Aerosol vertical mass concentration assessment and inter-comparison with model-derived profiles.:
Creators: name: Παπαγιαννόπουλος, Νίκος Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Συντελεστής εξασθένισης
Αιωρούμενα σωματίδια
Ικανότητα εξασθένισης της μάζας
Extinction coefficient
Aerosols
Mass extinction efficiency

description: Σε αυτή την πτυχιακή εργασία εκτιμήσαμε την παράμετρο ικανότητα εξασθένισης της μάζας (Mass Extinction Efficiency, ΜΕΕ), η οποία ορίζεται σαν ο λόγος του συντελεστή εξασθένισης προς τη συγκέντρωση μάζας των αιωρούμενων σωματιδίων. Ο παράγοντας ΜΕΕ συσχετίζει το ποσό της μάζας των σωματιδίων σε σχέση με την εξασθένιση που προκαλούν. Η γνώση του παράγοντα ΜΕΕ σε συνδυασμό με τον συντελεστή εξασθένισης, όπως προκύπτει από μετρήσεις lidar, αποτελούν σημαντικούς παράγοντες για τον υπολογισμό του κατακόρυφου προφίλ της συγκέντρωσης μάζας των αιωρούμενων σωματιδίων. Αρχικά υπολογίζουμε την τιμή του ΜΕΕ σε όλη την ατμοσφαιρική στήλη με δεδομένα από το επίγειο σύστημα φωτομέτρων και ραδιομέτρων του AERONET (Aerosol Robotic Network). Με τη συνδυαστική χρήση του συντελεστή εξασθένισης στα 355 nm και του ΜΕΕ είναι εφικτός ο υπολογισμός της συγκέντρωσης της μάζας κατακόρυφα στην ατμόσφαιρα. Μια εναλλακτική μέθοδος για την λήψη του ΜΕΕ επίσης λαμβάνεται υπόψη, που χρησιμοποιεί το λόγο του οπτικού βάθους των σωματιδίων προς την συγκέντρωση μάζας των σωματιδίων. Καθώς οι παραπάνω παράμετροι υπολογίζονται αποκλειστικά από τις μετρήσεις των φωτομέτρων, χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του συντελεστή εξασθένισης σε συγκέντρωση μάζας σωματιδίων. Σε επόμενο στάδιο, εφαρμόζουμε στα οπτικά δεδομένα του lidar έναν αλγόριθμο αντιστροφής που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το κατακόρυφο προφίλ των μικροφυσικών ιδιοτήτων. Συνεπώς αξιοποιώντας τις ιδιότητες αυτές, ο υπολογισμός του ΜΕΕ αφορά πλέον διάφορες στρωματώσεις στην ατμόσφαιρα και όχι ολόκληρη την ατμοσφαιρική στήλη. Οι υπολογισθείσες κατακόρυφες δομές της συγκέντρωσης μάζας των αιωρούμενων σωματιδίων, για επεισόδια σωματιδιακής ρύπανσης που αφορούν τα κυριότερα είδη αεροζόλ, κατέδειξαν τιμές του ΜΕΕ από 1-10 m2/g και βρίσκονται σε συμφωνία με υπολογισμούς από βιβλιογραφικές αναφορές. Όσον αφορά επεισόδια από σκόνη της Σαχάρας έγινε σύγκριση με δεδομένα από το μοντέλο σωματιδιακής διασποράς DREAM, επιπλέον για τις 18/7/2006 έγινε συσχέτιση με προφίλ από το μοντέλο CAMx.
description: this study we calculate estimates of Mass Extinction Efficiency (MEE), which is defined as the ratio of extinction coefficient to aerosol mass concentration. It relates the amount of mass to the optical extinction of aerosols. Knowledge of MEE in conjunction with lidar resolved extinction coefficient is crucial to retrieve the vertical mass concentration profile of aerosols in the atmosphere. First we estimate the columnar MEE exclusively from data extracted from AERosol RObotic NETwork (AERONET). The combination of lidar derived, extinction coefficient profile at 355 nm and columnar MEE allows the estimation of vertically resolved mass concentration. An alternative method of obtaining MEE is also considered, that makes use of the ratio of particle optical thickness (AOT) to particle volume concentration, as these are estimated from sun-photometer measurements, which then is used to convert the lidar extinction coefficients to particle mass concentration. At a next step, we apply an inversion method to our optical lidar data which allows the estimation of vertical retrieved microphysical properties, and thus vertically resolved, instead of columnar MEE calculations. The estimated profiles of particle mass concentration, for cases when the most profound aerosol types were present, showed MEE values ranging from 1-10 m2/g which are consistent with estimates of various bibliographic references. As far as the Saharan dust cases we also managed to inter-correlate our profiles with those given from the DREAM (Dust Regional Atmospheric Modeling) model, additionally for the cases of 16 and 18/7/2006 we also inter-correlated our profiles with those from CAMx model.