Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Własności optyczne i radiacyjne aerozolu nad południowo-wschodnią Polską emitowanego podczas pożarów biomasy w Kalifornii we wrześniu 2020 roku

Markowicz Krzysztof M., Makuch Przemysław, Markowicz Jacek

Przegląd Geofizyczny

|

2021

|

Z. 3-4

209--225

PL

Celem pracy jest określenie własności optycznych i radiacyjnych aerozolu obserwowanego podczas transportu dalekiego zasięgu zanieczyszczeń wyemitowanych w Ameryce Północnej we wrześniu 2020 r. Badania zostały zrealizowane w oparciu o dane pomiarowe pozyskane z fotometru słonecznego, lidaru oraz radiometru słonecznego (pyranometru) w stacji badawczej SolarAOT w Strzyżowie na Podkarpaciu, a także w oparciu o wyniki symulacji modelem trajektorii wstecznych, modelem transferu radiacji i transportu zanieczyszczeń. Wyniki badań wskazują na obecność silnie rozpraszających warstw aerozolu w całej troposferze oraz w dolnej stratosferze (pod koniec okresu pomiarowego). Obecność aerozolu w dolnej stratosferze jest w ostatnich latach bardzo rzadko obserwowana. Mimo tego wartości aerozolowej grubości optycznej były poniżej średniej wieloletniej. Obecność aerozolu w atmosferze spowodowała redukcję promieniowania dochodzącego do powierzchni ziemi w godzinach południowych o około 32 W/m2. Wymuszanie radiacyjne aerozolu podczas bezchmurnych warunków wynosiło ok -9 W/m2 na powierzchni ziemi i -5,2 W/m2 na górnej granicy atmosfery. Oszacowane wartości efektywności wymuszania radiacyjnego w połączeniu z pomiarami albedo pojedynczego rozpraszania wskazują na napływ umiarkowanie absorbującego aerozolu.

EN

The aim of the study is to determine the optical and radiation properties of the aerosol observed during long-range transport of biomass burning pollution emitted in North America in September 2020. The research was carried out at SolarAOT research station in Strzyzow (south-eastern Poland) on the basis of measurement data obtained from a sun photometer, aerosol lidar and solar radiometer (pyranometer), as well as on the basis of simulation results with backtrajetories model, radiation transfer and aerosol transport model. The results indicate the presence of highly scattering aerosol layers throughout the troposphere and in the lower stratosphere (during the end of the measuring period). The presence of an aerosol in the lower stratosphere has been very rarely observed in recent years due low stratovolcanic activity. Despite this, the aerosol optical thickness was below the long-term average. The presence of the aerosol in the atmosphere reduced the radiation reaching the Earth’s surface at noon by about 32 W/m2. The aerosol direct radiative forcing of the during clear conditions was about -9 W/m2 at the Earth’s surface and -5.2 W/m2 at the top of the atmosphere. The estimated radiative forcing efficiency in combination with the single scattering albedo measurements indicate moderately absorbing particles.

2

Wyznaczanie grubości optycznej aerozoli atmosferycznych na podstawie pomiarów teledetekcyjnych

Zawadzka O., Markowicz K.M.

