Ångströmi koefitsiendid Tõraveres 2002–2004, mõõtmised ja mudelid H. Ohvril 1 , H. Teral 1 ,

Ångströmi koefitsiendid Tõraveres 2002–2004, mõõtmised ja mudelid H. Ohvril 1, H. Teral 1, E. Jakobson 1, M. Uustare 1,M. Kannel 1, V. Russak 2, A. Kallis 2,3 , O. Okulov 2,3 1 Tartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituut 2 Tartu Observatoorium 3 Eesti Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituut

Eesmärgid • Kasutades Tõraveres töötava NASA AERONET fotomeetri andmeid aastatest 2002-2004, uurida: • Ångströmi valemi kehtivust • Ångströmi koefitsientide muutlikkust • sesoonne muutlikkus • seosed Tõraveresse saabuva õhu päritoluga • Spektraalse AOT (Aerosol Optical Thickness) avaldamist • aktinomeetria ja meteoroloogia suuruste kaudu • (atmosfääri integraalne läbipaistvuskoefitsient, õhusamba • veeaurusisaldus)

Selgitused (1) • Atmosfäärisambas sisalduvate aerosooliosakeste optiliste omaduste modelleerimiseks jagatakse atmosfäär mõtteliselt kolmeks kihiks: • ideaaalne ehk puhas ja kuiv atmosfäär • CDA - Clean and Dry Atmosphere • veeaur (sadestatav veeaur, precipitable water, W, W1 ) • aerosooliosakesed - aerosol 1) kiht CDA - hajutab (-4) ja neelab (O3, NO2 , jne) 2) kihtprecipitable water, W - neelab 3) kihtaerosol particles - hajutab ja neelab

Selgitused (2) AERONET = AErosol RObotic NETwork http://aeronet.gsfc.nasa.gov/ NASA Goddard Space Flight Center Cimel CE 318-1 sunphotometer ( 350 round the world) 340, 380, 440, 500, 670 (675), 870, 1020 nm Tõravere (5815, 2627, 70 ASL) Level 1.0 – unscreened data Level 1.5 – automatically screened Level 2.0 – quality assured (postinstallation field calibration, manual inspection) Operates at Tõravere, Estonia, from June 6, 2002.

Ångströmi valem Anders Ångström (1888–1981), 1929, 1930 koefitsiendid  ja  kirjeldavad AOT - Aerosol Optical Thickness ehk AOD - Aerosol Optical Depth spektraalset muutumist: AOT()=  ()–  NB! Selles valemis  mõõtühik m füüsikaliselt korrektsem on normaliseerida lainepikkust  lainepikkusega 0; Ångström’i järgi 0 = 1 m = 1000 nm (Shifrin, 1995):

Koefitsient  on atmosfäärisamba aerosooliosakeste optiline paksus lainepikkusel 0:  – Ångströmi sumedustegur( turbidity coefficient)  – Ångströmi lainepikkuse astendaja (wavelength exponent) Seotud osakeste suurusjaotusega sfääriliste osakeste ja Junge suurusjaotuse korral Ångströmi valemi saab teoreetiliselt [Junge, 1955; Ångström, 1964]

max  = 4, molekulaarne ehk Rayleigh hajumine aerosooliosakesed puuduvad  = 1.0–1.5, Ångström ise järeldas (1929)  = 0.5–0.7, Ångströmi näide 1912. a. suve kohta vulkaan Mt Katmai  = 1.3 ± 0.2, “under average conditions, at a rather variety of stations” [Ångström, 1961]

Selle ettekande jaoks kasutasimeaarvutamisekskõiki 7 täpset lainepikkust vahemikust 340-1020 nm: 340, 380, 440, 500, 675, 870, 1020 nm. Arvutatud on aastad 2002, 2003, 2004. AERONET valib 3-4 lainepikkust lühematest lainepikkuse vahemikest: 1) 340, 380, 440, 2) 380, 440, 500, 3) 440, 500, 675, 870, 4) 500, 675, 870. Lainepikkust 1020 nm AERONET ei kasuta.

Retrotrajectories, 500 m: 8 very clear and 8 turbid days in 2002 at Tõravere.

NB!

Retrotrajectories 1.0–15 km, 120 h, 13-Aug-2002, very turbid,  = 0.21–0.60; max = 0.60 (GMT06:50).

Retrotrajectories 1.0–15 km, 120 h, 18-Jun-2002, very clear,  = 0.016–0.024; min = 0.016 (GMT07:45).

AEROSOOLI SPEKTRAALNE OPTILINE PAKSUS PÄIKESE INTEGRAALSEST OTSEKIIRGUSEST Aluseks on võetud Moskva Ülikoolis loodud mudel (13 valemit) (Tarassova & Jarho, 1991) a, Sm , h, W  AOT(550)  AOT(l) On koostatud üks valem (Martin Kannel, 2005) a, p2 , W  AOT(500)  AOT(l) eo kaudu

PROBLEEMID: • a arvutamine, milliste lainepikkuste järgi? • AODl modelleerimine ja sobivus teiste • aastaaegadega ja teiste aastatega? Tänud: AERONET, EMHI, O’Kärner, M. Sulev + seminari korraldajaid

Ångströmi koefitsiendid Tõraveres 2002–2004, mõõtmised ja mudelid H. Ohvril 1 , H. Teral 1 ,