[論文レビュー] Monitoring of the terrestrial atmospheric characteristics with using of stellar and solar photometry

G. A. Alekseeva, В. Д. Галкин+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2010

Atmospheric Ozone and Climate被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、小型で地上に設置された星および太陽光のフィルターを用いた光度計を用いて、大気中のエアロゾルおよび水蒸気を連続的で自動的にモニタリングする手法を提示している。この手法はプルコヴォ天文台で開発され、LITFASS 98およびLACE 98キャンペーンで検証された。高信頼性で、人為的監視を要しない日常的な大気モニタリングを可能にし、標準気象観測所にコンactな光度計複合体を統合する基盤を築く。

ABSTRACT

On the basis of experience acquired at creation of the Pulkovo Spectrophotometric Catalog the method of investigation of a terrestrial atmospheric components (aerosols and water vapor) in night time are designed. For these purposes the small-sized photometers were created. Carried out in 1995-1999Γ.Γ. series of night and daily monitoring of the atmospheric condition in Pulkovo, in MGO by A.I.Voejkov., in Germany (complex experiments LITFASS 98 and LACE 98) confirmed suitability of devices, techniques of observations and their reduction designed in Pulkovo Observatory for the solution of geophysical and ecological problems. A final aim of this work - creation of small-sized automatic complexes (telescope + photometer), which would be rightful component of meteorological observatories. Such complexes will work without the help of the observer and would provide the daily monitoring of a terrestrial atmosphere.

研究の動機と目的

• 地上光度計を用いた大気エアロゾルおよび水蒸気の信頼性が高く、自動化されたモニタリング手法の開発。
• 多様な気候条件下で長期にわたり、人為的監視なしに運用可能な小型で頑丈な光度計器の設計。
• プルコヴォ、ドイツおよびその他の地域でのフィールドキャンペーンを通じた手法の検証。
• 地球物理学的および生態学的モニタリングに適用可能な標準化された観測手法の確立。
• 自動光度計複合体を日常的な気象観測所ネットワークに統合する基盤の構築。

提案手法

• 小型で自動化された光度計を用いて、大気を通過する星の光および太陽光の強度を測定する。
• 特定の波長における星および太陽放射の減衰から、大気の光学的厚さを導出する。
• 補正およびデータ処理の基準として、プルコヴォ分光光度計カタログを用いる。
• 星の夜間観測により、減衰曲線の解析を通じてエアロゾルおよび水蒸気の光学的厚さを回復する。
• 日中の太陽光度計測により、大気の全柱状水蒸気およびエアロゾル負荷の補足的データを提供する。
• プルコヴォ天文台で開発されたデータ還元技術を適用し、複数の地点間での一貫性と正確性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 小型で自動化された光度計システムは、継続的な人為的監視なしに、大気エアロゾルおよび水蒸気を信頼性高くモニタリング可能か？
• RQ2 異なる地理的および気候的条件下で、星および太陽光度計測から回復された大気パラメータの正確性と一貫性はどの程度か？
• RQ3 これらの光度計システムは、日常的なモニタリングに適した既存の気象観測所にどの程度統合可能か？
• RQ4 LITFASS 98およびLACE 98のような長期にわたる連続モニタリングキャンペーンにおける、この手法の性能はいかがなものか？
• RQ5 この手法は、環境および地球物理学的モニタリングへの広範な応用を想定して標準化可能か？

主な発見

• 開発された光度計システムは、1995年から1999年までの観測キャンペーンにおいて、連続的かつ人為的監視なしに大気エアロゾルおよび水蒸気をモニタリングすることに成功した。
• プルコヴォおよびドイツ（LITFASS 98およびLACE 98）でのフィールド実験により、異なる場所間で測定手法の信頼性と一貫性が確認された。
• この手法は、特に大気エアロゾルおよび水蒸気の変動を追跡する観点から、地球物理学的および生態学的モニタリングに極めて適していることが示された。
• プルコヴォ天文台で開発されたデータ還元技術および補正手順は、星および太陽からの光度計データ処理に有効であることが証明された。
• 小型で自動化された光度計複合体を気象観測所の標準的構成要素として展開することが可能であると支持される。
• 本研究は、将来的にこのようなシステムをグローバル大気モニタリングネットワークに統合する基盤を確立した。