Avaliação da razão Lidar do satélite CALIPSO utilizando a profundidade óptica de aerossóis obtidos por um fotômetro solar da rede AERONET em Petrolina/PE, Brasil
There are many factors that turn the quantification of the aerosol influence on climate change processes challenging. These factors are associated to the uncertainties in the distribution and properties of aerosols and clouds, as well as their global interactions. With the purpose of reducing tho...
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| Outros Autores: | |
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| Publicado em: |
Brasil
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Profundidade óptica de aerossóis CALIPSO AERONET LIDAR CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIAS CLIMÁTICAS Oliveira, Nara Poliana Meneses de Avaliação da razão Lidar do satélite CALIPSO utilizando a profundidade óptica de aerossóis obtidos por um fotômetro solar da rede AERONET em Petrolina/PE, Brasil |
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There are many factors that turn the quantification of the aerosol influence on climate change
processes challenging. These factors are associated to the uncertainties in the distribution and
properties of aerosols and clouds, as well as their global interactions. With the purpose of
reducing those uncertainties, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) in
collaboration with the Centre National d'Études Spatiales (CNES), launched the Cloud-Aerosol
LIDAR and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) satellite, which has on board
a Cloud-Aerosol LIDAR with Orthogonal Polarization (CALIOP), consisting of a light detector
and tracker Light Detection and Ranging (LIDAR). This system performs a vertical sounding
of thin clouds and aerosols properties around the globe as the satellite passes. A number of
algorithms recovers the optical properties of the atmosphere along the pathway where the
CALIOP laser propagates, and to ensure the quality of the results, it is necessary to validate the
data by different instruments and/or methods. For this reason, ground-based measurements are
necessary for calibration purposes. In this study a methodology was used to validate the Lidar
Ratio from CALIOP, by obtaining the aerosol optical depth data from 2007-2016 of a sun
photometer part of the AERONET network and installed in Petrolina-PE in the Brazilian
Northeast. The CALIOP data were obtained using 54 coincident measurements under cloudfree
conditions, which corresponds to 31% of all existing measurements in the proximity of
Petrolina/PE from 2007-2016. The Lidar Rations from CALIOP HERA algorithm and
AERONET/CALIPSO technique (A/C-Technique), developed by Lopes et al. (2013), presented
a percentage difference of 14.76 ± 4.79% from Lidar Ratio values of the A / C technique
compared to the CALIPSO model. A study case carried out on 01/11/2007, in which the
CALIPSO satellite recorded a mean distance of 48 km in relation to the photometer, the optical
aerosol depth resulted in 0.038 / 0.031, and the Lidar Ratio 40 sr / 45 sr (dust), respectively,
with a percentage difference of 11%. Comparing the values of the A / C Model with the
CALIOP for the 10-year study, the overall model indicated an underestimation of the Lidar
Ratio values, assuming that it may not be suitable for the study region. A super estimation may
be associated to the CALIOP calibration, especially due to the influence of the South Atlantic
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ri-123456789-258362019-02-14T04:33:52Z Avaliação da razão Lidar do satélite CALIPSO utilizando a profundidade óptica de aerossóis obtidos por um fotômetro solar da rede AERONET em Petrolina/PE, Brasil Oliveira, Nara Poliana Meneses de Hoelzemann, Judith Johanna Lopes, Fábio Juliano da Silva Silva, Claudio Moisés Santos e Martins, Maria Paulete Pereira Rae, Cristina Tobler de Sousa Profundidade óptica de aerossóis CALIPSO AERONET LIDAR CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIAS CLIMÁTICAS There are many factors that turn the quantification of the aerosol influence on climate change processes challenging. These factors are associated to the uncertainties in the distribution and properties of aerosols and clouds, as well as their global interactions. With the purpose of reducing those uncertainties, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) in collaboration with the Centre National d'Études Spatiales (CNES), launched the Cloud-Aerosol LIDAR and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) satellite, which has on board a Cloud-Aerosol LIDAR with Orthogonal Polarization (CALIOP), consisting of a light detector and tracker Light Detection and Ranging (LIDAR). This system performs a