Physical, optical and chemical properties of atmospheric aerosols under background conditions using remote sensing and in situ techniques
Authors: Γιαλιτάκη Άννα 
Published: October 2023

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η μελέτη των οπτικών και μικροφυσικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων υπό συνθήκες υποβάθρου της Ανατολικής Μεσογείου, κυρίως με τη χρήση μεθόδων επίγειας ατμοσφαιρικής τηλεπισκόπησης, αλγορίθμων σκέδασης και αναστροφής. Η ανάλυση συνοψίζεται στα παρακάτω: στο πρώτο μέρος της διδακτορικής διατριβής, δεδομένα lidar τα οποία συλλέχθηκαν κυρίως στο Παρατηρητήριο Γεωεπιστημών και Κλιματικής Αλλαγής Αντικυθήρων (ΠΑΓΓΑΙΑ) αλλά και στον σταθμό της ερευνητικής υποδομής Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure (ACTRIS) στην Φινοκαλιά, αναλύονται με στόχο την ανάκτηση των εντατικών οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων. Οι κατηγορίες των αερολυμάτων οι οποίες μελετώνται περιλαμβάνουν ερημική σκόνη από την περιοχή της Σαχάρα, καπνό που παρατηρήθηκε στην κατώτερη και ανώτερη τροπόσφαιρα και σωματίδια προερχόμενα από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Περαιτέρω, αξιοποιούνται ταυτόχρονες μετρήσεις lidar και φωτόμετρού για την ανάκτηση των μικροφυσικών ιδιοτήτων των σωματιδίων. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής δίδεται ιδιαίτερη έμφαση σε σωματίδια προερχόμενα από μεγάλης έκτασης δασικές πυρκαγιές τα οποία βρέθηκαν στην ανώτερη τροπόσφαιρα/κατώτερη στρατόσφαιρα έπειτα απο την δημιουργία νεφών τύπου πυρο-σωρειτών. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη και εφαρμογή μοντέλου σχεδόν σφαιρικών σωματιδίων για την αναπαραγωγή των εντατικών οπτικών ιδιοτήτων του καπνού, οι οποίες αποκλίνουν από τις αντίστοιχες ιδιότητες των σωματιδίων καπνού τα οποία παρατηρήθηκαν στην χαμηλότερη τροπόσφαιρα, ιδιαίτερα αναφορικά με τον γραμμικό λόγο αποπόλωσης. Παράλληλα, εξετάζεται η χρησιμότητα ένταξης του μοντέλου των σχεδόν σφαιρικών σωματιδίων στον επιχειρησιακό αλγόριθμο ανάκτησης ιδιοτήτων αερολυμάτων του παγκόσμιου δικτύου φωτόμετρών AERONET σε περιπτώσεις καπνού στην ανώτερη τροπόσφαιρα/κατώτερη στρατόσφαιρα. Αν και η ανάλυση στο μεγαλύτερο της μέρος αφορά σε μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στο παρατηρητήριο ΠΑΓΓΑΙΑ, για το κομμάτι αυτό αξιοποιήθηκαν επιπλέον μετρήσεις οι οποίες πραγματοποιήθηκαν στο ινστιτούτο Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS). Τέλος, στο πλαίσιο προηγμένου χαρακτηρισμού των αερολυμάτων μέσω της συνεργιστικής χρήσης μεθόδων παθητικής και ενεργούς τηλεπισκόπησης, και ειδικότερα του εμπλουτισμού των παρατηρήσεων με περαιτέρω μετρήσεις πόλωσης της ακτινοβολίας, το τελευταίο μέρος της διατριβής είναι αφιερωμένο στην ανάλυση των δυνατοτήτων πρότυπου, εναέριου πολωσιμέτρου (cMAP) για τον χαρακτηρισμό αερολυμάτων ερημικής σκόνης και καπνού. Συγκεκριμένα, με την χρήση συνθετικών δεδομένων τα οποία παρήχθησαν υποθέτοντας διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες και χαρακτηριστικά της υποκείμενης επιφάνειας, συμπεραίνεται ότι βασικές παράμετροι των αερολυμάτων μπορούν να ανακτηθούν με την ακρίβεια που χρειάζεται για καλύτερη ποσοτικοποίηση της επίδρασης τους στην ακτινοβολία, τα νέφη και το κλίμα, ενώ παράλληλα δύναται να παραχθεί μια χρήσιμη βάση δεδομένων για την επικύρωση μελλοντικών δορυφορικών αποστολών (π.χ. της δορυφορικής αποστολής Atmosphere Observing System (AOS)). Η περαιτέρω συνεργιστική χρήση παρατηρήσεων lidar, φωτομέτρου και πολωσιμέτρου είναι αντικείμενο τρέχουσας έρευνας.