Χαρακτηρισμός αιωρούμενων σωματιδίων με τη συνεργιστική χρήση επίγειων συστημάτων παθητικής και ενεργητικής τηλεπισκόπησης για την περιοχή της Θεσσαλονίκης την περίοδο 2021-2022
Creators: name: Αλβανού, Παναγιώτα Σιδέρη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Ταξινόμηση σωματιδίων
διαχωρισμός αιωρούμενων σωματιδίων
Αεροζόλ
aerosol classification
aerosol typing
aerosol

description: Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η παρουσίαση των χαρακτηριστικών και της λειτουργίας των αναβαθμισμένων συστημάτων Raman/ Depol Lidar και Sun/Lunar Cimel του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ), στη Θεσσαλονίκη. Τα συστήματα αυτά αναβαθμίστηκαν την τελευταία διετία (2020-2021) και αποτελούν σημαντικά εργαλεία για την μελέτη της ατμοσφαιρικής σύστασης, καθώς η περιοχή της Θεσσαλονίκης αποτελεί σταυροδρόμι αερίων μαζών κυρίως από την Ευρώπη και την Β. Αφρική εμφανίζοντας ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων. Χρησιμοποιώντας συγκεκριμένες οπτικές παραμέτρους από τα δύο όργανα, πραγματοποιούμε ξεχωριστά, διαδικασίες ταξινόμησης των αεροζόλ σε κατηγορίες, ακολουθώντας τα κριτήρια που υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Η ταξινόμηση των αιωρούμενων σωματιδίων μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση των πηγών τους, των επιπτώσεων τους στο κλίμα καθώς επίσης και την βελτίωση σχετικά με την αξιοπιστία των υπαρχόντων δεδομένων. Η τεχνική Lidar έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα πολύ ισχυρό εργαλείο για την ταξινόμηση των αερολυμάτων με την ικανότητά του να πραγματοποιεί μετρήσεις σε ευρύ φάσμα μηκών κύματος. Στην περίπτωση του Lidar χρησιμοποιούμε την γραμμική αναλογία αποπόλωσης (DPLR) και τον λόγο lidar (LR) στο μήκος κύματος 532nm. Παράλληλα επιλέγουμε να συγκρίνουμε το οπτικό βάθος μεταξύ μετρήσεων τόσο κατά την διάρκεια της ημέρας αλλά και της νύχτας, για σχεδόν ταυτόχρονες μετρήσεις. Επιλέξαμε αυτό το προϊόν καθώς διατίθεται και από τα δύο όργανα. Και τα δύο πραγματοποιούν πλέον νυκτερινές μετρήσεις. Είναι η πρώτη φορά όπου παρουσιάζονται αποτελέσματα από νυκτερινές μετρήσεις Cimel στη Θεσσαλονίκη. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα για την περίοδο μελέτης Ιούνιος 2021 – Σεπτέμβριος 2022. Η επιλογή της περιόδου έγινε για να έχουμε όσο το δυνατόν περισσότερο αντιπροσωπευτικό δείγμα μετρήσεων. Ανεξαρτήτως των συστηματικών διαφορών μεταξύ των δύο οργάνων, ο συντελεστής συσχέτισης του AOD μεταξύ των δύο συστημάτων είναι της τάξης του 0.8-0.9, τόσο για μετρήσεις κατά την διάρκεια της ημέρας αλλά και της νύκτας καθώς εκτιμήθηκαν οι συνθήκες στις οποίες τα δύο συστήματα φαίνεται να καταγράφουν τον ίδιο φόρτο σωματιδίων.Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά στα βασικά χαρακτηριστικά των αιωρούμενων σωματιδίων ως προς τις πηγές προέλευσης, το μέγεθος και την σύσταση τους, καθώς και την επίδρασή τους στο κλίμα. Επίσης γίνεται η περιγραφή του σταθμού μελέτης καθώς και η αναφορά στην χρονική περίοδο της μελέτης. Στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται εκετενής παρουσίαση των αναβαθμισμένων συστημάτων Raman/Depol Lidar και sun/lunar Cimel του ΕΦΑ καθώς επίσης και η λειτουργία τους. H ανάλυση των δεδομένων καθώς και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 3. Τέλος, στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές προοπτικές που απορρέουν από την μελέτη αυτή
description: The purpose of the present study is to present the characteristics and operation of the upgraded Raman/Depol Lidar and sun/lunar Cimel systems of the Atmospheric Physics Laboratory (LAP), in Thessaloniki. These systems were upgraded in the last two years (2020-2021) and are important tools for the study of the atmospheric composition, as the area of Thessaloniki is a crossroads of gas masses mainly from Europe and North Africa showing particularly high concentrations of suspended particles. Using specific optical parameters from the two instruments, we separately perform aerosol classification procedures into categories, following the criteria found in the literature. The classification of aerosol particles can help to understand their sources, their effects on the climate as well as to improve the reliability of existing datasets. The Lidar technique has proven to be a very powerful tool for aerosol classification with its ability to perform measurements over a wide range of wavelengths. In the case of Lidar, we use the linear depolarization ratio (DPLR) and the lidar ratio (LR) at the 532nm wavelength. At the same time, we choose to compare the optical depth between measurements both during the day and at night, for almost simultaneous measurements. We chose this product as it is available from both instruments. Both now perform nightly measurements. It is the first time that results from Cimel night measurements in Thessaloniki are presented. In particular, data was used for the study period June 2021 – September 2022. The period was chosen to have as representative a sample of measurements as possible. Regardless of the systematic differences between the two instruments, the correlation coefficient of the AOD between the two systems is of the order of 0.8-0.9, both for measurements during the day and at night as the conditions in which the two systems seem to record the same were evaluated particle load. In the first chapter, reference is made to the main characteristics of aerosol particles in terms of their sources of origin, size and composition, as well as their effect on the climate. Also, the description of the study station is made as well as the reference to the time period of the study. In the second chapter, there is a detailed presentation of the upgraded Raman/Depol Lidar and sun/lunar Cimel systems of the LAP as well as their operation. The analysis of the data as well as the results are presented in chapter 3. Finally, in chapter 4 the conclusions and future perspectives arising from this study are presented