Оleg Dubovik1, A. Smirnov1, B. N. Holben2,3,4,5, Michael D. King2,3,4,5, Yoram J. Kaufman2,3,4,5, T. F. Eck1, I. Slutsker1
1Laboratory for Terrestrial Physics, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.
2 3Earth Science Directorate, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. 4Laboratory for Atmospheres,
3NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland
4 SAlso at Raytheon ITSS, Lanham, Maryland.
5 at Science Systems and Applications, Inc., Lanham, Maryland.
Tóm tắt
Các nghiên cứu về độ nhạy được tiến hành liên quan đến việc thu được thuộc tính quang học của aerosol từ các bức xạ được đo bởi các thiết bị đo bức xạ bầu trời mặt trời tại mặt đất của Mạng lưới Robot Aerosol (AERONET). Các nghiên cứu này tập trung vào việc thử nghiệm một khái niệm đảo ngược mới nhằm thu được đồng thời phân bố kích thước aerosol, chỉ số khúc xạ phức tạp và độ phản xạ đơn trong bức xạ từ các phép đo phổ của bức xạ trực tiếp và khuếch tán. Các biến động của quá trình đảo ngược do lỗi ngẫu nhiên, độ lệch của thiết bị và các không chắc chắn được biết đến trong mô hình bức xạ khí quyển được phân tích. Sự sai sót trong việc hiệu chuẩn kênh mặt trời hoặc bầu trời, góc phương vị không chính xác trong việc đo bức xạ bầu trời, và sự không chính xác trong việc tính toán độ phản xạ bề mặt được coi là nguồn lỗi. Các tác động của những lỗi này đến việc đặc trưng hóa ba loại aerosol điển hình và quang học riêng biệt với phân bố kích thước đa mô hình (aerosol hòa tan trong nước hấp thụ yếu, aerosol cháy sinh khối hấp thụ, và bụi sa mạc) được xem xét. Các hạt aerosol trong quá trình thu được được giả định là những hình cầu đồng nhất phân tán đa dạng với cùng một chỉ số khúc xạ phức tạp. Do đó, chúng tôi cũng đã kiểm tra cách mà việc đảo ngược với giả định như vậy làm lệch các kết quả thu được trong trường hợp các aerosol bụi không hình cầu và trong trường hợp các hạt hình cầu trộn lẫn bên ngoài hoặc bên trong với các chỉ số khúc xạ khác nhau. Phân tích cho thấy việc thu được thành công tất cả các đặc điểm của aerosol (phân bố kích thước, chỉ số khúc xạ phức tạp và độ phản xạ đơn), với điều kiện rằng quá trình đảo ngược bao gồm sự kết hợp dữ liệu của độ sâu quang học phổ cùng với bức xạ bầu trời trong toàn bộ mặt trời almucantar (với độ bao phủ góc của các góc tán xạ lên đến 100° hoặc hơn). Độ chính xác của kết quả thu được là chấp nhận được cho hầu hết các ứng dụng cảm biến từ xa ngay cả khi có sự hiện diện của những không chắc chắn hệ thống hoặc ngẫu nhiên khá mạnh trong các phép đo. Những hạn chế chính liên quan đến việc đặc trưng hóa các tình huống độ sâu quang học thấp đối với tất cả các loại aerosol, nơi mà có thể xảy ra các lỗi tương đối cao trong các phép đo bức xạ trực tiếp của độ sâu quang học aerosol. Ngoài ra, kết quả của các thử nghiệm cho thấy việc giảm độ bao phủ góc của sự tán xạ (các góc tán xạ 75° hoặc ít hơn) trong bức xạ bầu trời dẫn đến việc mất thông tin thực tế về chỉ số khúc xạ. Việc chỉ đúng góc phương vị là rất quan trọng đối với việc đặc trưng hóa bụi. Sự tán xạ bởi các hạt bụi không hình cầu yêu cầu phân tích đặc biệt, trong đó việc xấp xỉ aerosol bằng các hình cầu cho phép chúng tôi suy diễn độ phản xạ đơn bằng cách đảo ngược độ sâu quang học phổ cùng với bức xạ bầu trời trong toàn bộ mặt trời almucantar. Việc đảo ngược các bức xạ bầu trời được đo trong góc tán xạ 40° đầu tiên chỉ, nơi mà các hiệu ứng không hình cầu là không đáng kể, dẫn đến các thu được chính xác về phân bố kích thước aerosol của các hạt không hình cầu.
