Καταγραφή οπτικών ιδιοτήτων αερολυμάτων και νεφών με χρήση ενεργητικής και παθητικής τηλεπισκόπησης

Μπουγδάνη, Ελένη-Βασιλική; Bougdani, Eleni-Vasiliki

dc.contributor.author	Μπουγδάνη, Ελένη-Βασιλική	el
dc.contributor.author	Bougdani, Eleni-Vasiliki	en
dc.date.accessioned	2023-05-05T08:04:40Z
dc.date.available	2023-05-05T08:04:40Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57631
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25328
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Νέφη	el
dc.subject	Αερολύματα	el
dc.subject	Τηλεπισκόπηση	el
dc.subject	Lidar	en
dc.subject	Aod	en
dc.title	Καταγραφή οπτικών ιδιοτήτων αερολυμάτων και νεφών με χρήση ενεργητικής και παθητικής τηλεπισκόπησης	el
dc.title	Study of the aerosol and cloud optical properties using active and passive remote sensing techniques	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική περιβάλλοντος	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-09
heal.abstract	Το πρώτο μέρος της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας αφορά τη μελέτη των αιωρούμενων σωματιδίων της ατμόσφαιρας, στη περιοχή της Αθήνας, με χρήση παθητικής τηλεπισκόπησης, μέσω της ανάλυσης και σύγκρισης των μετρήσεων των ηλιακών φωτόμετρων CIMEL του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, με σκοπό τον έλεγχο της καλής λειτουργίας του φωτομέτρου του ΕΜΠ, και την σωστή διαδοχή του στις μετρήσεις των αερολυμάτων στο Λεκανοπέδιο Αθηνών. Το πρώτο κεφάλαιο αφορά τα αιωρούμενα σωματίδια και τις επιπτώσεις τους στο γήινο κλίμα (έμμεσες και άμεσες). Συγκεκριμένα, αναλύονται τα κύρια χαρακτηριστικά των αιωρούμενων σωματιδίων, οι κατηγορίες στις οποίες κατατάσσονται με βάση τη πηγή προέλευσης τους και τέλος, εξετάζονται οι φυσικές, χημικές και οπτικές ιδιότητές τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής περιγραφή των οργάνων και των μέσων που χρησιμοποιήθηκαν για να ληφθούν τα δεδομένα που μελετήθηκαν. Συγκεκριμένα, περιγράφεται η αρχή λειτουργίας του φωτομέτρου CIMEL, το μοντέλο HYSPLIT, καθώς και το Δίκτυο AERONET το οποίο παρείχε τη δυνατότητα να αντλήσουμε τα δεδομένα των μετρήσεων των δύο ηλιακών φωτόμετρων. Στο ίδιο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι ορισμοί των όρων Aerosol Optical Depth (AOD) και συντελεστή Ångström. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που ελήφθησαν στο πλαίσιο της εργασίας αυτής. Αρχικά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της σύγκρισης των δύο φωτομέτρων (CIMEL NTUA – CIMEL NOA), με βάση τις τιμές του AOD για τις κοινές ημερομηνίες λειτουργίας τους και εξετάζεται η συσχέτιση τους για τη χρονική περίοδο Αύγουστος-Νοέμβριος 2021, στα μήκη κύματος 340, 380, 440, 500, 675, 870, 1020, 1640 nm. Στη συνέχεια, για τις περιπτώσεις που καταγράφθηκαν πολύ μεγάλες τιμές AOD, γίνεται ανάλυση της προέλευσης των σωματιδίων και παρουσιάζεται η κατανομή του μεγέθους τους και η μεταβολή του συντελεστή Ångström. Το πρώτο μέρος της εργασίας ολοκληρώνεται στο τρίτο κεφάλαιο, όπου παρουσιάζονται τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας.	el
heal.abstract	Το αντικείμενο του δεύτερου μέρους της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη των νεφών που καταγράφθηκαν στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο κατά τη περίοδο 2014-2019, με χρήση της ενεργητικής τηλεπισκόπησης laser της ατμόσφαιρας (τεχνική lidar), μέσω ανάλυσης των μετρήσεων για την ανάκτηση των γεωμετρικών ιδιοτήτων και τη στατιστική επεξεργασία τους. Το πρώτο κεφάλαιο αφορά τα νέφη και το ρόλο τους στο ενεργειακό ισοζύγιο της γήινης ατμόσφαιρας. Συγκεκριμένα, εξετάζεται η φύση των νεφών, οι μηχανισμοί δημιουργίας τους, καθώς και οι διάφοροι τύποι νεφών που διακρίνονται με βάση τη μορφολογία τους και το ύψος της βάσης τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια γενικότερη επισκόπηση της τεχνικής lidar, καθώς, επίσης, και των βασικών εξισώσεων που διέπουν τη τεχνική lidar για την ανάλυση των οπτικών ιδιοτήτων των νεφών (lidar ελαστικής και ανελαστικής οπισθοσκέδασης). Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια εκτενής περιγραφή του συστήματος lidar που χρησιμοποιήθηκε και των μέσων από τα οποία αντλήθηκαν τα δεδομένα. Συγκεκριμένα, για τη λήψη των μετρήσεων της κατακόρυφης κατανομής των οπτικών ιδιοτήτων των αερολυμάτων χρησιμοποιήθηκε το σύστημα lidar EOLE του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Επιπλέον, περιγράφεται συνοπτικά η διαδικασία επεξεργασίας των δεδομένων lidar και η μέθοδος της βαθμίδας του σήματος lidar που χρησιμοποιήθηκε για την ανάκτηση των γεωμετρικών ιδιοτήτων των νεφών. Ακολούθως, στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση των γεωμετρικών ιδιοτήτων των νεφών, που υπολογίσθηκαν με βάση τις μετρήσεις του συστήματος lidar EOLE, κατά τη περίοδο 2014-2019. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης αυτής.	el
