dag (7:00 am, 9 am, 11 am, sol Noon, 3 am och 5 am). De uppgifter som visas på Tomterna är de månatliga genomsnittliga AOT-värden som tas vid Sol Noon. Under varje mätnings tid; minst fem värden för sol ljusets spänning v och mörker spänningen vDark tas för varje kanal. Medelvärdet för dessa fem mätningar tas som genomsnittet för den mät tiden. Felet i dessa mätningar beräknas som standard avvikelserna för dessa fem mätningar. AOT-värden erhålls med ekvationen som visas under16:
V0 är kalibreringskonstant av Solfotometern, R är jorden-sön avstånd i astronomiska enheter, VDark är den mörka spänningen registreras när ljuset blockeras från att passera genom hålet på den övre fästet på Sol foto meter, V är sol ljuset spänningen registreras från solen foto meter när ljuset passerar genom hålet på den övre fästet, enR representerar dämpning av ljus på grund av Rayleigh spridning, p och p0 är den uppmätta och standard atmosfärstryck, respektive, och m är den relativa luft massan. Den relativa luft massan beräknas utifrån de uppgifter som lämnats av den nationella oceaniska och atmosfäriska administrationen (NOAA). Även andra meteorologiska data som temperatur, nederbörd och relativ luft fuktighet mäts samtidigt. Ekvation 1 som anges ovan inkluderar bidragen av optisk tjocklek från ozon. Ozonets effekt på AOT-värden beräknas utifrån tabellerade värden för ozonabsorptionskoefficienten och antagandena om ozonhalten i atmosfären19. Bucholtz20,21 har producerat tabellerade värden av enR baserad på standard atmosfärer. För 505 nm kanal aR ≈ 0,13813 och för 625 nm kanal är det ~ 0,05793.
De data som presenteras här är ett exempel på hur grupper av studenter kan organiseras för att ta långa och ihållande AOT-mätningar. I denna studie använde två elev grupper två oberoende kalibrerade GLOBE-solfotometrar för att spåra den årliga, dagliga och timvis variationen av atmosfärens optiska tjocklek på atmosfären på vår XULA-studie. De två Globe sol foto metrar som används i denna undersökning köptes från IESRE (Institutet för geovetenskap forskning och utbildning, en hade serie nummer RG8-989 och den andra hade serie nummer RG8-990). Innan data från de två instrumenten kunde kombineras genomfördes en Regressions analys för att fastställa överenskommelsen
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. fotometerfunktion
Anmärkning: Dessa protokoll görs bäst av två personer som arbetar tillsammans. En person innehar och justerar solfotometern medan den andra personen registrerar mätningarna.
- Mät longitud och latitud för platsen med hjälp av GPS. På sajten är det första steget att aktivera GPS genom att välja sensor inställningar från sensor menyn och välja GPS. När GPS: en har skaffat tillräckligt många satelliter visas latitud-och longitudvärdena. När värden visas Tryck på samla in data och tryck sedan på Spara.
- Se till att solfotometern fungerar bra. En korrekt kalibrerad solfotometer bör producera en stabil spänning på ~ 0,03 V inomhus och upp till 5 V när ljuset riktas mot detektorn. Den voltmeter på Globen solfotometern är inbyggd på solfotometern
- Anteckna luft temperaturen. Om du använder en alkohol i glastermometer, ge termometern 3 – 5 min för att justera till utetemperaturen innan du registrerar den stabila behandlingen. Om du använder solfotometerns inbyggda termometer vrider du vridreglaget till T och spelar in spännings avläsningen på voltmetern. Spännings avläsningen multiplicerad med 100 kommer att ge luft temperaturen i grader Celsius vid den tidpunkten.
- Ställ vredet till den gröna kanalen på solfotometern.
- Har en person anpassa solfotometern så att ljuset som passerar genom hålet på det övre fästet ger en sol ljus punkt centrerad över den färgade punkten på vevlagret. För bästa resultat, Använd ett bord och en stol. Den person som justerar solfotometern bör sitta på stolen och vila sina armar på bordet för att få en stadig avläsning.
- Har den andra personen spela in behandlingen på voltmeter. Se till att sol punkten är stabil på pricken innan du tar en avläsning. Om spännings avläsning är fluktuerande, bara registrera det maximala värdet som visas.
- Anteckna tiden då läsningen togs. Tid måste registreras till närmaste 30 s. En digital klocka tjänar detta syfte bättre än en analog.
