Μελέτη τροποσφαιρικών αερολυμάτων με επίγειες και δορυφορικές τεχνικές
Authors: Κόκκαλης Παναγιώτης 
Published: September 2021

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη των τροποσφαιρικώναερολυμάτων με επίγειες και δορυφορικές τεχνικές, μέσω ανάλυσης των μετρήσεων για τηνανάκτηση των οπτικών ιδιοτήτων και την στατιστική επεξεργασία τους. Στο πρώτο κεφάλαιοπαρουσιάζουμε την υπάρχουσα διεθνή βιβλιογραφία, σχετικά με τις πηγές-προέλευση και τιςοπτικές και μικροφυσικές ιδιότητες των τροποσφαιρικών αερολυμάτων, την επίδρασή τουςστο γήινο κλίμα και στην ανθρώπινη υγεία. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται σε μιαγενικότερη επισκόπηση της τεχνικής lidar [light detection and ranging], καθώς επίσης και στιςβασικές εξισώσεις που διέπουν τα συστήματα lidar με τα οποία ασχοληθήκαμε στην παρούσαδιατριβή [lidar οπισθοσκέδασης, Raman lidar και lidar αποπόλωσης]. Στο τρίτο κεφάλαιο,παρουσιάζεται ο αναβαθμισμένος οπτικός σχεδιασμός [μέσω αναβαθμισμένων αλγορίθμωνελέγχου-βελτιστοποίησης συστημάτων Raman-lidar και οπτικών προσομοιώσεων με τολογισμικό οπτομηχανικού σχεδιασμού Zemax©], για τη βελτιστοποίηση του συστήματοςRaman-lidar του ΕΜΠ [EOLE]. Στόχος της σχεδίασης αυτής ήταν η ελαχιστοποίηση τηςαπόστασης πλήρους επικάλυψης του συστήματος σε αποστάσεις κάτω από τα 1000 m a.s.l.Επίσης παρουσιάζεται εκτενώς το νεοαποκτηθέν σύστημα lidar αποπόλωσης [AIAS] τουΤομέα Φυσικής. Το τέταρτο κεφάλαιο, επικεντρώνεται κυρίως στο lidar αποπόλωσης καιχωρίζεται σε 3 βασικά μέρη. Στο πρώτο, πραγματοποιείται η ανάλυση ευαισθησίας τωνυπαρχουσών τεχνικών βαθμονόμησης των συστημάτων lidar αποπόλωσης, με προσομοιώσεις,αλλά και με πειραματικά σήματα. Για την ανάκτηση του λόγου αποπόλωσης των σωματιδίων,αναπτύχθηκε ειδικός αλγόριθμος επεξεργασίας των σημάτων αποπόλωσης [γραφικόπεριβάλλον Matlab©] και με βάση αυτόν τον αλγόριθμο, στο δεύτερο και τρίτο μέροςπαρουσιάζεται η στατιστική επεξεργασία της σταθεράς βαθμονόμησης και του λόγουαποπόλωσης των σωματιδίων, όπως υπολογίσθηκαν από τα δύο χρόνια μετρήσεων τουσυστήματος AIAS [2011-2012], αντίστοιχα.Επιπλέον, στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι οπτικές και μικροφυσικές ιδιότητες σωματιδίων ηφαιστειακής τέφρας και σωματιδίων ερημικής σκόνης στην ατμόσφαιρα πάνωαπό την Αθήνα. Για τα επεισόδια αυτά, εφαρμόσθηκε ειδικός αλγόριθμος [LIRIC]αντιστροφής σημάτων lidar για την ανάκτηση και της συγκέντρωσης των σωματιδίων,δίνοντας πλέον τη δυνατότητα στα συστήματα lidar να χρησιμοποιούνται σε μελέτεςδιακρίβωσης αριθμητικών προσομοιώσεων ατμοσφαιρικών μοντέλων [FLEXPART,BSC/DREAM8b]. Τέλος, το έκτο κεφάλαιο επικεντρώνεται σε επίγειες και δορυφορικέςτεχνικές παθητικής τηλεπισκόπησης. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυσηδεδομένων τριών ετών [2006-2008], του οπτικού πάχους των αιωρούμενων σωματιδίων, όπωςυπολογίσθηκε από το ηλιακό φωτόμετρο MFR, στην περιοχή της Αθήνας. Παρουσιάζεταιεπίσης, η συνεισφορά των διαφόρων πηγών σωματιδιακής ρύπανσης [ανά γεωγραφικήπεριοχή της Ευρώπης], στη μέση τιμή του οπτικού πάχους των σωματιδίων. Επίσης,πραγματοποιείται και μια σύγκριση 740 περίπου σύγχρονων χρονικά μετρήσεων τωνπροαναφερόμενων επίγειων δεδομένων με τα αντίστοιχα δορυφορικά δεδομένα παθητικήςτηλεπισκόπησης, όπως ανακτήθηκαν από τον δορυφορικό αισθητήρα MODIS. Στο έβδομοκεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά συμπεράσματα της εργασίας αυτής.