Summary
Целью представленных здесь методов является измерение аэрозольной оптической толщины атмосферы. Солнечный фотометр указывается на солнце и наибольшее напряжение чтения, полученные на встроенный цифровой вольтметра записывается. Также выполняются атмосферные измерения, такие как барометрическое давление и относительная влажность.
Abstract
Здесь мы описываем измерение толщины аэрозольного оптического толщи с помощью портативного солнечного фотометра земного шара. Аэрозоль оптической толщины (AOT) была измерена в университете Ксавье в Луизиане (XULA, 29,96 ° N, 90,11 ° W и 3 м над уровнем моря). Измерения проводились на двух различных длинами волн, 505 нм и 625 нм. Измерение AOT было сделано 6 раз в день (7 утра, 9 утра, 11 утра, солнечный полдень, 3 вечера и 5 вечера). Данные, приведенные в этой статье, являются среднемесячными значениями AOT, принятых в солнечный полдень. Во время каждого измерения времени; по крайней мере пять значений напряжения солнца v и темного напряжения vтемный взяты для каждого канала. Среднее значение для этих пяти измерений принимается в среднем за это время измерения. Другие метеорологические данные, такие как температура, поверхностное давление, количество осадков и относительная влажность, также измеряются в то же время. Весь протокол завершен в течение промежутка времени 10 – 15 мин. Затем измеренные значения AOT на 505 нм и 625 нм используются для экстраполяции значений AOT для длин волн 667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм. Измеренные и экстраполированные значения AOT были затем сравнены с значениями ближайшей станции аэонет на участке 6 Wave СНГ (АЭОНЕ, 28,87 ° N, 90,48 ° W и 33 м над уровнем моря), что примерно в 96 км к югу от XULA. В этом исследовании мы отслеживали ежегодные и ежедневные вариации AOT для 12-месячного периода с 2017 сентября по август 2018. Мы также сравнили данные AOT с двух самостоятельно калиброванных ГЛОБУСА на карманных солнечных фотометрах на сайте XULA. Данные свидетельствуют о том, что эти два документа находятся в отличном согласии.
Introduction
Атмосферные аэрозоли представляют собой мельчайшие твердые и жидкие частицы (от субмикронных до миллиметровых размеров), взвешенных в воздухе. Некоторые аэрозоли производятся через человеческую деятельность, а другие производятся природными процессами1,2,3,4. Аэрозоли в атмосфере уменьшают количество солнечной энергии, достигающей земной поверхности, путем рассеивания или поглощения света и теплового излучения от солнца. Количество аэрозолей в атмосфере значительно варьируется в зависимости от местоположения и времени. Есть сезонные и ежегодные изменения, а также эпизодические изменения в связи с событиями, такими как большие пыльные бури, дикие пожары или извержения вулканов5,6,7,8.
Воздействие аэрозолей на климат и на общественное здравоохранение является одной из доминирующих тем в нынешних экологических исследованиях. Аэрозоли влияют на погоду путем рассеивания или поглощения света и теплового излучения от солнца и действуя как конденсации ядер в формировании облаков. Аэрозоли также играют роль в рассеиванию патогенных микроорганизмов в воздухе и могут вызывать или усиливать респираторные и сердечно-сосудистые заболевания. Аэрозоль оптической толщины (AOT) является мерой количества солнечного света, который поглощается или рассеивается этими аэрозолями. Существует несколько наземных методов мониторинга AOT9,10,11. Самой крупной из наземных систем мониторинга AOT является проект аэрозольной роботизированной сети (АЭОНЕТ). Аэрооне-это сеть из более чем 400 станций мониторинга, которые разбросаны по всему миру12,13. Несмотря на это большое количество станций мониторинга, есть еще большие пробелы во всем мире, которые не контролируются для AOT. В качестве примера, Ближайшая станция АЭОНЕТ от нашего исследования сайта составляет около 90 км. В этом документе описывается использование портативного портативного фотометра, который может использоваться для преодоления пробелов между станциями мониторинга АЭОНЕТ. Портативный портативный Солнечный Фотометр является идеальным инструментом для использования студентами