Climatology and classification of the optical and microphysical properties of aerosols using ground-based remote sensing techniques

Abstract

The main topic of the thesis is the climatology and classification of the optical and microphysical properties of aerosols using ground-based remote sensing techniques. These techniques include mainly a lidar instrument and a sunphotometer. While the primary focus is on measurements performed at the Laboratory of Atmospheric Physics station in Thessaloniki, Greece, the thesis is also supplemented with public lidar data from the European Lidar Network (EARLINET) database. The analysis covers four main subjects. The maintenance and quality control procedures of a depolarization Raman lidar instrument located in the station of Thessaloniki, Greece, is presented first. Then, an extensive climatological analysis based on the aerosol optical and geometrical properties calculated from lidar and sunphotometer measurements of the station is performed. Aerosol microphysical properties obtained from combined lidar and sunphotometer measurements are applied in the evaluation of aerosol forecasts of an air quality model for Thessaloniki. Finally, some of the aforementioned lidar products, along with lidar data from the EARLINET database are applied for the validation of satellite products.

Στη διατριβή αυτή μελετήθηκε η κλιματολογία και η ταξινόμηση των οπτικών και μικροφυσικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων με τη χρήση μεθόδων επίγειας τηλεπισκόπησης. Οι τεχνικές αυτές περιλαμβάνουν κατά βάση μία διάταξη lidar και ένα φωτόμετρο. Αν και η ανάλυση στο μεγαλύτερό της μέρος αφορά μετρήσεις του εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας στην Θεσσαλονίκη, εντούτοις, στο πλαίσιο της διατριβής αξιοποιήθηκαν επίσης μετρήσεις του Ευρωπαϊκού δικτύου των lidar, European Lidar Network (EARLINET). Η ανάλυση συνοψίζεται σε τέσσερις κύριες θεματολογίες. Αρχικά, γίνεται παρουσίαση των διεργασιών συντήρησης και βελτιστοποίησης ενός συστήματος depolarization Raman lidar. Στη συνέχεια, περιγράφονται εκτενώς η μεθοδολογία και τα αποτελέσματα της κλιματολογικής ανάλυσης των μετρήσεων της χρονοσειράς του lidar και του φωτόμετρου στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Επιπρόσθετα, γίνεται υπολογισμός κάποιων μικροφυσικών ιδιοτήτων των αεροζόλ με τη συνδυαστική χρήση των δύο οργάνων και τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση ενός μοντέλου ποιότητας αέρα στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Τέλος, κάποια από τα προϊόντα τα οποία προέκυψαν από την ανάλυση, μαζί με μετρήσεις της βάσης δεδομένων του EARLINET αξιοποιήθηκαν στην αξιολόγηση δορυφορικών παρατηρήσεων.