Μελέτη των αιωρούμενων σωματιδίων με χρήση της τεχνικής της αποπόλωσης lidar και επιτόπιων μετρήσεων

Abstract

Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μελέτη των αιωρούμενων σωματιδίων με τη χρήση της τεχνικής lidar αποπόλωσης καθώς και με επιτόπιες μετρήσεις στην περιοχή της πολυτεχνειούπολης. Αναφερόμαστε συνοπτικά στις πηγές των αιωρούμενων σωματιδίων και στους μηχανισμούς απομάκρυνσης τους, στις οπτικές και φυσικοχημικές ιδιότητές τους.Επίσης παρουσιάζεται ο ρόλος που διαδραματίζουν στην παγκόσμια κλιματική αλλαγή. Περιγράφονται οι αρχές της τεχνικής lidar για την περίπτωση των αιωρούμενων σωματιδίων, εν συνεχεία αναφερόμαστε πιο διεξοδικά στη τεχνική lidar αποπόλωσης και στις εφαρμογές της. Γίνεται χρήση τις τεχνικής για την μελέτη του φαινομένου μεταφοράς ερημικής σκόνης πάνω από το Λεκανοπέδιο της Αττικής και επιπλέον καταγράφονται τα αιωρούμενα σωματίδια για την περιοχή του Ζωγράφου με επιτόπιες μετρήσεις, για τον μήνα Σεπτέμβριο του 2010 και τις 4 πρώτες μέρες του επομένου μήνα. Τέλος, παρουσιάζεται η σύνοψη, τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διπλωματική εργασία, καθώς και οι μελλοντικές προοπτικές της τεχνικής του lidar αποπόλωσης

The purpose of the current thesis is the study of aerosols using lidar depolarization technique and in situ measurements at the campus of Polytechnioupolis. The first chapter refers to the characteristics of suspended particles. In particular, a brief reference is made to the sources of aerosols and mechanisms of elimination from the atmosphere, the optical properties and the physico-chemical properties such as size, shape and chemical composition. Furthermore, the role they play in the global climate change through indirect and direct effect as well as the impact they have on human health. The second chapter describes the operating principles of lidar technique and presents some of the available types of lidar. A reference is made not only to the transmitting monochromatic laser radiation through the atmosphere but also to the light interaction between the latter and the particulate matters. In this regard, the elastic back scattering lidar equation is analyzed and solved. The third chapter pertains meticulously to the lidar depolarization technique. All mensuration data is provided in order to achieve an introduction to the applications of the mentioned technique. To this extend, a reference is made to the implementation of the separation of dust from smoke and the ability of this technique to determine the thermodynamic state of suspended particles and clouds. At the fourth chapter a reference is made to the system of lidar depolarization of NTUA by studying the phenomenon of the transportation of Sahara desert dust through sand clouds in the area of Attica. Moreover, a description of the process of calibration system is presented, particularly by identifying the necessary elements to achieve calibration. The fifth chapter refers to the use of the instrument DustTrak for the in situ mensuration of suspended particles in the air. In lieu of the above, a thorough and systematic recording of wind and meteorological data as well as aerosol concentration at Zografou region is presented for the period from September 2 to October 4, 2010. Additionally, we studied the various phenomena that affect the concentration of particulate matter and presented the respective conclusions that depict the present situation concerning the air pollution of the prementioned area. At the sixth chapter we present a synopsis of conclusions of the current thesis as well as the future prospects of the lidar depolarization technique.