Aerosolien vaikutus säteilynkulkuun ilmakehässä
Mielonen, Tero (2005)
Tiivistelmä
Aerosolien vaikutusta säteilynkulkuun ilmakehässä tutkitaan muun muassa niiden ilmastonmuutokseen vaikuttavien ominaisuuksien sekä erilaisten maanpuolustukseen liittyvien sovellusten vuoksi. Tässä työssä keskityttiin aerosolien aiheuttamaan infrapunasäteilyn vaimenemiseen horisontaalisella polulla. Mitattuja vaimennuksen arvoja verrattiin mallinnettuihin ja etsittiin syitä niiden välisiin eroihin.
Työn alussa tutustuttiin aerosolien tyypillisiin ominaisuuksiin sekä säteilyn ja aerosolien väliseen vuorovaikutukseen. Tämän jälkeen esiteltiin mittauksissa käytetyt laitteet sekä mallinnuksessa käytetty ohjelmisto ja tiedonkäsittely. Työssä tutkittiin mitattujen ja mallinnettujen aerosolivaimennuskertoimien käyttäytymistä eri sääpametrien (näkyvyys, suhteellinen kosteus ja lämpötila) suhteen. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös mitattuja kokojakaumia ja niitä verrattiin mallinnuksessa käytettyihin.
Mittalaitteiden epävarmuuksien ja käyttökelpoisten mittaustulosten vähyyden johdosta täyttä varmuutta mittauksien tarkkuudesta ei saavutettu. Mittausten epävarmuudesta huolimatta kävi ilmi, että mitatut kokojakaumat eivät täysin vastaa mallin käyttämiä kokojakaumia. Tulevaisuudessa mittauksia pitää jatkaa, jotta tiedon analysointiin saadaan tarpeeksi kelvollisia mittaustuloksia ja mittalaitteiden luotettavuus selviää. Effects of atmospheric aerosols on the radiative transfer are mainly studied because aerosols affect climate change and some military applications. The focus of this thesis is the attenuation of infrared radiation caused by aerosols in a horizontal path. Measured attenuation values are compared with modelled ones and attempt is made to understand the differencies.
Typical aerosol properties and the interaction between aerosols and radiation are discussed inthe beginning of this thesis. Next, the measuring equipment and modelling software are introduced. Both measured and modelled aerosol extinction coefficients are studied as a function of different weather parameters (visibility, relative humidity and temperature). Measured size distributions are also studied and they are compared with the size distributions used in the modelling software.
Because of the unknown uncertainty in the experiments and the small amount of usable measuring data, full confidence in the measurement accuracy wasnot achieved. Despite the uncertainty in the measurements, differencies betweenmeasured size distributions and model size distributions were found. The continuation of aerosol attenuation measurements in the future is of vital importance to obtain enough data for the analysis. Moreover, the accuracy of the measuring equipments should be comprehensively assessed.
Työn alussa tutustuttiin aerosolien tyypillisiin ominaisuuksiin sekä säteilyn ja aerosolien väliseen vuorovaikutukseen. Tämän jälkeen esiteltiin mittauksissa käytetyt laitteet sekä mallinnuksessa käytetty ohjelmisto ja tiedonkäsittely. Työssä tutkittiin mitattujen ja mallinnettujen aerosolivaimennuskertoimien käyttäytymistä eri sääpametrien (näkyvyys, suhteellinen kosteus ja lämpötila) suhteen. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös mitattuja kokojakaumia ja niitä verrattiin mallinnuksessa käytettyihin.
Mittalaitteiden epävarmuuksien ja käyttökelpoisten mittaustulosten vähyyden johdosta täyttä varmuutta mittauksien tarkkuudesta ei saavutettu. Mittausten epävarmuudesta huolimatta kävi ilmi, että mitatut kokojakaumat eivät täysin vastaa mallin käyttämiä kokojakaumia. Tulevaisuudessa mittauksia pitää jatkaa, jotta tiedon analysointiin saadaan tarpeeksi kelvollisia mittaustuloksia ja mittalaitteiden luotettavuus selviää.
Typical aerosol properties and the interaction between aerosols and radiation are discussed inthe beginning of this thesis. Next, the measuring equipment and modelling software are introduced. Both measured and modelled aerosol extinction coefficients are studied as a function of different weather parameters (visibility, relative humidity and temperature). Measured size distributions are also studied and they are compared with the size distributions used in the modelling software.
Because of the unknown uncertainty in the experiments and the small amount of usable measuring data, full confidence in the measurement accuracy wasnot achieved. Despite the uncertainty in the measurements, differencies betweenmeasured size distributions and model size distributions were found. The continuation of aerosol attenuation measurements in the future is of vital importance to obtain enough data for the analysis. Moreover, the accuracy of the measuring equipments should be comprehensively assessed.