во всем мире в глобальной сети аэрозольного мониторинга14,15. Глобальное обучение и наблюдения в интересах окружающей среды (глобус) программа обеспечивает платформу для такой сети, через тысячи школ во всех 50 штатах Соединенных Штатов и в почти 120 других странах16,17 . Основная идея программы глобус заключается в использовании студентов во всем мире, чтобы обеспечить научно ценные измерения параметров окружающей среды с использованием недорогого оборудования. При надлежащем руководстве студенты и другие неспециаты могут образовывать сети карманных солнечных фотометров для заполнения пробелов между станциями мониторинга АЭОНЕТ. Самое большое преимущество карманных солнечных фотометра является то, что он может быть доставлен даже в самых отдаленных частях мира. Измерения AOT с другими малыми и переносные приборы успешно использовались в прошлом для проведения научных исследований в отдаленных и труднодоступных районах17,18
Основной целью данного исследования является использование глобус карманных солнечных фотометров, чтобы отслеживать годовой, дневной и почасовой вариации AOT на нашем сайте XULA исследования и сравнить с измерений из близлежащей станции АЭОНЕТ. В данной статье представлены данные за 12 месяцев с 2017 сентября по 2018 августа. Это первый в истории AOT, записанный для сайта XULA. Глобус Sun фотометр измеряет AOT на 2 длинами волн, 505 нм и 625 нм. Сайт АЭОНЕТ на участке 6 Wave СНГ измеряет AOT на 15 различных длинами волн. Для сравнения мы сосредоточились на этих 4 длинами волн, 667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм. Мы выбрали их, потому что они являются 4-х АЭОНЕТ длин волн ближайший к глобус солнце фотометр длин волн. Чтобы сделать сравнение, мы экстраполировать значения AOT на этих длинами волн для сайта XULA.
Измерения AOT делается каждый день, когда позволяют Погодные условия. В анализе исключаются измерения, выполненные при наличии перистых облаков в непосредственной близости от солнца. Таблица 1 показывает количество дней в каждом месяце, что у нас было совершенно ясное небо. В общей сложности было исключено около 47% принятых данных.
| Месяц | Сентября | Октября | Ноября | Декабря | Января | Февраля | Мар | Апр | Может | Июн | Июл | Авг |
| Количество дней | 18 | 20 | 16 | 15 | 15 | 15 | 16 | 15 | 18 | 15 | 15 | 16 |
Таблица 1: AOT измерения были сделаны 6 раз в день (7:00 AM, 9 утра, 11 утра, солнечный полдень, 3 am, и 5 AM). Данные, показанные на участках являются ежемесячные средние AOT значений, принятых в солнечный полдень. Во время каждого измерения времени; по крайней мере пять значений напряжения солнца v и темного напряжения vтемный взяты для каждого канала. Среднее значение для этих пяти измерений принимается в среднем за это время измерения. Ошибка в этих измерениях рассчитывается как стандартные отклонения этих пяти измерений. Значения AOT получаются с помощью уравнения, показанных ниже16:
V0 является калибровка константа солнечного фотометра, R является Земля-Солнце расстояние в астрономических единицах, Vтемный темное напряжение, записанное, когда свет блокируется от прохождения через отверстие на верхней кронштейн Солнечный фотометр, V является солнечное напряжение, записанное от солнечного фотометра, когда свет проходит через отверстие на верхней кронштейне ,R представляет ослабление света из-за Рэлея рассеяния, p и p0 являются измеренное и стандартное атмосферное давление, соответственно, и m является относительная воздушная масса. Относительная воздушная масса рассчитывается на данных, предоставленных национальным управлением океанических и атмосферных испытаний (NOAA). Другие метеорологические данные, такие как температура, осадки и относительная влажность, также измеряются в то же время. Уравнение 1, как приведенные выше, включает в себя вклад оптической толщины озона. Влияние озона на значения AOT рассчитывается на основе табличной величины коэффициента поглощения озона и предположений относительно количества озона в атмосфере19. Бухольц20,21 подготовила табличные значения R на основе стандартной атмосферы. Для канала 505 нм aR ≈ 0,13813 и для канала 625 нм это ~ 0,05793.
