测量由生物质燃烧引起的气溶胶

作者:贾斯汀·费雪

从6月到10月，南部非洲的农田燃烧产生的烟雾吹过东南大西洋向西到达巴西，超过4500英里(7242公里)走了。利用微脉冲激光雷达(MPL)和其他仪器，研究人员在遥远的阿森松岛的大气辐射测量(ARM)用户设施，该设施由美国能源部运营，收集数据16个月为了帮助了解这些空气中的粒子是如何影响气候的。

气候模型需要更好的数据

生物质燃烧产生的气溶胶进入大气。大量的这种颗粒物质由黑碳和其他碳质气溶胶组成，它们吸收光线，使大气变暖;然而，如果下面的表面是一片黑暗的海洋，这些粒子会反射光线，使大气降温。科学家需要精确的测量各种类型的气溶胶在大气层的各层研究吸烟的运动和长期后果．

目前，在全球气候模型中，远离源的BB气溶胶层的垂直范围表现得很差。为了帮助改进模型，ARM于2016年6月至2017年10月在阿森松岛部署了一个用于分层大西洋烟雾与云相互作用(LASIC)运动的移动大气观测站，大约1000英里(1609公里)在非洲西海岸附近。从这个独特的位置，研究人员记录了大量仪器的测量数据，汇编了一个代表两个BB季节的综合数据集。

微脉冲激光雷达在激光集成电路研究中的应用

阿森松岛上的ARM移动设备

ARM发起了LASIC运动，专门收集关于烟雾特性(即吸收短波辐射的能力)在远距离大气传输后如何变化的数据，以及烟雾对云层的影响。虽然有多种仪器可以进行气溶胶表面测量，但为了研究输送到这个偏远岛屿的BB气溶胶层的垂直结构和月度和季节性变化，重要的是要包括剖面测量仪器。

“LASIC MPL的关键能力之一是它的双极化能力，这允许对阿森松岛上空的烟雾、灰尘和海盐气溶胶层进行区分，”阿贡国家实验室研究员Paytsar Muradyan说。“此外，ARM移动设备经常部署在世界各地的偏远地区，而MPL能够提供无人值守的云和气溶胶的连续观测。”

某天MPL观测(2018-08-15)的消光廓线显示，在21小时内，一个下沉的烟雾层从小时00时的约2.8公里下沉到小时21时的约1.8公里。

原始MPL测量由大气粒子的后向散射信号剖面组成，在整个LASIC野外活动中被收集。ARM数据中心(ADC)每小时接收原始数据和MPL校正，气候和预测(CF)标准化的NetCDF文件被存档在ADC，以帮助验证结果。

对检索到的灭绝剖面每月变化的分析，提供了对“进化的的气溶胶垂直结构和阿森松岛上空升高的烟雾层深度。在南部非洲燃烧季节(6月至10月)，海洋边界层中经常出现大量的气溶胶，它们可以影响地球的能量平衡和云的性质。

MPL数据显示烟层多出现在边界层上方云1.5至3公里之间在7月和7月燃烧季节的开始在九月延伸到4公里．BB烟雾层的出现与在地面观测到的黑碳浓度峰值(> 1000纳克/立方米)相吻合，表明这些气溶胶具有很强的吸收能力，因为反向轨迹表明它们来自同一大陆BB区域。

“LASIC期间收集的数据改善了我们目前对气溶胶垂直分布及其辐射影响的理解，”LASIC运动的首席调查员Paquita Zuidema说。“这将最终提高长期气候预测的准确性，并帮助我们开发出应对能源和环境挑战的可持续解决方案。”

提升大气监测

在南大西洋的阿森松岛，烟雾笼罩着第一个ARM移动设施。

MPL仪器帮助科学家、气象学家和空气质量专业人员监测气溶胶，以更好地了解我们的大气结构。MPL的远程能力和高质量信号提高了数据捕获过程的效率和准确性，以改进大气监测。MPL最初是由Sigma Space公司为NASA设计的，现在是Hexagon公司的一部分，MPL使用眼睛安全激光亚搏苹果app、精密光子计数和内置数据分析来提供最佳的信噪比，在这类产品中提供最可靠的信息。