La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

W ORKSHOP MINNI Roma, 17-18 aprile 2013 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Marco Cacciani, Vincenzo Tramontana,

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "W ORKSHOP MINNI Roma, 17-18 aprile 2013 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Marco Cacciani, Vincenzo Tramontana,"— Transcript della presentazione:

1 W ORKSHOP MINNI Roma, aprile 2013 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Marco Cacciani, Vincenzo Tramontana, Giampietro Casasanta Lab. di Remote Sensing dellatmosfera, Dip.to Fisica Università La Sapienza di Roma

2 Contenuti 1.Descrizione degli apparati strumentali: LIDAR e SODAR 2.Tecniche: stime di parametri 3.Osservazioni sperimentali sullintera campagna 4.Stima altezza dell Atmospheric Boundary Layer (ABL ) : Metodi utilizzati Confronto tra le stime ricavate dai due strumenti 5.Esempi di evoluzione oraria dell ABL M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA

3 Camper Born LIDAR Experiment (CaBLE) 1. DESCRIZIONE DEGLI APPARATI STRUMENTALI

4 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Camper Born Lidar Experiment (CaBLE) Sorgente: Laser impulsato Nd:YAG Handy della Quanta System, radiazione polarizzata a 532 nm (II armonica, 85mJ), 20 Hz Telescopio composito: Cassegrain F/6.7 da 300 mm (~250 – m) Rifrattivo, lente da 30 mm (~60 – 2000 m) Configurazione monostatica Lidar (AutoCAD) CaBLE allinterno del CR-ENEA Trisaia Elettronica di acquisizione: Schede analogiche di acquisizione Licel (risoluzione spaziale 7.5 m e risoluzione temporale di 15 sec), fotomoltiplicatori Hamamatsu Automazione CaBLE: Acquisizione automatica con programmazione misure, gestione allarmi (pioggia e malfunzionamenti), botola di chiusura integrata. Implementato il sistema di allineamento fascio laser 1. DESCRIZIONE DEGLI APPARATI STRUMENTALI

5 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA SOnic Detection And Ranging (SODAR) Doppler Sodar monostatico a tre assi: Un antenna in direzione zenitale Due antenne inclinate rispetto allo zenit di 20° in direzione N ed E Frequenze acustiche di emissione tra 1.7 e 2.25 KHz Risoluzione verticale: -7.1 m (segnali), da 40 a 800 m m (vento), da 40 a 800 m Risoluzione temporale: -6 sec (segnale verticale) -Media a 10 min (vento) Configurazione monostatica SODAR SODAR allinterno del CR-ENEA Trisaia 1. DESCRIZIONE DEGLI APPARATI STRUMENTALI

6 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA La segnale ricevuto in funzione della distanza, r, tra bersaglio e ricevitore per una data lunghezza donda è: Dallapplicazione di una procedura iterativa (Di Sarra et al., 2001), si ricavano: Coefficiente di retrodiffusione ed estinzione degli aerosol Spessore ottico dello strato di aerosol Rapporto di retrodiffusione, Aerosol Backscattering Ratio ( ABR ), definito da conrapporto tra i coefficienti di retrodiffusione. Segnale range corrected Coefficiente di retrodiffusioneTrasmissività dellatmosfera Coefficiente di estinzione 2. TECNICHE: LIDAR

7 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Il segnale ricevuto dallantenna verticale del SODAR è proporzionale alle fluttuazioni della temperatura su piccola scala ( ~ 15 cm ), ovvero alla turbolenza termica: Dallanalisi Doppler degli echi ricevuti dalle antenne inclinate, dipendenti anche dalla turbolenza meccanica, si ricavano le componenti della velocità del vento (u, v, w). Segnale range corrected Sezione durto di diffusione acusticaParametro di struttura della temperatura 2. TECNICHE: SODAR

8 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA ANALISI PRELIMINARI: al termine di ogni giornata di rilevamento sono stati ricavati e poi analizzati i profili di segnale aerosolico ed infine ottenute stime di ABR. Conseguenza di tali stime è stata lindividuazione di 5 periodi caratteristici: I.PORVERE SAHARIANA (dal al ) II.PIOGGIA E POLVERE (dal al ) III.CIELO SERENO (dal al ) IV.INGENTI POLVERI (dal al ) V.NUVOLE A MEZZOGIORNO (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

9 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA PORVERE SAHARIANA (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

10 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA PIOGGIA E POLVERE (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

11 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA CIELO SERENO (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

12 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA INGENTI POLVERI (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

13 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA NUVOLE A MEZZOGIORNO (dal al ) 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: LIDAR

14 ANALISI PRELIMINARI: al termine di ogni giornata di rilevamento sono stati acquisiti i segnali acustici ed infine ottenute stime di segnale verticale ( facsimile ), vento orizzontale e vento verticale. M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA 3. OSSERVAZIONI SPERIMENTALI: SODAR

15 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Struttura del ABL Le componenti principali di tale struttura sono: lo strato superficiale ( Surface Layer ) lo strato rimescolato ( Mixed Layer ) lo strato residuo ( Residual Layer ) lo strato stabile ( Stable Layer ) (Stull et al.,1988) 4. STIMA ALTEZZA DELL ABL