Представленные здесь данные представляют собой пример того, как можно организовать команды студентов, чтобы занять длительное и устойчивое измерение AOT. В этом исследовании, две студенческие команды использовали два независимо калиброван глобус портативных фотометров, чтобы отслеживать годовой, дневной и почасовой вариации аэрозоля оптической толщины атмосферы на нашем сайте XULA исследования. 2 глобус Sun Фотометры используемые в этом исследовании были приобретены от IESRE (Институт исследования земли науки и образования; одно имело серийный номер RG8-989 и другое имело серийный номер RG8-990). Прежде чем можно было бы объединить данные этих двух инструментов, был проведен регрессионный анализ для установления соглашения
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. операция фотометра
Примечание: Эти протоколы лучше всего делать два человека, работающих вместе. Один человек держит и выравнивает Солнечный фотометр в то время как второй человек записать измерений.
- Измерьте долготу и широту для сайта с помощью GPS. На сайте, первым шагом является активация GPS, выбрав датчик настройки из меню датчика и выберите GPS. Как только GPS приобрел достаточное количество спутников, будут отображены значения широты и долготы. Как только значения отображаются, пресса собирает данные, а затем нажимайте Сохранить.
- Убедитесь, что солнечный фотометр работает хорошо. Правильно откалиброванный Солнечный фотометр должен производить стабильное напряжение ~ 0,03 V в помещении и до 5 V, когда свет направлен на детектор. Волтметр на солнечном фотометре земного шара встроена в Солнечный фотометр
- Запишите температуру воздуха. При использовании спирта в стеклянном термометре, дайте термометр 3 – 5 минут, чтобы приспособиться к внешней температуре перед записью стабильного чтения. При использовании солнечного фотометра в встроенный термометр, включите поворотного переключателя на T и записывать напряжение чтения на волтметр. Напряжение чтения умноженное на 100 даст температуру воздуха в градусах Цельсия в то время.
- Установите вращающийся переключатель на зеленый канал солнечного фотометра.
- У одного человека выровнять Солнечный фотометр так, что свет, проходящий через отверстие на верхней кронштейн производит солнечное пятно по центру над цветной точкой на нижней кронштейн. Для наилучшего результата используйте стол и стул. Лицо, выравнивание солнечного фотометра должны сидеть на стуле и остальные его/ее руки на стол, чтобы получить устойчивый чтении.
- У второго лица записать чтении на VOLTMETER. Убедитесь, что солнце пятно стабильно на точку, прежде чем принимать чтении. Если показания напряжения колеблются, просто запишите максимальное показанное значение.
- Запишите время, в которое было взято чтение. Время должно быть записано до ближайших 30-х годов. Цифровые Часы служат этой цели лучше, чем аналог одного.
- Получить темное напряжение. У человека садясь держать Солнечный фотометр выровнены на солнце с одной стороны, а затем покрыть отверстие на верхней кронштейн с пальцем от другой стороны. Второй человек будет записывать напряжение чтения.
- Установите вращающийся переключатель в красный канал и повторите шаги 1.4-1.7.
- Повторите шаги 1.4-1.8 еще четыре раза, чтобы получить пять чтений напряжения для зеленого канала и пяти чтений напряжения для красного канала
- Измерьте температуру воздуха снова, как в шаге 1,2.
2. Коллекция метаданных
-
Используйте облачный чарт глобус, чтобы наблюдать и записывать облака рядом с солнцем. Это делается путем смотреть в небо и проверять наблюдаемые особенности из облака ГЛОБУСА (https://www.globe.gov/documents/348614/24331082/GLOBE+Cloud+Chart.). Видимые перистые облака легко наблюдать из-за их характерные тонкие пряди. Невидимые перистые облака выведены, если солнечное напряжение чтения по-видимому ясный день меньше, чем 0,5 V.
