Αξιολόγηση μετρήσεων του δορυφορικού οργάνου CALIOP με επίγειες παρατηρήσεις LIDAR:
Creators: name: Βραϊμάκη, Ελένη Διονυσίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: δορυφόρος CALIPSO
αξιολόγηση
τηλεπισκόπηση lidar
CALIPSO satellite
Validation
Lidar remote sensing

description: Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η σύγκριση των σύγχρονων μετρήσεων του συστήματος lidar (light detection and ranging) THELISYS (THEssaloniki LIdar SYStem), του Εργαστήριου Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με τα δεδομένα επιπέδου 2 του συστήματος lidar CALIOP (Cloud-Aerosol LIdar with Orthogonal Polarization) του δορυφόρου CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations). Το χρονικό διάστημα των κοινών μετρήσεων που συγκρίθηκαν είναι από το 2006 έως το 2009. Αρχικά παρουσιάζονται αναλυτικά οι στόχοι της διπλωματικής και η σημασία των συγκρίσεων. Ακολούθως, περιγράφεται το σύστημα THELISYS και αναφέρονται οι αρχές λειτουργίας των συστημάτων lidar. Παρατίθενται επίσης στοιχεία για το δίκτυο σταθμών lidar EARLINET (European Aerosol Research LIdar NETwork), στο οποίο συμμετέχει το THELISYS, καθώς και οι στόχοι και οι δράσεις αυτού. Ακόμη γίνεται εκτενής αναφορά στο δορυφόρο CALIPSO, με στοιχεία για το σχηματισμό δορυφόρων A-Train, στον οποίο αυτός συμμετέχει, και περιγράφεται ο εξοπλισμός του. Περισσότερα στοιχεία δίνονται για το σύστημα lidar CALIOP του δορυφόρου και τα επίπεδα δεδομένων που εξάγονται από τις μετρήσεις του. Επιπλέον γίνονται αναφορές στους αλγόριθμους ανάκτησης των δεδομένων επιπέδου 2 και στο βαθμό εμπιστοσύνης αυτών. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται αποτελέσματα συγκρίσεων διαφόρων σταθμών του δικτύου EARLINET με τα δεδομένα του CALIPSO, ενώ περιγράφεται και η στρατηγική της επεξεργασίας και της σύγκρισης των σύγχρονων μετρήσεων του THELISYS και των δεδομένων επιπέδου 2 του CALIΟP, για την περίοδο 2006-2009. Κατόπιν γίνεται σύγκριση των πρωινών και βραδινών σύγχρονων μετρήσεων μιας συγκεκριμένης ημέρας και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της. Επιπλέον γίνεται στατιστική ανάλυση δεδομένων που προκύπτουν από τη σύγκριση των σύγχρονων μετρήσεων του THELISYS και των δεδομένων επιπέδου 2 του CALIPSO. Συγκεκριμένα, αναλύεται κατακόρυφα το ποσοστό συμφωνίας του επίγειου και του δορυφορικού συντελεστή εξασθένισης (extinction coefficient), του συντελεστή οπισθοσκέδασης (backscatter coefficient) και του λόγου lidar (lidar ratio). Στη συνέχεια αναλύεται η εξάρτηση της συμφωνίας του επίγειου και του δορυφορικού συντελεστή εξασθένισης με την αντίστοιχη συμφωνία του λόγου lidar. Παράλληλα, γίνεται προσπάθεια εύρεσης του ύψους στο οποίο υπάρχει η καλύτερη συμφωνία , ενώ εξετάζεται και ο βαθμός εξάρτησης των αποτελεσμάτων της σύγκρισης των δύο συστημάτων από τη μεταξύ τους απόσταση. Τέλος ανακεφαλαιώνονται τα κυριότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παραπάνω ανάλυση.
description: The subject of the current thesis is the comparison of coincident observations performed using the lidar (light detection and ranging) THELISYS (THEssaloniki LIdar SYStem) system, belonging to the Laboratory of Atmospheric Physics of the Aristotle University of Thessaloniki (Greece), with level 2 data obtained from the lidar CALIOP (Cloud-Aerosol LIdar with Orthogonal Polarization) onboard the CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations) satellite. The observations compared were collected from 2006 to 2009. Initially, the research objectives along with the significance of the aforementioned comparisons are presented. The THELISYS system and operation principles of the lidar systems are pertained, while information on EARLINET network of lidar stations, in which THELISYS participates, and a reference to their goals and actions is made. An extensive reference is also made to the CALIPSO satellite, which is a part of the A-Train constellation of satellites. Information regarding the aforementioned constellation is presented and the equipment onboard the CALIPSO are described. More information is provided about the satellite’s lidar CALIOP system and the levels of data obtained from its measurements. Moreover, level 2 data retrieval algorithms and their confidence level are discussed. Subsequently results regarding the comparison of data obtained from EARLINET with CALIPSO measurements are presented, followed by an outline of the strategy for processing and comparing the THELISYS with level 2 CALIOP coincident observations for the time period 2006-2009. A comparison between daytime and nighttime coincident observations of a single day is made and its results are discussed in detail. Data resulted from the comparison of coincident observations from THELISYS and CALIPSO level 2 data are then subjected to statistical analysis. In more detail, the profile percent differences of the ground-based to satellite extinction and backscatter coefficients, as well as the lidar ratio are calculated. Subsequently, the altitude at which the least divergence can be depicted is sought. Finally, the level of influence of the systems’ horizontal distance on the comparison results is examined. Finally, the conclusions drawn from the preceding analysis are summarized.