Forschern unter der Leitung von Prof. Zhang Weijun von den Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist die erste In-situ-Messung der Vertikalprofil-Aerosol-Einzelstreuungsalbedo (SSA) gelungen. Die Studie wurde veröffentlicht in Optik-Express.
Der Aerosol-SSA (das Verhältnis von Streuung zu Extinktionskoeffizient) ist ein wichtiger Eingabeparameter zur Beurteilung des Strahlungsantriebs. Die Messung des vertikalen Profils von SSA ist wichtig für das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Aerosolstrahlung und der Rückkopplungen zwischen Aerosol und Atmosphärengrenzschicht. Die direkte Messung des SSA-Vertikalprofils bleibt jedoch eine Herausforderung. Obwohl einige Flugzeugbeobachtungen gemacht wurden, bestehen immer noch große Unsicherheiten. Es besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung eines neuen Instruments zur genauen Messung des SSA-Vertikalprofils.
Um das SSA-Vertikalprofil zu erhalten, wurden in dieser Studie ein neues kundenspezifisches optisches System auf Käfigbasis sowie ein hochpräziser Temperatur- und Stromregler eingesetzt, um den Einfluss von Vibrationen und Temperaturänderungen während des Fluges zu lösen.
Darüber hinaus wurde in Kombination mit einer selbstproduzierenden Gasquelle und unabhängiger Stromversorgung das unbemannte, luftfahrzeuggestützte Cavity-Enhanced-Albedometer (CEA) entwickelt.
Im Vergleich zum ersten CEA, das das Team 2014 entwickelt hat, ist dieses System in vielerlei Hinsicht verbessert. Es besteht aus einem benzinbetriebenen Hexacopter (mit einer Nutzlast von 40 kg und einer Flugdauer von mehr als einer Stunde) und einem miniaturisierten CEA und war mit verschiedenen Hilfssonden ausgestattet, darunter einem Mikro-Aethalometer, einem optischen Aerosol-Partikelgrößenmessgerät und ein Ozonsensor.
Jetzt wurde das System für das umfassende Beobachtungsexperiment optischer Vertikalprofile von Aerosolen am Shouxian National Climatological Observatory von 2020 bis 2021 eingesetzt, das ein wertvolles und einzigartiges Werkzeug und genaue Beobachtungsdaten für die Untersuchung der optischen Eigenschaften von Aerosolen und ihres Einflusses auf Aerosole liefern kann physikalische und chemische Prozesse in der atmosphärischen Grenzschicht.
Mehr Informationen:
Jiacheng Zhou et al., Unmanned-aerial-vehicle-borne Cavity Enhanced Albedometer: ein leistungsstarkes Werkzeug zur gleichzeitigen In-situ-Messung vertikaler Profile der Aerosollichtstreuung und -absorption, Optik-Express (2023). DOI: 10.1364/OE.493696