- Используйте гигрометр для измерения и записи относительной влажности: Держите гигрометр с вытянутой рукой от тела, оставьте его в воздухе в течение примерно 3 минут, а затем принять сухого чтения лампы сначала следуют мокрой лампы чтении. Найдите разницу в двух чтениях и используйте относительную влажность, чтобы установить относительную влажность
- Используйте барометр для измерения и записи атмосферного давления.
- Вычислить AOT, подключив измеряется значений и константы в уравнение 1 приведенные выше.
3. Температурное регулирование
Примечание: Электроника солнечного фотометра чувствительна к температуре. Для оптимальной производительности рекомендуются следующие шаги.
- Если температура наружного воздуха более чем на 5 градусов ниже комнатной температуры, держите Солнечный фотометр, завернутый в термопену, когда он не используется.
- При проведении измерений в жаркие летние месяцы, держите Солнечный фотометр в тени, когда он не используется.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Глобус солнца фотометр измеряет AOT на λ = 505 нм и λ = 625 нм. Сайт АЭОНЕТ на участке 6 Wave СНГ измеряет AOT на 15 различных длинами волн. Для сравнения мы сосредоточились на этих 4 диапазонах длины участка АЭОНЕТ: 667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм. Чтобы сделать сравнение между двумя станциями, мы экстраполировать AOT на 667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм для сайта XULA. Это делается с использованием Ангстрема-коэффициентов сайта XULA. Для любого данного сайта и инструмента, оптической толщины песнь, длина волны λ, а коэффициент атмосферной мутности, которые соединены через формулу ангстрем в мутности
2
Где это показатель Ангстрема. а и (в) не зависят от длины волны, на которой измеряется Оптическая толщина. Это параметры, описывающие измеряемой атмосферы. Учитывая АОТ в двух различных длин волн(λ 1 = 505 нм и λ2 = 625 нм, для нашего солнечного фотометра), и измеренный AOT (Песнь1 и Песнь2), показатель Ангстрем для сайта xula рассчитывается из уравнения,
3
AOT (Песнь3) на третьей длине волны, λ3 можно ЭКСТРАПОЛИРОВАТЬ для тех же самых атмосферных условий xula с помощью уравнения:
4
Песнь1и λ1 могут быть заменены Песнь2 и λ2 в уравнении 4, чтобы получить одинаковое значение для Песнь3. Этот расчет используется для сравнения Песнь значений, полученных двумя инструментами, использующее различные длины волн. В идеале два инструмента должны использоваться в одном и том же населенном пункте. В нашем случае следует отметить, что два инструмента были ~ 96 км друг от друга.
Рисунок 1: образец дневных средних значений AOT для красных и зеленых каналов, измеряемых в XULA, рассчитанного с помощью уравнения 1. На рисунке показаны данные только за октябрь месяц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
На рисунке 1 показан образец типичных дневных значений среднего AOT, рассчитанных с помощью уравнения 1. Эта цифра показывает AOT данные как для зеленых, так и для красных каналов на солнце фотометр глобус в октябре.
