Published June 18, 2014 | Version v1
Publication Open

A permanent Raman lidar station in the Amazon: description, characterization, and first results

Creators

  • 1. Departamento de Ciência e Tecnologia
  • 2. Universidade Federal de São Paulo
  • 3. National Institute of Amazonian Research
  • 4. Universidade do Estado do Amazonas
  • 5. Federal Institute of São Paulo

Description

Abstract. A permanent UV Raman lidar station, designed to perform continuous measurements of aerosols and water vapor and aiming to study and monitor the atmosphere from weather to climatic time scales, became operational in the central Amazon in July 2011. The automated data acquisition and internet monitoring enabled extended hours of daily measurements when compared to a manually operated instrument. This paper gives a technical description of the system, presents its experimental characterization and the algorithms used for obtaining the aerosol optical properties and identifying the cloud layers. Data from one week of measurements during the dry season of 2011 were analyzed as a mean to assess the overall system capability and performance. Both Klett and Raman inversions were successfully applied. A comparison of the aerosol optical depth from the lidar and from a co-located Aerosol Robotic Network (AERONET) sun photometer showed a correlation coefficient of 0.86. By combining nighttime measurements of the aerosol lidar ratio (50–65 sr), back-trajectory calculations and fire spots observed from satellites, we showed that observed particles originated from biomass burning. Cirrus clouds were observed in 60% of our measurements. Most of the time they were distributed into three layers between 11.5 and 13.4 km a.g.l. The systematic and long-term measurements being made by this new scientific facility have the potential to significantly improve our understanding of the climatic implications of the anthropogenic changes in aerosol concentrations over the pristine Amazonia.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة: تم تشغيل محطة ليدار دائمة للأشعة فوق البنفسجية رامان، مصممة لإجراء قياسات مستمرة للهباء الجوي وبخار الماء وتهدف إلى دراسة ومراقبة الغلاف الجوي من الطقس إلى المقاييس الزمنية المناخية، في وسط الأمازون في يوليو 2011. أتاح الحصول الآلي على البيانات ومراقبة الإنترنت ساعات طويلة من القياسات اليومية عند مقارنتها بالأداة التي يتم تشغيلها يدويًا. تقدم هذه الورقة وصفًا تقنيًا للنظام، وتعرض توصيفه التجريبي والخوارزميات المستخدمة للحصول على الخصائص البصرية للهباء الجوي وتحديد طبقات السحابة. تم تحليل البيانات من أسبوع واحد من القياسات خلال موسم الجفاف لعام 2011 كوسيلة لتقييم قدرة النظام وأدائه بشكل عام. تم تطبيق كل من انعكاسات Klett و Raman بنجاح. أظهرت مقارنة بين العمق البصري للهباء الجوي من الليدار ومن مقياس ضوئي للشمس مشترك الموقع لشبكة الهباء الجوي الروبوتية (AERONET) معامل ارتباط قدره 0.86. من خلال الجمع بين القياسات الليلية لنسبة ليدار الهباء الجوي (50–65 ريال سعودي)، وحسابات المسار الخلفي وبقع النار المرصودة من الأقمار الصناعية، أظهرنا أن الجسيمات المرصودة نشأت من حرق الكتلة الحيوية. لوحظت غيوم المعلاق في 60 ٪ من قياساتنا. في معظم الأحيان تم توزيعها على ثلاث طبقات بين 11.5 و 13.4 كم على سبيل المثال. القياسات المنهجية والطويلة الأجل التي يجريها هذا المرفق العلمي الجديد لديها القدرة على تحسين فهمنا بشكل كبير للآثار المناخية للتغيرات البشرية المنشأ في تركيزات الهباء الجوي فوق الأمازون البكر.

Translated Description (French)

Résumé. Une station lidar UV Raman permanente, conçue pour effectuer des mesures en continu des aérosols et de la vapeur d'eau et visant à étudier et à surveiller l'atmosphère des échelles de temps météorologiques aux échelles de temps climatiques, est devenue opérationnelle dans le centre de l'Amazonie en juillet 2011. L'acquisition automatisée des données et la surveillance d'Internet ont permis des heures prolongées de mesures quotidiennes par rapport à un instrument à commande manuelle. Cet article donne une description technique du système, présente sa caractérisation expérimentale et les algorithmes utilisés pour obtenir les propriétés optiques des aérosols et identifier les couches nuageuses. Les données d'une semaine de mesures pendant la saison sèche de 2011 ont été analysées comme une moyenne pour évaluer la capacité et la performance globales du système. Les inversions Klett et Raman ont été appliquées avec succès. Une comparaison de la profondeur optique des aérosols à partir du lidar et d'un photomètre solaire AERONET (Aerosol Robotic Network) co-localisé a montré un coefficient de corrélation de 0,86. En combinant des mesures nocturnes du rapport lidar aérosol (50–65 sr), des calculs de rétro-trajectoire et des taches de feu observées à partir de satellites, nous avons montré que les particules observées provenaient de la combustion de la biomasse. Des cirrus ont été observés dans 60% de nos mesures. La plupart du temps, ils ont été répartis en trois couches entre 11,5 et 13,4 km a.g.l. Les mesures systématiques et à long terme effectuées par cette nouvelle installation scientifique ont le potentiel d'améliorer considérablement notre compréhension des implications climatiques des changements anthropiques des concentrations d'aérosols sur l'Amazonie vierge.

