Investigarea stratului limită planetar prin tehnici LIDAR
Student: Dandocsi Alexandru Facultatea de Științe Aplicate, Universitatea Politehnica, București
Coordonatori științifici: Ș.L. Dr. Liliana Preda
C.Ș. I Dr. Doina Nicolae
Introducere
Procese de interacție Laser – atmosferă
Aerosolul atmosferic – proprietăți
Teledecția Laser
Determinarea stratului limită planetar
Concluzii
Cuprins
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Motivație
Atmosfera – scară locală, scară globală
Stratul limită planetar - procese meteorologice
Cunoașterea structurii și proprietăților - Calitatea aerului
http://www.theozonehole.com/atmosphere.htm
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Teledetecția Laser
Principiul de funcționare
LIDAR vs RADAR
De ce LIDAR?
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Aerosolul atmosferic Sistem polidispers
Dimensiune – mod nucleație, mod acumulare, mod particule gigant
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
I0
Sursa de lumină (λ)
Reflexie (λ » D)
Molecule
Aerosoli
Nori
Împrăștiere
Raman
(λ`=λ ±λI,V
)
Împrăștiere
Rayleigh
(molecule)
(λ ≫D) Împrăștiere Mie
(aerosoli)
λ ≈ D
Difracție
Refracție
Fluorescenţă (λ`>D)
I
D = diametrul moleculei /particulei
Procese de interacție
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Puterea retroîmprăștiată S(Z,λ)
𝑆 𝜆𝐷, 𝑍 = 𝑆 𝜆𝐿, 𝑍0 ∙ 𝐶𝑆 𝑍𝐴0
𝑍2 𝛿𝑍 ∙ 𝛽𝑎𝑡𝑚 𝜆𝐷, 𝜆𝐿, 𝑍 ∙
𝑇→ 𝜆𝐿, 𝑍 ∙ 𝑇← 𝜆𝐷, 𝑍
Semnal corectat cu distanța (Range Corrected Signal)
𝑅𝐶𝑆 𝜆𝐷, 𝑍 = 𝑆 𝜆𝐷, 𝑍 ∙ 𝑍2
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Ecuația LIDAR
Profil vertical
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Profil RCS
Rezoluția spațială
RCS - smooth
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Derivare și smooth
Intensitate semnal proporțional cu concentrația
Peak negativ – prezența straturilor
Grafic culoare
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Grafic pe coduri de culoare
Concentrația de aerosoli
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
09.07.2012 – 12.07.2012
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Caracteristica diurnă
Intruziune de aerosoli
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Altă sursă de aerosoli
Distincția între intruziune și stratul limită planetar
Determinarea PBL din date de radiosondaj
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Date relative
Date de radiosondaj
Gradient vertical al temperaturii potențiale virtuale
𝜃𝑣 = 𝜃 1 + 0.61 ∙ 𝑟
Poziția stratului limită planetar
GDAS
Corelarea datelor
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Comparația metodelor
Variația diurnă cu ajutorul datelor RCS
Legi empirice ale programului
Rezoluții temporale și spațiale
Îmbunătățire program
Continuare
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Concluzie
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014
Universitatea Politehnica București - Facultatea de Stiințe Aplicate, Dandocsi Alexandru, licență iulie 2014