Sensitivity study of LIRIC algorithm using Thessaloniki’s Lidar data:
Creators: name: Φίλιογλου, Μαρία Θεόδωρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Ατμοσφαιρική φυσική
Τηλεπισκόπηση
Αλγόριθμος
Environmental physics
Liric
Lidar

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στον προσδιορισμό των μικροφυσικών και οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα της Θεσσαλονίκης με την χρήση του αλγορίθμου LIRIC (Lidar-Radiometer Inversion Code). Το πρόγραμμα έχει αναπτυχθεί από το ινστιτούτο Φυσικής της Λευκορωσίας σε συνεργασία με το εργαστήριο της ατμόσφαιρας της Lille στην Γαλλία. Σε αυτό συνδυάζονται τεχνικές ενεργητικής και παθητικής τηλεπισκόπισης της ατμόσφαιρας από δύο διαφορετικές διατάξεις, αυτή του Lidar και του ηλιοφωτόμετρου τύπου Cimel. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας οι μετρήσεις αφορούν το Raman-Lidar και το ηλιοφωτόμετρο τύπου Cimel, τα οποία βρίσκονται στο Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (Α.Π.Θ) και τα οποία ανήκουν στα ευρύτερα δίκτυα των EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network) και AERONET (Aerosol Robotic Network), αντίστοιχα. Βασικός στόχος της εργασίας είναι να προσδιορίσει πόση και ποιά είναι η επιρροή στα αποτελέσματα των διαφόρων ατμοσφαιρικών παραμέτρων, οι αρχικοποιήσεις που κάνει ο χρήστης στις παραμέτρους του προγράμματος. Επιλέχθηκαν 2 αντιπροσωπευτικές ημέρες-καταστάσεις στην ατμόσφαιρα της Θεσσαλονίκης. Η πρώτη αφορά μια τυπική κατάσταση -αστικής προέλευσης ρύπανση- στην περιοχή στις 13/01/14 και η δεύτερη το επεισόδιο Σαχάρας που ανιχνεύθηκε στις 20/01/14. Στα πρώτα 2 κεφάλαια γίνεται μια σύντομη εισαγωγή στα αιωρούμενα σωματίδια και παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των διατάξεων Lidar και Cimel του εργαστηρίου. Στο επόμενο κεφάλαιο γίνεται επεξήγηση των βοηθητικών μοντέλων και εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια αυτής της εργασίας ενώ στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται στον αλγόριθμο και το πρακτικό μέρος του προγράμματος. Τέλος, στα τελευταία δυο κεφάλαια αναλύονται και παρουσιάζονται τα ευρήματα αυτής της εργασίας. Για την σύγκριση των αποτελεσμάτων του αλγορίθμου LIRIC χρησιμοποιήθηκαν διάφορες ανεξάρτητες μέθοδοι. Πιο συγκεκριμένα, αποτελέσματα από τον αλγόριθμο που χρησιμοποιείται για την επεξεργασία των σημάτων Lidar στο εργαστήριο της ατμόσφαιρας του ΑΠΘ, καθ’ ύψος προφίλ της συγκέντρωσης της μάζας των αιωρούμενων σωματιδίων του διαδικτυακού μοντέλου BSC-DREAM8b και αντίστοιχα δεδομένα του φωτοχημικού μοντέλου CAMx.
description: This thesis focuses on identifying the microphysical and optical properties of aerosols in the atmosphere of Thessaloniki using the Lidar-Radiometer Inversion Code (LIRIC). The algorithm has been developed by the Institute of Physics Minsk (Belarus) in collaboration with the laboratory of the atmosphere of Lille, France. Lidar-Radiometer Inversion Code (LIRIC) combines active and passive remote sensing techniques from two different devices, the Lidar and the sunphotometer. In this work, measurements from the multiwavelength Raman-Lidar and the sunphotometer Cimel located at the Laboratory of Atmospheric Physics (LAP) in Aristotle University of Thessaloniki (AUTH), Greece, which also participate in the networks of EARLINET (European Aerosol Research Lidar Network) and AERONET (Aerosol Robotic Network), respectively, are used. The main object of this thesis is to determine how much and to what extent the initialization of the user’s defined input parameters influences the results of the various atmospheric parameters. For this purpose, two representative cases were selected. The first case is a typical –urban- pollution in the area of Thessaloniki detected in 13/01/14 and the second one is a Saharan episode occurred at 20/01/14. In the first two chapters an introduction to the aerosol particles and the basic principles of Lidar and Cimel are made. The next chapter deals with the auxiliary models and tools used in this master thesis. Fourth chapter describes the software and finally the last two chapters analyze and present the methodology used in Liric and the findings of this work. The comparison of the algorithm’s results is made with several independent methods, such as Thessaloniki’s routine algorithm which is used for the processing of Lidar signals, vertically resolved profiles of the aerosols’ mass concentration of the web-based model BSC-DREAM8b and height concentration profiles from the photochemical model CAMx.