- Få den mörka spänningen. Låt personen sitta ner och hålla solfotometern i linje med solen med ena handen och sedan täcka hålet på det övre fästet med ett finger från den andra handen. Den andra personen kommer att spela in spännings avläsning.
- Ställ in vridreglaget på den röda kanalen och upprepa steg 1.4 – 1.7.
- Upprepa steg 1.4 – 1.8 fyra gånger för att få fem spänningar avläsningar för den gröna kanalen och fem spännings avläsningar för den röda kanalen
- Mät luft temperaturen igen som i steg 1,2.
2. insamling av metadata
-
Använd Globen-molndiagrammet för att observera och spela in molnen nära solen. Detta görs genom att titta in i himlen och kontrol lera observerade funktioner från GLOBE Cloud Chart (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). Synliga cirrusmoln är lätta att observera på grund av deras karakteristiska tunna stripig strängar. Osynliga cirrusmoln kan härledas om sol ljusets spännings avläsning på en till synes klar dag är mindre än 0,5 V.
- Använd en hygrometer för att mäta och registrera den relativa luft fuktigheten: håll hygrometer med en förlängd arm bort från kroppen, lämna den i luften i ca 3 minuter, och sedan ta den torra lampan behandlingen först följt av den våta glöd lampan läsning. Se skillnaden i de två värdena och Använd den relativa luft fuktighets tabellen för att fastställa den relativa
- Använd en barometer för att mäta och registrera atmosfärstryck.
- Beräkna AOT genom att koppla de uppmätta värdena och konstanterna till ekvation 1 som ges ovan.
3. temperatur reglering
Anmärkning: Elektroniken i solfotometern är känsliga för temperatur. För optimala prestanda rekommenderas följande steg.
- Om utomhustemperaturen är mer än 5 grader under rums temperatur, håll sol fotometern insvept i termisk skum när den inte används.
- När du tar mätningar under de varma sommar månaderna, förvara solfotometern i skuggan när den inte används.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
GLOBE-solfotometern mäter AOT vid λ = 505 nm och λ = 625 nm. Den AERONET plats på Wave CIS site 6 åtgärder AOT vid 15 olika våg längder. För vår jämförelse fokuserade vi på dessa 4 våg längder av AERONET webbplats: 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 nm. För att göra en jämförelse mellan de två stationerna extrapolerade vi AOT vid 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 Nm för XULA-platsen. Detta görs med hjälp av XULA-platsens Ångström-koefficienter. För varje given plats och instrument, den optiska tjock leken τ, våglängd λ, och atmosfärisk grumlighet koefficient β är anslutna genom Ångströms turbiditet formel
2
Där α är Ångströms exponent. α och β är oberoende av den våglängd vid vilken den optiska tjock leken mäts. De är parametrar som beskriver den atmosfär som mäts. Givet AOT vid två olika våg längder (λ1 = 505 nm och λ2 = 625 nm, för vår solfotometer) och det uppmätta AOT (τ1 och τ2) beräknas Ångström-exponenten α för xula-platsen från ekvationen,
3
AOT (τ3) vid en tredje våglängd, λ3 kan extrapoleras för samma xula atmosfäriska förhållanden med hjälp av ekvationen:
4
τ1och λ1 kan ersättas med τ2 och λ2 i ekvation 4 för att få samma värde för τ3. Denna beräkning används för att jämföra τ värden som erhålls genom två instrument som använder olika våg längder. Helst måste de två instrumenten användas på samma ort. I vårt fall måste det noteras att de två instrumenten var ~ 96 km isär.
Figur 1: ett urval av de dagliga genomsnittliga AOT-värdena för de röda och gröna kanalerna mätt vid XULA, beräknat enligt ekvation 1. Figuren visar endast data för oktober månad. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 1 visar ett urval av de typiska dagliga genomsnittliga AOT-värden som beräknats med ekvation 1. Denna siffra visar AOT-data för både de gröna och de röda kanalerna i GLOBE-solfotometern för oktober månad.