16 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA 4. STIMA ALTEZZA DELL ABL: METODO WCT (LIDAR ) Metodo della trasformata wavelet da profili LIDAR : Studi recenti (Cohn and Angevine, 2000; Davis et al., 2000; Brooks, 2003) hanno messo a punto diverse varianti di un metodo di stima che sfrutta la trasformata wavelet del S(r), il cui vantaggio è decomporre il segnale lungo due dimensioni, la scala verticale e la quota: luso di questa tecnica comporta il calcolo di una grandezza integrale che rende non necessarie le operazioni di media temporale e spaziale, utilizzate nei metodi derivativi (Pal et al., 2010). La Wavelet Covariance Trasform, WCT, del segnale range corrected S(r) è definita dal prodotto di convoluzione: con la funzione wavelet di Haar, H, la più semplice delle funzioni madri wavelet; la dilatazione a descrive lampiezza della wavelet mentre la b indica a posizione verticale della funzione. La WCT può essere vista come misura del grado di similitudine tra il segnale S(r) e la funzione H che è in effetti una funzione a gradino: il massimo della WCT corrisponde alla porzione di segnale in cui la decrescita è più forte, tipica del termine di uno strato di aerosol.

17 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA 4. STIMA ALTEZZA DELL ABL: METODO COMPOSITO DI BEYRICH (SODAR) Metodo delleco – ARE ( Acoustic Receiver Eco ) SODAR La zona di transizione che separa lo strato rimescolato dallo strato stabile è caratterizzata da fluttuazioni di temperatura relativamente forti che si riflettono nella forma del profilo del parametro di struttura, cui leco acquisito dal SODAR è proporzionale. Tra i vari metodi utilizzati e studiati è stato preso in considerazione quello che da più importanza alla forma del segnale ed alle sue variazioni, cioè quello formulato da Beyrich (1997), che è il seguente: Beyrich (1993) ha messo in relazione, attraverso un modello monodimensionale, le stime fornite dai diversi criteri nel metodo ARE con lo stato di evoluzione del ABL e la forma del segnale range-corrected acquisito, al fine di minimizzare le differenze tra le stime misurate sperimentalmente e quelle uscenti dal modello. RegimeAndamento di S(z)Criterio sul segnale StabileMonotono decrescente Quota del massimo della curvatura StabileNon monotono Quota del minimo del gradiente ConvettivoMassimo secondario in quotaQuota del massimo

18 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA 4. STIMA ALTEZZA DELL ABL: CONFRONTO TRA I DUE STRUMENTI Dal risultato dei test statistici risulta che nei casi di stabilità atmosferica tra i due strumenti esiste un BIAS strumentale pari a circa 22.5 m

19 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA In relazione ai 5 periodi atmosferici caratteristici individuati a seguito dellanalisi, è riportato l andamento orario dellaltezza dellABL di 5 giorni presi allinterno di suddetti periodi: 5. ESEMPI DI EVOLUZIONE ORARIA DELL ABL I Periodo

20 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA In relazione ai 5 periodi atmosferici caratteristici individuati a seguito dellanalisi, è riportato l andamento orario dellaltezza dellABL di 5 giorni presi allinterno di suddetti periodi: 5. ESEMPI DI EVOLUZIONE ORARIA DELL ABL II Periodo

21 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA In relazione ai 5 periodi atmosferici caratteristici individuati a seguito dellanalisi, è riportato l andamento orario dellaltezza dellABL di 5 giorni presi allinterno di suddetti periodi: 5. ESEMPI DI EVOLUZIONE ORARIA DELL ABL III Periodo

22 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA In relazione ai 5 periodi atmosferici caratteristici individuati a seguito dellanalisi, è riportato l andamento orario dellaltezza dellABL di 5 giorni presi allinterno di suddetti periodi: 5. ESEMPI DI EVOLUZIONE ORARIA DELL ABL IV Periodo

23 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA In relazione ai 5 periodi atmosferici caratteristici individuati a seguito dellanalisi, è riportato l andamento orario dellaltezza dellABL di 5 giorni presi allinterno di suddetti periodi: 5. ESEMPI DI EVOLUZIONE ORARIA DELL ABL V Periodo

24 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Conclusioni Grazie alla partecipazione del gruppo G24 di Fisica dellatmosfera alla campagna di misure di MINNI svoltasi nel CR-ENEA Trisaia è stata messa in luce ulteriormente leffettiva complementarietà di LIDAR e SODAR nella determinazione dellaltezza dell ABL, e la necessità di utilizzo di queste analisi combinate al fine ottenere una migliore stima di tale grandezza.

25 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA GRAZIE PER L ATTENZIONE


Scaricare ppt "W ORKSHOP MINNI Roma, 17-18 aprile 2013 M ISURE DI TELERILEVAMENTO DELL ATMOSFERA DURANTE LA CAMPAGNA DI T RISAIA Marco Cacciani, Vincenzo Tramontana,"

Presentazioni simili


Annunci Google