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，非洲南部农田燃烧产生的烟雾向西吹过东南大西洋，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，美国能源部在遥远的阿森松岛上运行的大气辐射测量(ARM)用户设施的研究人员，收集数据16个月来帮助了解这些空气中的微粒是如何影响气候的。

气候模型需要更好的数据

生物质燃烧(BB)产生的气溶胶进入大气。这种颗粒物中有相当一部分由黑碳和其他吸收光线的碳质气溶胶组成，会使大气变暖;然而，如果下垫表面是一片黑暗的海洋，这些粒子就会反射光线，使大气降温。科学家需要精确的测量每一种类型的气溶胶在大气中的层研究烟雾的运动和长期后果．

目前，在全球气候模式中，远离气源的BB气溶胶层的垂直范围表现欠佳。为了帮助改进模型，ARM公司于2016年6月至2017年10月在阿森松岛部署了一个移动大气观测站，用于分层大西洋烟雾与云的相互作用(LASIC)活动，大约1000英里(1609公里)远离非洲西海岸。从这个独特的位置，研究人员记录了来自众多仪器的测量数据，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

位于阿森松岛的ARM移动设备

ARM发起了LASIC活动，专门收集关于远距离大气传输后烟雾特性(即吸收短波辐射的能力)如何变化的数据，以及烟雾对云层的影响。虽然可以通过多种仪器进行气溶胶表面测量，但要研究运送到这个偏远岛屿的BB气溶胶层的垂直结构和月和季节变化，重要的是要包括剖面仪。

“LASIC的关键MPL能力之一是它的双极化能力，它允许识别阿森松岛上空的烟雾、灰尘和海盐气溶胶层。”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，MPL能够提供无人值防的连续云层和气溶胶观测。”

某一天MPL观测的消光廓线(2018-08-15)显示，21小时内烟层从00时约2.8公里下沉到21时约1.8公里。

原始MPL测量包括来自大气粒子的后向散射信号的剖面，在整个LASIC场战役中被收集。ARM数据中心(ADC)每小时接收一次原始数据，同时进行MPL修正，并将气候与预测(CF)标准化的NetCDF文件归档到ADC，以帮助验证结果。

对检索到的灭绝概况每月变化的分析提供了对“进化的前BB季和BB季气溶胶垂直结构和阿森松岛上空升高的烟层深度。在非洲南部燃烧季节(6 - 10月)，海洋边界层中常见的大量气溶胶会影响地球的能量平衡和云的特性。

MPL数据显示烟雾层主要存在于边界层上方云在1.5至3公里之间在7月燃烧季节开始的时候9月份延伸至4公里．BB烟雾层的出现与在表面观察到的黑碳浓度峰值(> 1000毫微克/立方米)一致，这表明这些气溶胶具有很强的吸附性，因为反向轨迹表明它们来自同一大洲的BB地区。

“LASIC收集的数据提高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

在南大西洋阿森松岛上，烟雾笼罩着第一个ARM移动设备。

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最初由Sigma Space为NASA设计，现在是Hexagon的一部分，MPL使用眼睛安全激光、精确光子计亚搏苹果app数和内置数据分析来提供最佳的信噪比，在这类信息中提供最可靠的信息。