Figur 2: säsongsvariation för AOT. avariation av de månatliga genomsnittliga AOT-värden som uppmätts vid xula under 12-månadersperioden. AOT-värden mättes vid våg längder 625 nm och 505 nm. Ozon korrigering tillämpades på dessa data. Felstaplar visar standard avvikelsen för de fem mätningar som gjorts för varje mätnings tid. Pilarna visar AOT-topparna i februari och maj. b) säsongsbunden variation av AOT vid xula-platsen. Säsonger var kategoriserade Thusly: vinter (december, Jan, och februari), våren (mars, april, maj), sommar (juni, juli, augusti) och hösten (september, oktober, nov). Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2A visar variationen av det genomsnittliga månatliga AOT som mättes vid xula under 12-månadersperioden. Genomsnittliga optiska tjock Leks korrigeringar av ozon på-0,01 och-0,03 tillämpades på de respektive 505 nm-och 625 nm-värdena för optisk tjocklek. Data visar att AOT mätt vid våglängd 505 nm (grönt ljus) sjönk kontinuerligt från september till januari och sedan nådde sin topp i februari. AOT mätt vid våglängd 625 nm (rött ljus) följt en liknande trend men nådde ett minimum i december och började gå upp för januari och februari. AOT uppmätt vid 505 Nm är i genomsnitt högre än AOT uppmätt vid 625 nm. Figur 2b visar de genomsnittliga AOT-värdena per säsong. Års tiderna var kategoriserade enligt följande: vinter (december, januari och februari), våren (mars, april och maj), sommar (juni, juli och augusti), och hösten (september, oktober och november). Sommaren hade den högsta genomsnittliga AOT och vintern hade den lägsta genomsnittliga AOT. Höga värden på AOT under sommar månaderna kan bero på uppvärmningen av jordens yta på grund av de höga luft temperaturerna. Den varma jorden ökar avdunstnings hastigheten. De droppar och iskristaller som bildas när denna vatten ånga fryser eller kondenserar ökar aerosoler i atmosfären. Låga värden för AOT under vinter månaderna kan bero på moln rensning och regn Wash ut processer som vinter månaderna är också förknippade med hög nederbörd.
Figur 3: jämförelse mellan XULA och AERONET. (a) EXTRAPOLERAD AOT vid xula. Dessa AOT-värden extrapolerades för 4 våg längder (667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 nm) med ekvation 3. b) AERONET AOT vid samma våg längder. De AERONET-data som används här klassificeras som nivå 2,0. Algoritmer för moln screening och ozon korrigering tillämpades automatiskt på data. Felstaplarna i panel b bygger på minsta osäkerhet på 0,02 AOT-enheter för nivå 2,0 AERONET data25. Pilarna visar AOT-topparna i februari och maj för både (a) och (b). Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
För att göra en jämförelse mellan XULA-platsen och AERONET-platsen extrapolerade vi AOT-värden vid våg längder 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 Nm för XULA-platsen. Detta gjordes med hjälp av ekvation 3 ovan. Figur 3a visar det EXTRAPOLERADE AOT vid xula för våg längderna 667 nm, 551 nm, 532 nm och 490 nm. Figur 3b visar det uppmätta AERONET AOT vid samma våg längder. Dessa uppgifter visar god kvalitativ överenskommelse, men med tanke på avståndet mellan de två platserna finns det ingen motivering för mer kvantitativa jämförelser. Även om vi observerade toppar i februari och maj, den genomsnittliga AOT för vintern och våren månader var den lägsta. Detta tyder på att dessa toppar beror på några slumpmässiga händelser. Dessa händelser kan vara allt från rök från skogs bränder och jordbruks verksamhet i grann länderna till aerosoler som kommer från hela Mexikanska golfen. Det kräver mätningar för många säsonger för att vara definitiv om orsaken till AOT toppar i maj och februari.
Figur 4: Linjära regressioner kurvor för AOT-värden från två olika handhållna sol foto metrar på XULA-platsen. Serie nummer RG-989 och RG-9990. a625 nm ochb505 nm. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Vi kollade tillförlitligheten hos GLOBE-solfotometrar genom att jämföra två oberoende kalibrerade instrument mot varandra. Figur 4 visar AOT-data från Globe-solfotometern med serie nummer RG8-989 och en annan med serie nummer RG8-990. Figuren visar att överenskommelsen mellan de två solfotometrar är starkare för 505 nm-kanalen än 625 nm-kanalen. R-kvadratvärdet för 505 nm (grön) kanal var 95,3% och lutningen på den linjära Regressions linjen mellan de två solfotometrar var 0,89. För 625 nm (röd) kanal var R-kvadrat 91,6% och lutningen linjär Regressions linjen var 0,82. Överenskommelsen om den röda kanalen är lägre på grund av effekterna av uppvärmning på den röda lysdioden. Den röda lysdioden är känsligare för temperaturen än den gröna lysdioden. Avtal för båda kanalerna förbättras när data samlare kontrollerar exponeringen av instrumentet för direkt solljus mellan mätningarna.
