Σύγκριση των συντελεστών οπισθοσκέδασης και εξασθένισης των αιωρούμενων σωματιδίων από τον αλγόριθμο της βάσης δεδομένων του δικτύου EARLINET και του Single Calculus Chain(2001-2007)
Creators: name: Βουδούρη, Καλλιόπη-Αρτεμις Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Συντελεστής οπισθοσκέδασης
Συντελεστής Εξασθένισης
Καθ’ύψος μέσες κατανομές
Backscatter coefficient
Extinction coefficient
Single Calculus Chain

description: Στην παρούσα διπλωματική πραγματοποιείται η σύγκριση δύο αλγορίθμων, του αλγορίθμου επεξεργασίας του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος του συστήματος lidar του εργαστηρίου της Ατμόσφαιρας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και του ευρωπαϊκού αλγόριθμου Single Calculus Chain. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στο σύστημα lidar του Εργαστηρίου της Φυσικής Ατμόσφαιρας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης [40.5°Β, 22.9°Δ], την χρονική περίοδο Φεβρουαρίου 2001 ως το Δεκέμβριο του 2007. Σκοπός της επεξεργασίας αυτής είναι η εξακρίβωση της συμφωνίας μεταξύ των δύο αλγορίθμων, έτσι ώστε η υιοθέτηση του SCC στην επεξεργασία των σημάτων lidar του Εργαστηρίου της Φυσικής Ατμόσφαιρας να μην οδηγήσει σε ανομοιογένειες των χρονικών σειρών των συντελεστών οπισθοσκέδασης και εξασθένισης. Η σύγκριση των δύο αλγορίθμων, μέσω στατιστικής ανάλυσης πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια· το πρώτο αναφέρεται στον υπολογισμό των μέσων συντελεστών οπισθοσκέδασης και εξασθένισης για την περίοδο μελέτης, ενώ το δεύτερο μέρος καλύπτει την δημιουργία των κατακόρυφων κατανομών των συντελεστών αυτών ανά εποχή. Η διαδικασία της σύγκρισης των δύο αλγορίθμων περιέλαβε και τον προσδιορισμό διάφορων παραμέτρων στον αλγόριθμο του SCC, καθώς κάποιες παράμετροι κρίθηκαν κρίσιμες για τα παραγόμενα προφίλ των συντελεστών εξασθένισης και οπισθοσκέδασης. Οι παράμετρες αυτοί επιλέχθηκαν και καθορίστηκαν έπειτα από δοκιμές σε τυχαίες μετρήσεις. Τα αποτελέσματα της σύγκρισης, μέσω των καθ’ ύψος μέσων κατανομών του συντελεστή εξασθένισης για τα 355 nm και του συντελεστή οπισθοσκέδασης για τα 355 και 532nm, καθώς και των συντελεστών του οπτικού βάθους των αιωρούμενων σωματιδίων και του λόγου LR δείχνουν πως οι δύο εφαρμοζόμενοι αλγόριθμοι έρχονται σε γενική συμφωνία. Επιπλέον, μέσω της σύγκρισης διαπιστώθηκε και εποχιακή διακύμανση των παρατηρούμενων παραμέτρων, με υψηλότερες τιμές και μεγαλύτερη μεταβλητότητα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Η εργασία δομείται ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη περιγραφή όλων των εξεταζόμενων θεμάτων και παραμέτρων και ακολουθεί στο δεύτερο η ανάλυση ενός συστήματος lidar και ειδικά του συστήματος lidar του Εργαστηρίου της Ατμόσφαιρας. Στο επόμενο κεφάλαιο αναλύεται η δομή της βάσης δεδομένων EARLINET και στο τέταρτο αυτής του αλγορίθμου Single Calculus Chain. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επεξεργασία των δεδομένων για την εξεταζόμενη περίοδο, ο προσδιορισμός των παραμέτρων που επιλέχθηκαν για τον αλγόριθμο του SCC, καθώς και παραδείγματα των επιλεγόμενων αυτών παραμέτρων από τυχαίες ημέρες μετρήσεων της εξεταζόμενης περιόδου. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα των παραγόμενων κατανομών, όχι μόνο ως μέσα προφίλ της περιόδου 2001-2007, αλλά και ως εξεταζόμενα εποχιακά. Τέλος, καταγράφονται και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης.
description: The aim of this master thesis is the comparison of the aerosol backscatter and extinction coefficient profiles which were derived by the Single Calculus Chain [SCC] algorithm and was developed within the European Aerosol Research Lidar Network [EARLINET], with the profiles that were derived by the operational inversion algorithm of the Laboratory of Atmospheric Physics [LAP] in the area of Thessaloniki [40.5°N, 22.9°E]. The analysis that is reported in this study refers to measurements which were performed from the lidar system of the LAP of the Aristotle University the period from February 2001 to December 2007. The objective of this work is to verify, for the case of Thessaloniki, the consistency of the climatology of the aerosol profiles based on the Single Calculus Chain and the EARLINET database data respectively, in order to adopt the SCC algorithm for operational processing, without introducing inhomogeneities in the existing time series. The comparison of the optical products calculated by the SCC with the corresponding results generated by the operational algorithm was made, by means of a statistical analysis, in two steps · the first on covers the validation of the derived profiles the whole period and the second one consists of the climatology of the study period. Also, some parameters had to be defined to the SCC prior the comparison of the derived products. These parameters proved critical and have defined after comparison in random measurements. The time series of the vertical averaged mean values of the extinction coefficient at 355 nm along with the mean backscatter coefficients at 355 and 532nm and the aerosol optical depth and lidar ratio parameters for the time period under study, show a really good agreement between the two applied algorithms. Also, the results show clear evidence of seasonal variation of the observed parameters, with higher values and greater variability during summertime.