Translated Description (Spanish)

Resumen. En julio de 2011 entró en funcionamiento en la Amazonía central una estación permanente Raman lidar UV, diseñada para realizar mediciones continuas de aerosoles y vapor de agua y con el objetivo de estudiar y monitorear la atmósfera desde el clima hasta las escalas de tiempo climáticas. La adquisición automatizada de datos y el monitoreo de Internet permitieron extender las horas de mediciones diarias en comparación con un instrumento operado manualmente. Este artículo ofrece una descripción técnica del sistema, presenta su caracterización experimental y los algoritmos utilizados para obtener las propiedades ópticas del aerosol e identificar las capas de nubes. Los datos de una semana de mediciones durante la estación seca de 2011 se analizaron como un medio para evaluar la capacidad y el rendimiento general del sistema. Tanto las inversiones de Klett como las de Raman se aplicaron con éxito. Una comparación de la profundidad óptica del aerosol del lidar y de un fotómetro solar de la Red Robótica de Aerosol (AERONET) mostró un coeficiente de correlación de 0,86. Al combinar las mediciones nocturnas de la relación lidar del aerosol (50–65 sr), los cálculos de la trayectoria posterior y los puntos de incendio observados desde los satélites, demostramos que las partículas observadas se originaron a partir de la quema de biomasa. Se observaron nubes de cirros en el 60% de nuestras mediciones. La mayoría de las veces se distribuyeron en tres capas entre 11,5 y 13,4 km a.g.l. Las mediciones sistemáticas y a largo plazo que realiza esta nueva instalación científica tienen el potencial de mejorar significativamente nuestra comprensión de las implicaciones climáticas de los cambios antropogénicos en las concentraciones de aerosoles en la Amazonia prístina.

Files

amt-7-1745-2014.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:aeb7223bdf6207edde613410167730b8
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
محطة رامان ليدار دائمة في الأمازون: الوصف والتوصيف والنتائج الأولى
Translated title (French)
Une station lidar Raman permanente en Amazonie : description, caractérisation et premiers résultats
Translated title (Spanish)
Una estación permanente de Raman lidar en la Amazonía: descripción, caracterización y primeros resultados

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2118335150
DOI
10.5194/amt-7-1745-2014

Is supplement to
https://openalex.org/W4221110726 (Other)
https://openalex.org/W4210672288 (Other)
https://openalex.org/W2474872881 (Other)
https://openalex.org/W2212821613 (Other)
https://openalex.org/W2130373492 (Other)
https://openalex.org/W2118335150 (Other)
https://openalex.org/W2110336404 (Other)
https://openalex.org/W2040734443 (Other)
https://openalex.org/W2037989876 (Other)
https://openalex.org/W2017183475 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Cuba

References

  • https://openalex.org/W1604883954
  • https://openalex.org/W1665716048
  • https://openalex.org/W1966980717
  • https://openalex.org/W1984309167
  • https://openalex.org/W1990834623
  • https://openalex.org/W1993521956
  • https://openalex.org/W1995515323
  • https://openalex.org/W1995663484
  • https://openalex.org/W1995741649
  • https://openalex.org/W1997071220
  • https://openalex.org/W1999488068
  • https://openalex.org/W2000780389
  • https://openalex.org/W2001911729
  • https://openalex.org/W2011427640
  • https://openalex.org/W2015655291
  • https://openalex.org/W2025194650
  • https://openalex.org/W2026759825
  • https://openalex.org/W2027491258
  • https://openalex.org/W2029610346
  • https://openalex.org/W2036017094
  • https://openalex.org/W2040609398
  • https://openalex.org/W2043496753
  • https://openalex.org/W2044276948
  • https://openalex.org/W2065094132
  • https://openalex.org/W2067454339
  • https://openalex.org/W2069220482
  • https://openalex.org/W2069254477
  • https://openalex.org/W2071886215
  • https://openalex.org/W2074297447
  • https://openalex.org/W2079400991
  • https://openalex.org/W2086916879
  • https://openalex.org/W2087199341
  • https://openalex.org/W2089433206
  • https://openalex.org/W2094896388
  • https://openalex.org/W2105277955
  • https://openalex.org/W2110818923
  • https://openalex.org/W2124045166
  • https://openalex.org/W2128379754
  • https://openalex.org/W2130728866
  • https://openalex.org/W2131283510
  • https://openalex.org/W2133956833
  • https://openalex.org/W2145265567
  • https://openalex.org/W2163667214
  • https://openalex.org/W2164216367
  • https://openalex.org/W2166023465
  • https://openalex.org/W2167232471
  • https://openalex.org/W2168953490
  • https://openalex.org/W2173401147
  • https://openalex.org/W3125421829
  • https://openalex.org/W4252928889