Figur 5: dygns variation i Tim medelvärden för AOT som beräknats under 12-månadersperioden. Tiden som visas i grafen är lokal tid. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5 visar timvariationen för AOT i genomsnitt under 12-månadersperioden. Varje data punkt var i genomsnitt 194 mätningar. Den dagliga variationen var mellan 0,265 på morgonen och 0,06 på kvällen för 505 nm-kanalen, vilket motsvarar ca 77% variation. Data visar en topp vid 9:00 AM av 0,265 och en annan topp vid 3:00 PM av 0,182 för 505 nm-kanalen. 625 nm-kanalen visade liknande toppar. Även om dessa tider sammanföll med trafiken rusnings tid i New Orleans, behövs fler utredningar för att fastställa om topparna är enbart på grund av utsläpp från fordon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Det första steget i detta protokoll är att definiera studie platsen. Detta görs med hjälp av en GPS för att hitta longituden och latituden för studie platsen. Longitud-och latitudvärdena är viktiga vid beräkningen av AOT med ekvation 1. Under mätningen är det viktigt att solfotometern pekar direkt och stadigt mot solen. Det lilla hålet på den handhållna sol foto meterns övre fäste reducerar mängden spritt ljus som når LED-detektorerna i sol foto metern. Ekvation 1 är en approximation som utgår från att inget spritt ljus passerar genom hålet i det övre fästet. Om sol foto metern är korrekt justerad, är det fel som införs genom detta antagande försumbart jämfört med andra fel källor i mätningen22,23,24. Lysdioderna i solfotometern är känsliga för extrema temperaturer. Under de varma sommar månaderna, måste solfotometern hållas i skuggan när den inte används. Under de kalla vinter månaderna måste solfotometern insvept i skyddande termisk trasa mellan mätningarna. I extremt kalla miljöer måste värme skydd användas under mätningarna. Vid normal drift bör solfotometern läsa några millivolt i mörker och mellan 1,0 V och 3,0 V när den är direkt riktad mot solen. Mätningar med solfotometern är pålitliga när solen är klar för alla moln. Bära sol glasögon med en Auburn Tint kommer att bidra till att upptäcka svaga moln som annars är osynliga för den hals ögat25,26.
AOT som beräknas från ekvation 1 måste korrigeras för ozon bidrag till AOT. Detta görs genom att subtrahera ~ 0,01 och ~ 0,03 från AOT värden som beräknats för gröna och röda kanaler respektive22. När dessa protokoll följs noggrant bör noggrannheten vara ~ 0,02 AOT-enheter. Denna nivå av noggrannhet tillåter oss att ignorera alla bidrag till AOT på grund av vatten ånga absorption. De protokoll som anges ovan är enkla och kan följas av studenter från högstadiet till hög Skole nivå. Den handhållna solfotometern använder lysdioder som är billiga och lätt erhålls från elektroniska butiker. Själva instrumentet är robust och behöver inte särskild vård.
För närvarande finns det över 400 AERONET övervaknings stationer runt om i världen, men även dessa är inte tillräckligt för att täcka hela planeten. Handhållna sol foto metrar, med hjälp av de protokoll som beskrivs här kan användas för att överbrygga luckorna som lämnas ut av AERONET. De tusentals skolor runt om i världen kan organiseras för att bilda ett nätverk av markbaserade övervaknings stationer som är mycket närmare varandra än aeronet stationer27,28. Den handhållna solfotometern med de givna protokollen kan också användas för att validera nuvarande och framtida rymdbaserade aerosol övervakningsplattformar.
En av begränsningarna i de protokoll som ges här är att anpassningen till solen sker manuellt, vilket är känsligt för mänskliga fel. Det finns också begränsningar som föranleds av utformningen av LED-baserad handhållen sol foto meter. Bandbredden (FWHM) för LED-detektorer är ~ 75 Nm vilket kan orsaka fel i mätningen. Den andra utmaningen med de givna protokollen är att organisera elev teamen så att data samlas in kontinuerligt och regelbundet. Eleverna kan vara motiverade att samla in data genom att ge dem lite beröm till deras slutbetyg.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna deklarerar ingen intresse konflikt.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes ekonomiskt av DOD ARO Grant #W911NF-15-1-0510 och National Science Foundation forskning inledande Awards under Grant nr 1411209. Vi uttrycker vår uppriktiga tacksamhet till fysik och data vetenskap institutionen och avdelningen för utbildning vid 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).