Рисунок 2: сезонное изменение AOT. a) изменение среднемесячных значений AOT, измеряемых в xula в течение 12-месячного периода. Значения AOT измерялись на волнах 625 нм и 505 нм. К этим данным применена коррекция озона. В барах с ошибками показано стандартное отклонение пяти измерений, принятых для каждого времени измерений. Стрелки показывают пики AOT в феврале и в мае. b) сезонное изменение AOT на участке xula. Сезоны были классифицированы константы выглядит так: зима (Декабрь, Январь, и февраль), Весна (Март, Апрель, Май), лето (июнь, Июль, Август) и осень (Сентябрь, Октябрь, Ноябрь). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Диаграмма 2A показывает вариацию СРЕДНЕМЕСЯЧНОГО AOT, измеряемого в xula в течение 12 месяцев. Средний озоновой оптической коррекции толщины-0,01 и-0,03 были применены к 505 нм и 625 нм оптических значений толщины, соответственно. Данные показывают, что AOT измеряется в длине волны 505 Нм (зеленый свет) упал непрерывно с сентября по Январь, а затем достигла пика в феврале. AOT измеряется в длине волны 625 нм (красный свет) следуют аналогичные тенденции, но достигла минимума в декабре и начал идти в январе и феврале. AOT измеряется в 505 нм в среднем выше, чем AOT измеряется в 625 нм. На рисунке 2b показаны средние значения AOT за сезон. Сезоны были классифицированы следующим образом: зима (Декабрь, Январь и февраль), Весна (Март, Апрель и май), лето (июнь, Июль и август), и осень (Сентябрь, Октябрь и ноябрь). Лето имело самый высокий средний AOT и зима имела самый низкий средний AOT. Высокие значения AOT в летние месяцы может быть связано с потеплением земной поверхности из-за высоких температур воздуха. Теплая Земля увеличивает скорость испарения. Капли и ледяные кристаллы, которые образуются, когда этот водяной пар замерзает или конденсируется, увеличивает аэрозоли в атмосфере. Низкие значения AOT в зимние месяцы может быть связано с облаком очистки и дождь промыть процессов, как зимние месяцы также связаны с высоким уровнем осадков.
Рисунок 3: сравнение между XULA и аэонет. а) ЭКСТРАПОЛИРОВАТЬ AOT на xula. Эти значения AOT были экстраполированы на 4 длины волн (667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм) с использованием уравнения 3. (b) АЭОНЕТ AOT на тех же длинами волн. Данные АЭОНЕТ, используемые здесь, классифицируются как уровень 2,0. Облако скрининга и алгоритмов коррекции озона и были автоматически применены к данным. Ошибки баров в панели b основаны на минимальной неопределенности 0,02 единиц AOT для уровня 2,0 данных АЭОНЕТ25. Стрелки показывают пики AOT в феврале и в мае для обоих (а) и (б). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Чтобы сделать сравнение между сайтом XULA и сайтом АЭОНЕТ, мы экстраполировать значения AOT на волнах 667 Нм, 551 Нм, 532 нм и 490 Нм для сайта XULA. Это было сделано с помощью уравнения 3 выше. Рисунок 3a показывает ЭКСТРАПОЛИРОВАННЫЙ AOT на xula для длин волн 667 нм, 551 нм, 532 нм и 490 Нм. На рисунке 3b показана ИЗМЕРЕННАЯ АОП аэонет на тех же длинами волн. Эти данные свидетельствуют о наличии хорошего качественного соглашения, однако, учитывая расстояние между этими двумя сайтами, нет никаких оснований для более количественных сопоставлений. Хотя мы наблюдали пики в феврале и мае, средний AOT для зимних и весенних месяцев были самыми низкими. Это говорит о том, что эти пики обусловлены случайными событиями. Эти события могут быть что угодно от дыма от лесных пожаров и сельскохозяйственной деятельности в соседних государствах, аэрозоли, поступающие из-за Мексиканского залива. Это требует измерений в течение многих сезонов, чтобы быть окончательным о причине вершины AOT в мае и феврале.
Рисунок 4: линейные регрессии для значений AOT от двух различных карманных солнечных фотометров на сайте XULA. Серийные номера РГ-989 и РГ-9990. (a) 625 нм и (б) 505 нм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Мы проверили надежность солнечных фотометров на ГЛОБУСЕ, сравнивая два независимых калиброванных инструмента друг против друга. На рисунке 4 показаны данные AOT от солнечного ФОТОМЕТРА земного шара с серийным номером RG8-989, а другой с серийным номером RG8-990. На рисунке показано, что соглашение между двумя солнечными фотометрами сильнее для канала 505 нм, чем канал 625 нм. Значение R-квадрат для 505 Нм (зеленого) канала составило 95,3%, а наклон линейной линии регрессии между двумя солнечными фотометрами составлял 0,89. Для 625 нм (красного) канала R-квадрат составлял 91,6%, а линейная регрессионная линия склона — 0,82. Согласование на красном канале более низко из-за влияний нагревать на красном СИД. Красный светодиод более чувствителен к температуре, чем зеленый светодиод. Соглашение по обоим каналам улучшается, когда сборщики данных контролируют экспозицию прибора для прямого солнечного излучения между измерениями.
