Μελέτη χαρακτηριστικών ατμόσφαιρας
Από RemoteSensing Wiki
Αρχή λειτουργίας
Η τεχνική της τηλεπισκόπησης με χρήση ακτινοβολίας laser (τεχνική LIDAR), έχει καθιερωθεί διεθνώς ως μία αποτελεσματική και αξιόπιστη μέθοδος μελέτης και παρακολούθησης των βασικότερων χαρακτηριστικών της ατμόσφαιρας. Εξαιτίας της υψηλής χωρικής (της τάξης των 15-50 m) και χρονικής (της τάξης των 1-15 min) ακρίβειας των μετρήσεων η τεχνική lidar αποτελεί μία πανίσχυρη και πρωτοποριακή μέθοδο παρατήρησης της μεταβολής των σημαντικότερων μετεωρολογικών και ατμοσφαιρικών παραμέτρων καθ’ύψος, από την επιφάνεια του εδάφους έως τα 10-20 km, περίπου.
Η τεχνική lidar βασίζεται στην εκπομπή παλμικής ακτινοβολίας laser στην ατμόσφαιρα και ακολούθως, στην καταγραφή της οπισθοσκεδαζόμενης ακτινοβολίας laser. Η ατμόσφαιρα αποτελούμενη από άτομα, μόρια, αιωρούμενα σωματίδια (αερολύματα), κλπ. προκαλεί εξασθένηση της διερχόμενης ακτινοβολίας laser. Η σκεδαζόμενη ακτινοβολία συλλέγεται απο ένα οπτικό τηλεσκόποιο και οδηγείται στο σύστημα λήψης και καταγραφής των σημάτων lidar (Weitkamp, 2005). Η τεχνική lidar, αναλύοντας τα οπισθοσκεδαζόμενα σήματα που προέρχονται από την αλληλεπίδραση των συστατικών της ατμόσφαιρας με την ακτινοβολία laser, είναι ικανή να καθορίσει την κατακόρυφη κατανομή των κυριότερων ρύπων και συστατικών της ατμόσφαιρας με μεγάλη χωρική (~3-7 m) και χρονική ακρίβεια (10-30) s.
Μετρούμενα Μεγέθη
Τα είδη των ατμοσφαιρικών και μετεωρολογικών παραμέτρων που είναι δυνατόν να μετρηθούν με την τεχνική lidar είναι πολλά και συνεχώς αυξανόμενα. Η ανίχνευση και ανάλυση της οπισθοσκεδαζόμενης ακτινοβολίας laser στον κατακόρυφο άξονα, επιτρέπει τη μέτρηση των οπτικών και φυσικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων, των υδρατμών, των απόλυτων συγκεντρώσεων αέριων ρύπων ή και αερίων του θερμοκηπίου (π.χ. O3, CO2, NOx, Laser SO2), του ύψους και του πάχους των νεφών στην ατμόσφαιρα, και τη δομή-ύψος του Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος, με μεγάλη χρονική και χωρική ακρίβεια. Στην περίπτωση ενός συστήματος που δύναται να εκτελέσει τρισδιάστατη σάρωση της ατμόσφαιρας, είναι δυνατή η αντίστοιχη τρισδιάστατη απεικόνιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε τυπικές αποστάσεις 5-10 χιλιομέτρων. Στην Εικόνα 2 παρουσιάζουμε την κατακόρυφη κατανομή των αερολυμάτων (διορθωμένα σήμα lidar) από το έδαφος έως τα 6000 μέτρα ύψος. Είναι εμφανής η ύπαρξη στρωματώσεων αερολυμάτων στα 750-1250 και 2000-3500 μέτρα ύψος. Αντίστοιχα, στην Εικόνα 3, παρουσιάζεται η οριζόντια κατανομή των αερολυμάτων υπεράνω του Λεκανοπεδίου Αθηνών, μέσω της χρήσης ενός συστήματος lidar οριζόντιας σάρωσης.
Βιβλιογραφία
Weitkamp, C., LIDAR: range-resolved optical remote sensing of the atmosphere, Springer series in optical sciences, ISSN 0342-4111-102, 2005.
