During the last 30 years measurements of aerosol optical depth have become widely diffuse due to the presence of international measurement networks (e.g., AERONET, SkyNet, SkyRad, AeroCan) and to the available determinations by satellite sensors (e.g MODIS). Nowadays these measurements are commonly used for studies on climate change, air quality, and solar energy production. The use of objective and repeatable procedures is mandatory to be able to accurately estimate the aerosol optical depth by sun photometer. The most common method applied for the in situ sun photometers’ calibration is named Langley plot. This technical report describes the implementation of a fully automatic objective algorithm that applies this method to long time series. The algorithm has been applied to measurements carried out between 2013 and 2017 at the ENEA Station for Climate Observations on the island of Lampedusa by a SP02 Middelton sun photometer (http://www.lampedusa.enea.it). The discussion of the results is carried out comparing the retrieved aerosol optical depth with that estimated by a reference shadowband radiometer installed at the Observatory. The analysis also takes into account the influence produced by particles’ deposition on SP02 measurements. The algorithm has been tested and works properly in the difficult environmental conditions occurring at Lampedusa. The method will be applied to other operational sites in different climatic regimes run by the Laboratory Observation and Analyses of Earth and Climate, such as the Thule High Artic Atmospheric Observatory (THAAO, http://www.thuleatmos-it.it/) in north-western Greenland.

Negli ultimi 30 anni misure di spessore ottico dell’aerosol sono divenute sempre più comuni, sia grazie alla presenza di reti internazionali di fotometri solari (e.g. AERONET, SkyNet, SkyRad, AeroCan) che per le stime ricavate da misure satellitari (e.g MODIS). Queste misure sono comunemente utilizzate sia per ricerche riguardo i cambiamenti climatici, che per tematiche inerenti la qualità dell’aria e l’efficienza dei sistemi ad energia solare. Per ottenere stime accurate dello spessore ottico dell’aerosol da fotometri solari è indispensabile utilizzare procedure di calibrazione oggettive e ripetibili. Il metodo più diffuso per la calibrazione in campo dei fotometri solari viene chiamato Langley plot. Questo rapporto tecnico descrive l’implementazione di un algoritmo oggettivo che applichi questo metodo a lunghe serie temporali, in maniera completamente automatica. L’algoritmo è stato applicato alle misure acquisite tra il 2013 ed il 2017 dal fotometro solare SP02 prodotto dalla ditta Middelton, installato sul tetto della Stazione di Osservazione Climatiche ENEA di Lampedusa (http://www.lampedusa. enea.it). I risultati sono discussi mediante il confronto con i valori di spessore ottico ricavati da un radiometro di riferimento installato presso l’Osservatorio, anche tenendo conto dell’impatto che i fenomeni di deposizione possono avere sulle misure del SP02. L’algoritmo ha dato prova di funzionare correttamente e verrà applicato ad altri siti di misura caratterizzati da diverse condizione climatiche dove operano i ricercatori del Laboratorio di Osservazione e Analisi della Terra e del Clima, tra cui l’Osservatorio Atmosferico Artico di Thule nel nord della Groenlandia (http://www.thuleatmos-it.it/).

Sviluppo di un algoritmo automatico per la determinazione della costante di calibrazione di un fotometro solare

Di Pietra, Biagio;Piacentino, Salvatore;Monteleone, Francesco;Bommarito, Carlo;Anello, Fabrizio;Sferlazzo, Damiano;Di Iorio, Tatiana;Meloni, Daniela;Di Sarra, Alcide;Pace, Giandomenico
2018

Abstract

Negli ultimi 30 anni misure di spessore ottico dell’aerosol sono divenute sempre più comuni, sia grazie alla presenza di reti internazionali di fotometri solari (e.g. AERONET, SkyNet, SkyRad, AeroCan) che per le stime ricavate da misure satellitari (e.g MODIS). Queste misure sono comunemente utilizzate sia per ricerche riguardo i cambiamenti climatici, che per tematiche inerenti la qualità dell’aria e l’efficienza dei sistemi ad energia solare. Per ottenere stime accurate dello spessore ottico dell’aerosol da fotometri solari è indispensabile utilizzare procedure di calibrazione oggettive e ripetibili. Il metodo più diffuso per la calibrazione in campo dei fotometri solari viene chiamato Langley plot. Questo rapporto tecnico descrive l’implementazione di un algoritmo oggettivo che applichi questo metodo a lunghe serie temporali, in maniera completamente automatica. L’algoritmo è stato applicato alle misure acquisite tra il 2013 ed il 2017 dal fotometro solare SP02 prodotto dalla ditta Middelton, installato sul tetto della Stazione di Osservazione Climatiche ENEA di Lampedusa (http://www.lampedusa. enea.it). I risultati sono discussi mediante il confronto con i valori di spessore ottico ricavati da un radiometro di riferimento installato presso l’Osservatorio, anche tenendo conto dell’impatto che i fenomeni di deposizione possono avere sulle misure del SP02. L’algoritmo ha dato prova di funzionare correttamente e verrà applicato ad altri siti di misura caratterizzati da diverse condizione climatiche dove operano i ricercatori del Laboratorio di Osservazione e Analisi della Terra e del Clima, tra cui l’Osservatorio Atmosferico Artico di Thule nel nord della Groenlandia (http://www.thuleatmos-it.it/).
During the last 30 years measurements of aerosol optical depth have become widely diffuse due to the presence of international measurement networks (e.g., AERONET, SkyNet, SkyRad, AeroCan) and to the available determinations by satellite sensors (e.g MODIS). Nowadays these measurements are commonly used for studies on climate change, air quality, and solar energy production. The use of objective and repeatable procedures is mandatory to be able to accurately estimate the aerosol optical depth by sun photometer. The most common method applied for the in situ sun photometers’ calibration is named Langley plot. This technical report describes the implementation of a fully automatic objective algorithm that applies this method to long time series. The algorithm has been applied to measurements carried out between 2013 and 2017 at the ENEA Station for Climate Observations on the island of Lampedusa by a SP02 Middelton sun photometer (http://www.lampedusa.enea.it). The discussion of the results is carried out comparing the retrieved aerosol optical depth with that estimated by a reference shadowband radiometer installed at the Observatory. The analysis also takes into account the influence produced by particles’ deposition on SP02 measurements. The algorithm has been tested and works properly in the difficult environmental conditions occurring at Lampedusa. The method will be applied to other operational sites in different climatic regimes run by the Laboratory Observation and Analyses of Earth and Climate, such as the Thule High Artic Atmospheric Observatory (THAAO, http://www.thuleatmos-it.it/) in north-western Greenland.
Langley plot;Spessore ottico dell'aerosol;Fotometri solari
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/6815
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