Диаграмма 5: суточная изменчивость среднечасовых значений AOT вычисляется за 12-месячный период. Время, показанное на графике, — местное время. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
На рисунке 5 показана Почасовая ВАРИАЦИЯ AOT, усредненная в течение 12-месячного периода. Каждая точка данных составляла в среднем 194 измерений. Ежедневная вариация была между 0,265 утра и 0,06 в вечернее для 505 нм канал, который соответствует примерно 77% вариации. Данные показывают пик на 9:00 AM 0,265 и другой пик на 3:00 PM 0,182 для канала 505 нм. Канал 625 нм показал похожие пики. Несмотря на то, что эти времена совпали с трафиком пик в новом Орлеане, необходимы дополнительные исследования, чтобы установить, если пики исключительно из-за транспортных средств выбросов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Первым шагом в этом протоколе является определение сайта исследования. Это делается с помощью GPS, чтобы найти долготу и широту участка исследования. Значения долготы и широты имеют решающее значение при расчете AOT с помощью уравнения 1. Во время измерений, очень важно, чтобы солнечный фотометр указывал прямо и прочно на солнце. Крошечное отверстие в верхней кронштейне портативного солнечного фотометра уменьшает количество рассеянного света, достигающего СВЕТОДИОДНЫХ детекторов в солнечном фотометре. Уравнение 1 является приближение, что предполагает, что не рассеянный свет проходит через отверстие в верхней кронштейн. Если Солнечный фотометр выровнен правильно, ошибка, введенная этим предположением, ничтожно мала по сравнению с другими источниками ошибки в измерении22,23,24. Светодиоды на солнце фотометра чувствительны к экстремальным температурам. В жаркие летние месяцы, Солнечный фотометр должен храниться в тени, когда он не используется. В холодные зимние месяцы Солнечный фотометр должен быть завернут в защитную Термоткань между измерениями. При экстремально холодных условиях термозащита должна использоваться на протяжении всего измерения. При работе в обычном режиме, Солнечный фотометр должен прочитать несколько милливольт в темноте и между 1,0 V и 3,0 V, когда непосредственно указал на солнце. Измерения с солнечным фотометром надежны, когда солнце ясно любых облаков. Ношение солнцезащитных очков с каштановые оттенок поможет обнаружить слабые облака, которые в противном случае невидимым для шеей глаз25,26.
AOT рассчитывается из уравнения 1 должны быть исправлены для вклада озона в AOT. Это делается путем вычитания ~ 0,01 и ~ 0,03 от значений AOT, рассчитанного на зеленый и красный каналы соответственно22. Когда эти протоколы тщательно следуют, точность должна быть ~ 0,02 AOT единиц. Этот уровень точности позволяет нам игнорировать любые вклады в AOT из-за поглощения водяного пара. Протоколы, приведенные выше, просты и могут сопровождаться студентами средней школы до уровня колледжа. Портативный Солнечный фотометр использует светодиоды, которые недороги и легко получаются из электронных магазинов. Сам инструмент надежен и не нуждается в особом уходе.
В настоящее время по всему миру насчитывается более 400 станций мониторинга АЭОНЕТ, но даже их недостаточно, чтобы охватить всю планету. Портативные солнечные Фотометры, используя описанные здесь протоколы, могут использоваться для преодоления пробелов, оставшихся от АЭЕРОНЕТ. Тысячи школ по всему земному шару могут быть организованы таким образом, чтобы сформировать сеть наземных станций мониторинга, которые находятся гораздо ближе друг к другу, чем аэросетевые станции27,28. Портативный Солнечный фотометр с заданной протоколами также может использоваться для проверки текущих и будущих платформ мониторинга аэрозольных аэрозолей.