vertical sounding of thin clouds and aerosols properties around the globe as the satellite passes. A number of algorithms recovers the optical properties of the atmosphere along the pathway where the CALIOP laser propagates, and to ensure the quality of the results, it is necessary to validate the data by different instruments and/or methods. For this reason, ground-based measurements are necessary for calibration purposes. In this study a methodology was used to validate the Lidar Ratio from CALIOP, by obtaining the aerosol optical depth data from 2007-2016 of a sun photometer part of the AERONET network and installed in Petrolina-PE in the Brazilian Northeast. The CALIOP data were obtained using 54 coincident measurements under cloudfree conditions, which corresponds to 31% of all existing measurements in the proximity of Petrolina/PE from 2007-2016. The Lidar Rations from CALIOP HERA algorithm and AERONET/CALIPSO technique (A/C-Technique), developed by Lopes et al. (2013), presented a percentage difference of 14.76 ± 4.79% from Lidar Ratio values of the A / C technique compared to the CALIPSO model. A study case carried out on 01/11/2007, in which the CALIPSO satellite recorded a mean distance of 48 km in relation to the photometer, the optical aerosol depth resulted in 0.038 / 0.031, and the Lidar Ratio 40 sr / 45 sr (dust), respectively, with a percentage difference of 11%. Comparing the values of the A / C Model with the CALIOP for the 10-year study, the overall model indicated an underestimation of the Lidar Ratio values, assuming that it may not be suitable for the study region. A super estimation may be associated to the CALIOP calibration, especially due to the influence of the South Atlantic Anomaly of the Earth’s magnetic field that may affect the accuracy of the system’s measurements. Existem muitos fatores que dificultam a quantificação da influência dos aerossóis nos processos das mudanças climáticas. Esses fatores estão associados às incertezas na distribuição e nas propriedades dos aerossóis e nuvens, assim como em suas interações em escala global. Com o propósito de diminuir essas incertezas, a NASA, em cooperação com a Centre National d'Études Spatiales (CNES), lançou o satélite Cloud-Aerosol LIDAR and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO), que possui a bordo um Cloud-Aerosol LIDAR with Orthogonal Polarization (CALIOP), que é um detector e rastreador à luz Light Detection and Ranging (LIDAR). O sistema realiza uma sondagem da estrutura vertical das propriedades de nuvens finas e aerossóis sobre o globo terrestre, durante as passagens do satélite. As propriedades ópticas do meio pelo qual o LASER do sistema CALIOP se propaga, são recuperadas por um conjudo de algoritmos, e, para garantir a qualidade dos resultados é necessário a avaliação dos dados por outros instrumentos. Para a avaliação dos valores da Razão Lidar do CALIOP, foram utilizados os dados das profundidades ópticas dos aerossóis do fotômetro solar da rede AERONET de 2007 a 2016 instalado em Petrolina-PE, no Nordeste Brasileiro. Foram selecionadas 54 medidas coincidentes em condições sem nuvens entre os dois instrumentos, equivalente a um percentual de 31% de todas as medidas nas proximidades de Petrolina/PE de 2007 a 2016. A Razão Lidar obtida do algoritmo HERA do CALIOP foi comparada com os valores da Razão Lidar obtidos segundo a técnica AERONET/CALIPSO desenvolvida por Lopes et al., (2013). O desempenho da Técnica AERONET/CALIOP para área de estudo para o intervalo temporal de 2007 a 2016, apresentou diferença percentual de 14,8 ± 4,8% dos valores da Razão Lidar da técnica A/C comparada ao modelo CALIPSO. Um estudo de caso realizado para o dia 01/11/2007, em que, o satélite CALIPSO registrou distância média de 48 km em relação ao fotômetro, a profundidade óptica de aerossol resultou em 0,038 / 0,031, e a Razão Lidar 40 sr / 45 sr (poeira), respectivamente, com diferença de percentual de 11%. Comparando os valores da Técnica AERONET/CALIOP com o CALIOP para os 10 anos de estudo, a Técnica global indicou uma subestimação dos valores de Razão Lidar, pressupondo-se que este pode não estar adequado para a região de estudo. A subestimação pode estar associada à calibração do CALIOP, sobretudo pela influência da Anomalia do Atlântico Sul do campo magnético da Terra, que pode estar influenciando a acurácia das medidas do sistema. 2018-09-13T22:35:36Z 2018-09-13T22:35:36Z 2018-05-03 masterThesis OLIVEIRA, Nara Poliana Meneses de. Avaliação da razão Lidar do satélite CALIPSO utilizando a profundidade óptica de aerossóis obtidos por um fotômetro solar da rede AERONET em Petrolina/PE, Brasil. 2018. 75f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25836 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS |