Bipolar long-term high temporal resolution broadband measurement system for incoming and outgoing solar UV radiation, and snow UV albedo, at Sodankylä (67°N) and Marambio (64°S)
Creators
- 1. Finnish Meteorological Institute
- 2. National Meteorological Service
- 3. Helsinki Institute of Physics
- 4. University of Helsinki
Description
Abstract. The polar regions of the Earth are characterized with low solar elevation angles, cold temperatures and large amount of snow and ice. Under the harsh polar conditions, good quality in situ measurements of incoming and outgoing solar radiation, and surface albedo, is a major challenge. Both in the Arctic and Antarctic, the solar radiation at the wavelengths of ultraviolet (UV) has been of particular interest due to the polar stratospheric ozone depletion, which increases UV radiation on the ground (with multiple effects, such as UV-induced DNA-damage). In the presence of light absorbing impurities (OC/BC/dust) in snow, albedo can be most affected at the wavelengths of UV. Here we provide, for the first time, the description, comparison and evaluation of our bipolar measurement design, instrumentation and data system, calibration assessment, as well as challenges, for measuring incoming and outgoing UV radiation (from which snow albedo is calculated) at the Sodankylä Arctic Research Centre (67°N) and at the Marambio Antarctic Research Station (64°S). Both stations are members of the Global Atmosphere Watch GAW programme of the World Meteorological Organization WMO and have personnel available year-round. The Sodankylä snow UV albedo measurements were started in 2007, as part of the International Polar Year IPY (2007–2008). The Marambio surface UV albedo measurements, since February 2013, are part of the Argentinian-Finnish scientific co-operation on meteorological and atmospheric observations. The paper aims to give a comprehensive insight into our bipolar measurement system, and to create an understanding needed for a successful scientific utilization of these data, including satellite and modeling approaches. We also present a literature review of our previous publications on Sodankylä snow UV albedo data.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: تتميز المناطق القطبية للأرض بزوايا ارتفاع شمسية منخفضة ودرجات حرارة باردة وكمية كبيرة من الثلج والجليد. في ظل الظروف القطبية القاسية، تمثل القياسات الموقعية الجيدة للإشعاع الشمسي الوارد والصادر، والبياض السطحي، تحديًا كبيرًا. في كل من القطب الشمالي والقطب الجنوبي، كان الإشعاع الشمسي عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية (UV) ذا أهمية خاصة بسبب استنفاد الأوزون القطبي في الستراتوسفير، مما يزيد من الأشعة فوق البنفسجية على الأرض (مع تأثيرات متعددة، مثل تلف الحمض النووي الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية). في وجود شوائب ماصة للضوء (OC/BC/DUST) في الثلج، يمكن أن يكون البياض هو الأكثر تأثرًا بالأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية. نقدم هنا، لأول مرة، وصف ومقارنة وتقييم تصميم القياس ثنائي القطب، ونظام الأجهزة والبيانات، وتقييم المعايرة، بالإضافة إلى التحديات، لقياس الأشعة فوق البنفسجية الواردة والصادرة (التي يتم منها حساب بياض الثلج) في مركز سودانكيلا لأبحاث القطب الشمالي (67درجةشمالًا) وفي محطة مارامبيو لأبحاث القطب الجنوبي (64درجةجنوبًا). كلتا المحطتين عضوان في برنامج مراقبة الغلاف الجوي العالمي GAW التابع للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية ولديهما موظفون متاحون على مدار السنة. بدأت قياسات البياض للأشعة فوق البنفسجية في سودانكيلا في عام 2007، كجزء من السنة القطبية الدولية IPY (2007–2008). تعد قياسات بياض سطح مارامبيو للأشعة فوق البنفسجية، منذ فبراير 2013، جزءًا من التعاون العلمي الأرجنتيني الفنلندي بشأن الأرصاد الجوية والغلاف الجوي. تهدف الورقة إلى إعطاء نظرة شاملة على نظام القياس ثنائي القطب الخاص بنا، وخلق الفهم اللازم للاستخدام العلمي الناجح لهذه البيانات، بما في ذلك مناهج الأقمار الصناعية والنمذجة. نقدم أيضًا مراجعة للأدبيات الخاصة بمنشوراتنا السابقة حول بيانات البياض للأشعة فوق البنفسجية للثلوج في سودانكيلا.Translated Description (French)
