DOI: 10.18164/4eb450cf-f46b-46e5-b3e9-f6c5ef349a90
title: Remote Sensing and Modelling, Ground-based Aerosol Vertical Profile, Oil Sands Region
title: Télédétection et modélisation, profil vertical des aérosols au sol, région des sables bitumineux

description: LIDAR (LIght Detection And Ranging) is a measurement technique capable of observing the complex vertical structure of the atmosphere. Specifically, information can be provided related to the existence and extent of aerosols and clouds with high spatial (4 m vertical) and temporal (1 min) resolution, making it well-suited for understanding atmospheric dynamics and transport processes. ECCC researchers designed, built and deployed autonomous ground-based aerosol LIDAR systems to three different locations in the oil sands region – AMS13 (November 2012 to September 2013), Oski-ôtin (October 2013 to present) and Mannix (July 2013 to March 2016). Details of the instrument by Strawbridge, 2013 can be found in Atmos. Meas. Tech., 6, 801-816, 2013. The Oski-ôtin LIDAR system was upgraded in November 2016 to include additional aerosol channels, ozone and night time water vapour profiles. Three LIDAR image products are produced daily at each location. The first plot (Figure 1a) is backscatter ratio at 532nm, which is plotted from ground to 13 km using a logarithmic colour bar as a function of the time of the day. The second plot (Figure 1b) is also the backscatter ratio at 532nm, but plotted from ground to 3 km and using a linear colour bar to easily identify relative increases and decreases in particle concentration in the lower atmosphere and boundary layer. The backscatter ratio is an optical quantity that is proportional to particle concentration. The black vertical bands on those images represent regions where LIDAR data are not available due to the presence of optically thick clouds or when the LIDAR system does not operate such as during precipitation events or instrument maintenance. The third plot (Figure 2) is the time dependence of the depolarization ratio at 532nm or 355nm using a linear colour scale. The depolarization ratio provides information about the shape of the particles. Together, the backscatter and depolarization products can provide information on the altitude and extent of particulate matter from biomass burning, mineral dust, industrial plumes, water clouds and ice clouds. The LIDAR data can also be used to identify long-range transport events, dispersion and mixing of plumes and boundary layer height. LIDAR observations also provide the vertical context for other ground and remote sensing systems at the measurement site and vertical profiles for model verification and validation. (See LIDAR Image Description-EngFr.pdf )
description: LiDAR (détection et télémétrie par ondes lumineuses) est une technique de mesure permettant d’observer la structure verticale complexe de l’atmosphère. Plus précisément, on peut obtenir des renseignements sur la présence et l’ampleur d’aérosols et de nuages avec une résolution spatiale (4 m à la verticale) et temporelle (1 minute) élevée. Cette technique est donc parfaitement adaptée pour comprendre la dynamique atmosphérique et les processus de transport. Les chercheurs d’ECCC ont conçu, construit et déployé des systèmes LiDAR autonomes au sol pour la détection d’aérosols, en trois emplacements distincts de la région des sables bitumineux: AMS13 (de novembre 2012 à septembre 2013), Oski-ôtin (d’octobre 2013 jusqu’à maintenant) et Mannix (de juillet 2013 à mars 2016). Des détails sur l’instrument ont été fournis par le Dr. Strawbridge en 2013 dans le journal Atmospheric Measurement Techniques, 6, 801-816, 2013. Le système LiDAR d’Oski-ôtin a été mis à niveau en novembre 2016 pour ajouter d’autres profils de canaux d’aérosols, d’ozone et de vapeur d’eau durant la nuit. Trois produits d’image LiDAR sont générés chaque jour à chaque endroit. Le premier tracé (Figure 1a) est un rapport de rétrodiffusion à 532 nm, réalisé depuis le sol jusqu’à 13 km à l’aide d’une barre de couleur logarithmique représentant l’heure du jour. Le deuxième tracé (Figure 1b) est aussi un rapport de rétrodiffusion à 532 nm, mais réalisé depuis le sol jusqu’à 3 km et utilisant une barre de couleur linéaire afin de cerner facilement les augmentations et les diminutions relatives de la concentration de particules dans la basse atmosphère et la couche limite. Le rapport de rétrodiffusion est une quantité optique proportionnelle à la concentration de particules. Les bandes verticales noires sur ces images représentent les régions pour lesquelles aucune donnée de LiDAR n’est disponible en raison de la présence de nuages opaques ou lorsque le système LiDAR ne fonctionne pas en situation de précipitations ou de maintenance de l’instrument. Le troisième tracé (Figure 2) représente la dépendance temporelle du rapport de dépolarisation à 532 nm ou 355 nm à l’aide d’une échelle de couleur linéaire. Le rapport de dépolarisation fournit des renseignements sur la forme des particules. Ensemble, les produits de rétrodiffusion et de dépolarisation peuvent fournir des renseignements sur l’altitude et l’étendue d’une matière particulaire à partir de la combustion de biomasse, la poussière minérale, les panaches industriels, les nuages d’eau et les nuages de glace. Les données de LiDAR peuvent également servir à cerner des événements de transport à longue portée, la dispersion et le mélange de panaches, ainsi que la hauteur de la couche limite. Les observations au LiDAR fournissent aussi le contexte vertical pour d’autres systèmes de captage au sol et à distance sur le site de mesure, ainsi que des profils verticaux pour la vérification et la validation d’un modèle. (Voir LIDAR Image Description-EngFr.pdf)