Przegląd Geofizyczny

|

2011

|

Z. 1-2

3-26

PL

W artykule zaprezentowany został nowy algorytm do wyznaczania własności optycznych aerozoli atmosferycznych nad lądem wykorzystujący synergię obserwacji satelitarnych oraz pomiarów wykonywanych fotometrem słonecznym i ceilometrem. Instrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible Infrared Radiometer) znajdujący się na pokładzie satelity MSG (Meteosat Second Generation) oferuje możliwość monitoringu aerozoli atmosferycznych z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową. Detektor SEVIRI mierzy promieniowanie elektromagnetyczne w 12 kanałach spektralnych, jednak tylko dane z trzech kanałów mogą być wykorzystane do wyznaczania własności optycznych aerozoli atmosferycznych. Są to dwa kanały w świetle widzialnym (0,6 i 0,8 žm) oraz jeden w bliskiej podczerwieni (1,6 žm). Zostały przeprowadzone testy mające na celu określenie przydatności każdego z wymienionych kanałów. W wyniku przeprowadzonych symulacji stwierdzono, że z powodu niskich wartości albeda wegetacji najbardziej czuły na obecność aerozoli w atmosferze jest kanał 1., natomiast radiancja mierzona na górnej granicy atmosfery w kanale 2. w niewielkim stopniu zależy od grubości optycznej aerozolu, ze względu na wysokie albedo podłoża. Ponieważ ekstynkcja promieniowania związana z obecnością aerozoli na ogół znacząco maleje z długością fali, aerozole mają stosunkowo mały wpływ na radiancję mierzoną w kanale 3. Ponadto kanał ten jest czuły na zmiany albeda powierzchni i na występowanie chmur. Do wyznaczenia grubości optycznej aerozoli atmosferycznych zostały zastosowane metody odwrotne. Do symulacji obserwacji satelitarnych został wykorzystany model transferu promieniowania 6S (Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum) (Vermote i in, 1997), oparty na przybliżeniu successive orders of scattering (Liou, 2002). Model 6S został użyty do zdefiniowania skalarnej funkcji kosztu. Funkcja ta została określona przez wartości obserwowane, wyznaczane własności optyczne aerozolu oraz dodatkowe informacje a priori (Rodgers, 2000). Algorytm składa się z trzech części. W pierwszym kroku eliminowanie są piksele zawierające chmury na podstawie zmienności przestrzennej reflektancji na górnej granicy atmosfery w kanale 1,6 žm. W kolejny kroku wykonywana była minimalizacja funkcji kosztu w celu uzyskania wartości reflektancji podłoża. Do estymacji tego parametru zostały użyte obserwacje naziemne grubości optycznej aerozoli pochodzące z pomiarów fotometrem słonecznym oraz pionowe profile ekstynkcji z ceilometru, zarejestrowane w dniu z niską zawartością aerozoli w atmosferze. Zakładając, że reflektancja podłoża dla rozdzielczości przestrzennej SEVIRI zmienia się wolno w czasie, uzyskane rezultaty mogły być użyte do wyznaczenia grubości optycznej w następnych lub poprzednich dniach. Ostatnia część algorytmu jest związana z wyznaczeniem własności optycznych aerozoli atmosferycznych na podstawie minimalizacji odpowiednio zdefiniowanej funkcji kosztu. Opisana metoda została przetestowana na podstawie danych zebranych w kwietniu i w maju 2009 r. Obliczenia przeprowadzone zostały dla pikseli obejmujących fragmenty Puszczy Kampinoskiej. Wstępne rezultaty pokazały dobrą zgodność wyznaczonych i zmierzonych na powierzchni ziemi wartości grubości optycznej. Wartości obliczone różniły się od tych zmierzonych fotometrem słonecznym o ok. 0,025. Słowa kluczowe: aerozole atmosferyczne, grubość optyczna, poprawka

EN

The Spinning Enhanced Visible Infrared Radiometer (SEVIRI) instrument on board Meteosat Second Generation (MSG) offers new capabilities to monitor aerosol loading over land at high temporal and spatial resolution. We propose algorithm to derived aerosol optical properties from synergy of the satellite, sun photometer and ceilometer observations. SEVIRI instrument has three channels that can be useful in aerosol optical properties retrieval: two visible channels (0.6 and 0.8 ěm) and one near infrared channel (1.6 ěm). In order to determine usefulness of each of these channels we carried out tests. It turned out that the 1st channel is the most sensitive for the presence of aerosols, due to relatively low vegetation albedo values in this wavelength. On the contrary, because of rather high albedo of vegetation in the 2nd channel radiation measured at the top of the atmosphere weakly depends on aerosol optical thickness. Since radiation extinction connected with presence of aerosols strongly decrease with wavelength aerosols have relatively small influence on measured radiation in the 3rd channel. Furthermore, this channel is sensitive on changes in albedo of surface and on presence of clouds. Due to above-mentioned reasons we decided to use the radiance measurements in the 1st channel of SEVIRI in retrieval of aerosol properties. In order to retrieve aerosol optical thickness we apply inverse methods. For simulations of satellite observations we use 6S (Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum) (Vermote et al., 1997) radiative transfer model, based on successive orders of scattering approximations (Liou, 2002). The 6S model is used to define a scalar cost function. This function is defined by observation, retrieved quantities, and a priori information (Rodgers, 2000). Retrieval algorithm consists of three parts. The first step is to remove cloud-contaminated pixels using spatial variability of the top of the atmosphere reflectance at 1.6 ěm. The next step provides surface reflectance based on the cost function minimization. Surface reflectance is the main difficulty in determination of aerosol optical properties over land. To estimate this parameter we use surface observations of aerosol optical thickness from sun photometer and vertical profile of extinction coefficient from ceilometer during a day with low aerosol content in the atmosphere. Assuming that surface reflectance at SEVIRI resolution changes slowly with time we can use previous result to calculate aerosol optical thickness for next or previous days. The last part of algorithm is related to aerosol optical properties estimation based on minimization of the respectively defined cost function. Described method has been tested for data collected in April and May 2009. Preliminary results were obtained for pixels located in the Kampinos Forest, a large forest complex located near to Warsaw in Poland. We found good consistency between the retrieved and measured at the surface the aerosol optical thickness. The calculated values differ from those measured by sun photometer by 0.025.

3

Obserwacje pyłu wulkanicznego nad Polską w kwietniu 2010 roku

Markowicz K.M., Zawadzka O., Stachlewska I.S.