Одно из ограничений, указанных в протоколах, заключается в том, что выравнивание с солнцем выполняется вручную, что является восприимчивым к человеческим ошибкам. Существуют также ограничения, вызванные дизайном светодиод на основе карманных солнечных фотометра. Пропускная способность (FWHM) для СВЕТОДИОДНЫХ детекторов составляет ~ 75 Нм, что может привести к ошибкам в измерении. Другая проблема с данными протоколами состоит в организации студенческих команд, чтобы данные собирались непрерывно и на регулярной основе. Студенты могут быть мотивированы для сбора данных, предоставляя им некоторые кредитные к их окончательной оценки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не заявляют о конфликте интересов.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана финансово Грант Аро МО #W911NF-15-1-0510 и Национальный научный фонд исследования инициации премии под Грант No 1411209. Мы выражаем искреннюю благодарность Департаменту физики и информатики и Отделу образования университета Ксавье в Луизиане.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| A Calibrated GLOBE handheld sun photometer | IESRE, USA (GLOBE sun photometer) and TERNUM, UK (Calitoo sun photometer | The GLOBE sun photometer measures AOT at 505 nm and 625nm. | |
| Barometer | Forestry suppliers, USA, Cat# 43316 | 43316 | The aneroid barometer must have a clear scale with a pressure range between 940 and 1,060 millibars. |
| GLOBE cloud chart | Forestry Suppliers, USA Cat#33485 | 33485 | A free cloud identification chart is obtained from www.globe.gov. |
| Hygrometer | Forestry suppliers, USA, Cat# 76254 | 76245 | Any digital hygrometer which measures relative humidity in the range of 20-95% with an accuracy of 5% is acceptable. |
| Labquest2 GPS | Vernier, USA, Cat LABQ2 | LABQ2 | Vernier LabQuest 2 is a standalone interface used to collect sensor data with its built-in graphing and analysis application. GPS is one of its built-in sensors |
| Taylor Orchid Thermometer | Forestry Suppliers, USA Cat# 89129 | 89129 | |
| Watch | Forestry suppliers, USA, Cat# 39137 | 39137 | The watch must be digital and capable of measuring time up to seconds. |
References
- Mondol, P. K., Mamun, M. M. I., Islam, M. M. Construction of an inexpensive sun photometer to measure aerosol optical depth and comparisons between the measured data and satellite observations. American Journal of Remote Sensing. 2 (5), 37-43 (2014).
- Toledano, C., et al. Overview of sun photometer measurements of aerosol properties in Scandinavia and Svalbard. Atmospheric Environment. 52, 182-188 (2012).
- Aerosol Protocol - GLOBE.gov. , Available from: https://www.globe.gov/documents/348614/e9acbb7a-5e1f-444a-bdd3-acff62b50759 (2019).
- Heintzenber, J., et al. The life cycle of the atmospheric aerosol. Topics in atmospheric and terrestrial physics and chemistry. Boutron, F. , ISBN 2-86883-241-5, 2512-70 (1994).
- Gong, W., Zhang, S., Ma, Y. Aerosol Optical Properties and Determination of Aerosol Size Distribution in Wuhan, China. Atmosphere. 5, 81-91 (2014).
- Cisek, M., et al. Aerosol Optical Depth variations due to local breeze circulation in Kongsfjorden, Spitsbergen. Oceanologia. 59, 422-430 (2017).
- Charlson, R. J., et al. Climate forcing by anthropogenic aerosols. Science. 255, 423-430 (1992).
- Kohil, E. E., et al. A study of atmospheric aerosol optical properties over Alexandria city. Egypt Journal of Physics Conference. 810, 012033 (2017).
- Altaratz, O., Bar-Or, R. Z., Wollner, U., Koren, I. Relative humidity and its effect on aerosol optical depth in the vicinity of convective clouds. Environmental Research Letters. 8, 034025 (2013).
- Jung, C. H., Shin, H. J., Lee, J. Y., Kim, Y. P. Sensitivity and Contribution of Organic Aerosols to Aerosol Optical Properties Based on Their Refractive Index and Hygroscopicity. Atmosphere. 7 (65), (2016).
