[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种利用小型地面恒星和太阳光度计对陆地大气成分——特别是气溶胶和水汽——进行连续自动监测的方法。该方法由普尔科沃天文台开发，并在LITFASS 98和LACE 98观测活动中得到验证，可实现高可靠性的无人值守日常大气监测，为将紧凑型光度计系统整合进标准气象观测站奠定了基础。

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.

研究动机与目标

• 开发一种可靠、自动化的地面光度法监测大气气溶胶和水汽的方法。
• 设计适用于多种气候条件长期无人值守运行的小型坚固光度计仪器。
• 通过在普尔科沃、德国及其他地点开展的野外实验验证该方法。
• 建立适用于地球物理和生态监测的标准化观测技术。
• 为将自动化光度计系统集成进常规气象观测站网络奠定基础。

提出的方法

• 该方法采用小型自动化光度计测量穿过大气层的星光和太阳光的强度。
• 通过特定波长下恒星和太阳辐射的衰减测量，推导出大气光学厚度。
• 该技术使用普尔科沃光谱光度目录作为校准和数据处理的参考。
• 夜间对恒星的观测可通过分析衰减曲线反演气溶胶和水汽的光学厚度。
• 白天气太阳光度测量可提供大气总柱水汽和气溶胶负荷的补充数据。
• 应用普尔科沃天文台开发的数据处理技术，以确保不同站点间的一致性和准确性。

实验结果

研究问题

• RQ1 小型自动化光度计系统是否能够在无需持续人工干预的情况下可靠地监测大气气溶胶和水汽？
• RQ2 在不同地理和气候条件下，从恒星和太阳光度测量中反演的大气参数的准确性和一致性如何？
• RQ3 这些光度计系统在多大程度上可集成进现有气象观测站以实现常规监测？
• RQ4 该方法在LITFASS 98和LACE 98等长期连续监测实验中的表现如何？
• RQ5 该技术是否可实现标准化，以扩大其在环境和地球物理监测中的应用？

主要发现

• 所开发的光度计系统在1995–1999年观测活动期间成功实现了对大气气溶胶和水汽的连续无人值守监测。
• 在普尔科沃和德国（LITFASS 98和LACE 98）的野外实验验证了该测量方法在不同地点的可靠性和一致性。
• 该方法在地球物理和生态监测中表现出高度适用性，尤其适用于追踪大气气溶胶和水汽的变异性。
• 普尔科沃天文台开发的数据处理技术和校准程序在处理恒星和太阳光源的光度数据方面被证明是有效的。
• 研究结果支持将小型自动化光度计系统作为标准组件部署于气象观测站。
• 本研究为未来将此类系统整合进全球大气监测网络奠定了基础。