Masterarbeit

Comparison of LIDAR and in situ aerosol number measurements above a walnut orchard in California

Theresa Seith (06/2011-01/2012)

Betreuer: Andreas Held

MSc-Arbeit, Universität Bayreuth, 76 S.

Aerosole spielen eine entscheidende Rolle für die Eigenschaften der Atmosphäre. Mit Hilfe von Fernerkundungsverfahren aber auch mit in situ-Messungen können Aerosole quantifiziert und klassifiziert werden. Diese Arbeit vergleicht Lidar- und in situ-Aerosolmessungen unter Berücksichtigung der meteorologischen Bedingungen. Bei beiden Messmethoden wurde ein beachtlicher Einfluss von Windgeschwindigkeit, Windrichtung und relativer Feuchte auf die gemessenen Aerosolkonzentrationen erwartet. Währung der Canopy Horizontal Array Turbulence Study (CHATS) wurden in situ-Aerosol-Anzahlkonzentrationen mit einem optical particle counter in acht Größenklassen bestimmt und gleichzeitig wurden Lidar-Messungen durchgeführt. Das Untersuchungsgebiet ist ein homogener Walnussbestand im Central Valley, Kalifornien, USA. Die zeitlichen Verläufe und Rangkorrelationsanalysen des Aerosols und der meteorologischen Parameter wurden an insgesamt 15 Tagen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass immer die großen Partikel (Durchmesser über 0,5 µm) am besten mit dem Lidar-Rückstreusignal korrelieren. Für meteorologische Bedingungen mit regelmäßigen Tagesgängen korreliert das Rückstreusignal des Lidars positiv mit der Aerosol-Anzahlkonzentration mit R2 = 0,49. Da das Lidarsignal ab einer bestimmten Aerosol-Anzahlkonzentration konstant bleibt, war es möglich eine Sättigungskurve herzuleiten, die den Zusammenhang zwischen dem Lidar-Rückstreusignal und der beobachteten Aerosol-Anzahlkonzentration beschreibt. Der Zusammenhang von Aerosol-Konzentration zu Windgeschwindigkeit und Windrichtung ist gut für hohe Windgeschwindigkeiten und Wind aus nördlichen Richtungen. Aerosol-Konzentration und relative Feuchte korrelieren nicht gut miteinander.