- Sharma, N. P., Sapkota, B. K., Bhattarai, B., Kjeldstad, B. Study on Aerosol Optical Depth in winter and Summer Season in Bhaktapur. Journal of the Institute of Engineering. 8 (1), 269-276 (2009).
- Mims, F. M. III An international haze-monitoring network for students. Bulletin of the American. Meteorological Society. 80, 1421-1431 (1999).
- Mielonen, T., et al. Temperature-dependence of aerosol optical depth over the southeastern US. Atmospheric Chemistry and Physics Discussion. , (2016).
- Coakley, J. A., Cess, R. D., Yurevich, F. B. The effect of tropospheric aerosols on the earth’s radiation budget: A parameterization for climate models. Journal of Atmospheric Science. 40, 116-138 (1983).
- Stachlewska, I. S., Zawadzka, O., Engelmann, R. Effect of Heat Wave Conditions on Aerosol Optical Properties Derived from Satellite and Ground-Based Remote Sensing over Poland. Remote Sensing. 9, 1199 (2017).
- Brooks, D. R. Development of an inexpensive handheld LED-based Sun photometer for the GLOBE program. Journal of Geophysical Research. 106 (5), 4733-4740 (2001).
- Sellitto, P., et al. A novel methodology to determine volcanic aerosols optical properties in the UV and NIR and Ångström parameters using Sun photometry. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 122 (8), (2017).
- Schmid, B., Wehrli, C. Comparison of Sun photometer calibration by use of the Langley technique and the standard lamp. Applied Optics. 34, 45014512 (1995).
- Shiobara, M., Spinhirne, J. D., Uchiyama, A., Asano, S. Optical depth measurements of aerosol, cloud and water vapor using sun photometers during theFIRE Cirrus II. Journal of Applied Meteorology. 35, 364-366 (1991).
- Aïssani, O., Mokhnache, A. Aerosol size distribution retrieved from optical depth measurements in Tamanrasset and Blida. Revue des Energies Renouvelables. 15 (2), 207-218 (2012).
- Bucholtz, A. Rayleigh-scattering calculations for the terrestrial atmosphere. Applied Optics. 34, 2765-2773 (1995).
- Brooks, D. R. Monitoring Solar Radiation and Its Transmission through the Atmosphere. The GLOBE Program's Aerosols, Water Vapor, and UVA Monitoring Projects. , (2006).
- Holben, B. N., et al. AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization. Remote Sensing of the Environment. 66, 1-16 (1998).
- Toledo, F., et al. AOT retrieval procedure for distributed measurements with low-cost Sun photometers. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 123, 1113-1131 (2017).
- Giles, D. M., et al. Advancements in the Aerosol Robotic Network (AERONET) 1 Version 3 Database - Automated Near Real-Time Quality Control Algorithm with Improved Cloud Screening for Sun Photometer Aerosol Optical Depth (AOD) Measurements. Atmospheric Measurement Techniques Discussions. , (2018).
- Zawadzka, I., et al. Studies of aerosol optical depth with the use of Microtops II sun photometers and MODIS detectors in coastal areas of the Baltic Sea. Acta Geophysica. 62 (2), 400-422 (2014).
- Bovchaliuk, V., et al. Aerosol Microtops II sunphotometer observations over Ukraine. Advances in Astronomy and Space Physics. 3, 46-52 (2013).
- More, S., Kumar, P. P., Gupta, P., Devara, P. C. S., Aher, G. R. Comparison of Aerosol Products Retrieved from AERONET, MICROTOPS and MODIS over a Tropical Urban City, Pune, India. Aerosol and Air Quality Research. 13, 107-121 (2013).
- Boersma, K. F., de Vroom, J. P. Validation of MODIS aerosol observations over the Netherlands with GLOBE student measurements. Journal of Geophysical Research. 111, D20311 (2006).
- Porter, J. N., et al. Handheld Sun Photometer Measurements from Light Aircraft. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 24, 1588-1597 (2007).