Résumé. Les régions polaires de la Terre sont caractérisées par de faibles angles d'élévation solaire, des températures froides et une grande quantité de neige et de glace. Dans les conditions polaires difficiles, des mesures in situ de bonne qualité du rayonnement solaire entrant et sortant, et de l'albédo de surface, constituent un défi majeur. Tant dans l'Arctique que dans l'Antarctique, le rayonnement solaire aux longueurs d'onde des ultraviolets (UV) a été particulièrement intéressant en raison de l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique polaire, qui augmente le rayonnement UV au sol (avec de multiples effets, tels que les dommages à l'ADN induits par les UV). En présence d'impuretés absorbant la lumière (OC/BC/poussière) dans la neige, l'albédo peut être le plus affecté aux longueurs d'onde des UV. Ici, nous fournissons, pour la première fois, la description, la comparaison et l'évaluation de notre conception de mesure bipolaire, de notre instrumentation et de notre système de données, de notre évaluation de l'étalonnage, ainsi que des défis, pour mesurer le rayonnement UV entrant et sortant (à partir duquel l'albédo de la neige est calculé) au Centre de recherche arctique de Sodankylä (67°N) et à la Station de recherche antarctique de Marambio (64°S). Les deux stations sont membres du programme Global Atmosphere Watch GAW de l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et disposent de personnel disponible toute l'année. Les mesures de l'albédo UV de la neige de Sodankylä ont commencé en 2007, dans le cadre de l'Année polaire internationale IPY (2007–2008). Les mesures de l'albédo UV de surface de Marambio, depuis février 2013, font partie de la coopération scientifique argentino-finlandaise sur les observations météorologiques et atmosphériques. L'article vise à donner un aperçu complet de notre système de mesure bipolaire et à créer une compréhension nécessaire à une utilisation scientifique réussie de ces données, y compris les approches satellitaires et de modélisation. Nous présentons également une revue de la littérature de nos publications précédentes sur les données d'albédo UV de la neige de Sodankylä.Translated Description (Spanish)
Resumen. Las regiones polares de la Tierra se caracterizan por ángulos de elevación solar bajos, temperaturas frías y gran cantidad de nieve y hielo. Bajo las duras condiciones polares, las mediciones in situ de buena calidad de la radiación solar entrante y saliente, y el albedo superficial, son un gran desafío. Tanto en el Ártico como en la Antártida, la radiación solar en las longitudes de onda del ultravioleta (UV) ha sido de particular interés debido al agotamiento del ozono estratosférico polar, que aumenta la radiación UV en el suelo (con múltiples efectos, como el daño al ADN inducido por los rayos UV). En presencia de impurezas absorbentes de luz (OC/BC/polvo) en la nieve, el albedo puede ser el más afectado en las longitudes de onda de UV. Aquí proporcionamos, por primera vez, la descripción, comparación y evaluación de nuestro diseño de medición bipolar, instrumentación y sistema de datos, evaluación de calibración, así como desafíos, para medir la radiación UV entrante y saliente (a partir de la cual se calcula el albedo de nieve) en el Centro de Investigación Ártica Sodankylä (67°N) y en la Estación de Investigación Antártica Marambio (64°S). Ambas estaciones son miembros del programa de Vigilancia de la Atmósfera Global GAW de la Organización Meteorológica Mundial OMM y tienen personal disponible durante todo el año. Las mediciones del albedo UV de la nieve Sodankylä se iniciaron en 2007, como parte del Año Polar Internacional IPY (2007–2008). Las mediciones del albedo UV de la superficie de Marambio, desde febrero de 2013, forman parte de la cooperación científica argentino-finlandesa en materia de observaciones meteorológicas y atmosféricas. El documento tiene como objetivo brindar una visión integral de nuestro sistema de medición bipolar y crear la comprensión necesaria para una utilización científica exitosa de estos datos, incluidos los enfoques satelitales y de modelado. También presentamos una revisión bibliográfica de nuestras publicaciones anteriores sobre los datos del albedo UV de Sodankylä Snow.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نظام قياس واسع النطاق ذو دقة زمنية عالية على المدى الطويل ثنائي القطب للأشعة فوق البنفسجية الشمسية الواردة والصادرة، وبياض الأشعة فوق البنفسجية الثلجية، في سودانكيلا (67درجةشمالاً) ومارامبيو (64درجةجنوباً)
- Translated title (French)
- Système de mesure à large bande à haute résolution temporelle à long terme bipolaire pour le rayonnement UV solaire entrant et sortant, et l'albédo UV de la neige, à Sodankylä (67°N) et Marambio (64°S)
- Translated title (Spanish)
- Sistema bipolar de medición de banda ancha de alta resolución temporal a largo plazo para la radiación UV solar entrante y saliente, y el albedo UV de nieve, en Sodankylä (67°N) y Marambio (64°S)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2316937956
- DOI
- 10.5194/gi-2015-31