Przegląd Geofizyczny

|

2010

|

Z. 3-4

119-143

PL

Celem pracy jest analiza napływu pyłu wulkanicznego nad obszar Polski w połowie kwietnia 2010 r. Wybuch wulkanu Eyjafjoll na Islandii 14 kwietnia spowodował emisję pyłów i gazów do atmosfery, które przesuwały się w kierunku zachodniej i środkowej części Europy. Analiza trajektorii wstecznych pokazała, że pył wulkaniczny pojawił się nad Polską 16 kwietnia. Potwierdziły to obrazy satelitarne wykonane z kompozycji barwnej kanałów w obszarze widzialnym, środkowej oraz dalekiej podczerwieni. Badania własności optycznych pyłów wulkanicznych przeprowadzono w Laboratorium Transferu Radiacyjnego Instytutu Geofizyki UW w Warszawie oraz na Stacji Transferu Radiacyjnego SolarAOT w Strzyżowie na Podkarpaciu. Pomiary prowadzone przy użyciu ceilometru pokazały występowanie aerozolu wulkanicznego w postaci 2-3 warstw do wysokości ok. 5 km nad powierzchnią ziemi. Wyznaczony na podstawie tych pomiarów współczynnik ekstynkcji aerozolu wynosił maksymalnie 0,02-0,03 km-1 (nad ranem 17 kwietnia) dla długości fali 1064 nm. Na ogół jednak przyjmował on znacznie niższe wartości. Obliczona na podstawie profilu ekstynkcji grubość optyczna pyłu wulkanicznego była również niska. Jedynie nad ranem 17 kwietnia osiągała wartości 0,03 w 1064 nm. Niewielkie zawartości pyłu wulkanicznego w pionowej kolumnie atmosfery potwierdzają również pomiary fotometrami słonecznymi w Warszawie i Strzyżowie. W okresie od 17 do 18 kwietnia notowano małe wartość całkowitej grubość optycznej aerozolu, mieszczące się w przedziale 0,11-0,16 (dla 500 nm), podczas gdy średnia klimatyczna wartość grubość optycznej aerozolu w kwietniu wynosi ok. 0,25.

EN

Optical properties of a volcanic aerosol obtained by direct observations from Radiation Transfer Observatory at the Institute of Geophysics University of Warsaw and Aerosol and Radiation Observatory SolarAOT in Strzyżów (south eastern part of Poland) together with Meteosat Second Generation observations are discussed. Aerosol optical properties measured by the Multi-Filter Rotating Shadowband Radiometer (Model MFR-7), Microtops sun photometer, and CHM-15K ceilometer between 14 and 23 April 2010 are investigated . Back-trajectories calculated for 16 and 17 April show advection of air masses from Iceland in the lower and the middle troposphere. Satellite observations performed by the Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager (SEVIRI) instrument onboard of the MSG2 confirmed ash over Poland. Unfortunately, cloudy conditions during this day prevented remote observations of the atmosphere's optical properties from the ground. However, surface observations performed on 17 April by the ceilometer indicate volcanic ash layers. At around midnight first ash layer appeared at 5 km. One hour later the second layer between 3 and 4 km was observed. An aerosol layer between 0.5 and 2 km was also measured, however it is difficult to determine the type of remotely sensed particles. After sunset very weak ash clouds were recorded between top of the boundary layer and 4 km. During the day those ash layers were not measured, probably due to a poor signal to noise ratio of the ceilometer's signal. Extinction coefficient for volcanic ash was estimated as 0.02-0.03 km-1 and aero-sol optical thickness was calculated about 0.03 at 1064 nm. Sun photometers' observations at both stations show small total aerosol optical thickness which varies between 0.11 and 0.16 (at 500 nm) during 17 and 18 April 2010. However, the mean aerosol optical thickness for April is about 0.25.

4

Wybrane problemy związane ze zjawiskiem redukcji przewodności cieplnej w ośrodkach o dużej grubości optycznej. Cz. 3

Koniorczyk P.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2001

|

R. 32, nr 4

3-6

PL

Przedstawiono przyczyny fizyczne powodujące występowanie zależności przewodności cieplnej od grubości próbki oraz charakter krzywych zależności efektywnej i istotnej przewodności cieplnej, opisujących zjawisko redukcji przewodności cieplnej ośrodkow o dużej grubości optycznej.

5

Wybrane problemy związane ze zjawiskiem redukcji przewodności cieplnej w ośrodkach o dużej grubości optycznej. Cz. 2. Wpływ redukcji przewodności cieplnej na zależność gęstości strumienia ciepła od grubości optycznej próbek o różnych grubościach

Koniorczyk P.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2000

|

R. 31, nr 5

9-11

6

Wybrane problemy związane ze zjawiskiem redukcji przewodności cieplnej w ośrodkach o dużej grubości optycznej. Część I. Analiza lokalnych składowych gęstości strumienia ciepła

Koniorczyk P.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2000

|

R. 31, nr 4

8-10

PL

Przedstawiono redukcję przewodności cieplnej dla ośrodków o dużej grubości optycznej oraz wpływ tego zjawiska na lokalne składowe gęstości strumienia ciepła, tzn. lokalną radiacyjną i lokalną kondukcyjną gęstość strumienia ciepła.