heal.abstract	The first part of this Diploma Thesis concerns the study of suspended particles in the atmosphere, over of Athens, using the passive remote sensing technique in the atmosphere, though the analysis and comparison the data acquired by the sun photometer CIMEL of the National Technical University of Athens (NTUA) and the National Observatory of Athens (NOA) with the aim of checking correct operation of a CIMEL instrument at NTUA. The first chapter deals with the suspended particles and demonstrates their role effects on the Earth's radiative budget (indirect and direct effect). Specifically, the main characteristics of the suspended particles, the categories into which they are classified based on their source of origin and finally, their physical, chemical and optical properties are examined. In the second chapter we present an extensive description of the instruments used to obtain the analysed data. Specifically, the operating principle of the CIMEL photometer, the HYSPLIT model, as well as the AERONET Network in which the NTUA CIMEL photometer is part of. In the same chapter the terms the aerosol optical depth (AOD) and the Ångström coefficient are presented. The third chapter presents the results obtained in the frame of this Thesis. First, the results of the comparison between two instruments (CIMEL NTUA – CIMEL NOA) are presented, based on the AOD values during the common operating dates of the instruments, and their correlation is examined for the period August-November 2021, at wavelengths 340 , 380, 440, 500, 675, 870, 1020, 1640 nm. Then, for the cases where very large AOD values were recorded, the origin of the particles is analysed together with their size distribution as well as the change in the Ångström coefficient are presented. The first part of this Thesis is completed in the third chapter, presenting the main conclusions of our research.	en
heal.abstract	The aim of the second part of this Diploma Thesis is the study of the clouds observed over the National Technical University of Athens during the period 2014-2019, using active remote sensing technique (lidar technique) in the atmosphere, through the analysis of data related to their geometric properties and statistical processing. The first chapter aims to present the role of clouds in the Earth's radiation budget. In particular, the nature of clouds, their formation mechanisms, as well as the various types of clouds that are distinguished based on their morphology and the base height, are examined. In the second chapter there is a general overview of the lidar technique, as well as the basic equations underlying the lidar systems for the analysis of the optical properties of clouds (elastic and inelastic backscatter lidar). In the third chapter, an extensive description of the instrument used and the media from which the data were obtained is presented. In particular, the EOLE lidar system of the National Technical University of Athens was used to obtain the analysed data. Furthermore, the data processing procedure and the gradient method, used to derive the geometrical properties, are briefly described. In the fourth chapter, a statistical analysis of the geometrical properties of the clouds retrieved from the EOLE lidar measurements is presented, for the period 2014-2019. Finally, the fifth chapter presents the main conclusions of our study.	en
heal.advisorName	Παπαγιάννης, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Ρεμουντάκη, Εμμανουέλα	el
heal.committeeMemberName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	96 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false