Ground-based measurements of atmospheric trace gases using differential optical absorption spectroscopy and comparisons with satellite observations

Abstract

Κύριο αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι ο υπολογισμός της κατακόρυφης στήλης ατμοσφαιρικών αερίων με εστίαση στο διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) χρησιμοποιώντας την τεχνική της φασματοσκοπίας διαφορικής οπτικής απορρόφησης (DOAS) και συγκρίσεις με δορυφορικά δεδομένα. Η διατριβή αποτελείται από δύο κύρια μέρη. Το πρώτο μέρος περιλαμβάνει την τεχνική περιγραφή και τον χαρακτηρισμό των τριών συστημάτων Multi-Axis DOAS που αναπτύχθηκαν στο Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ) στη Θεσσαλονίκη, καθώς και μια αξιολόγηση της λειτουργίας και της ποιότητας των μετρήσεων του συστήματος στο πλαίσιο της εκστρατείας CINDI-2 που πραγματοποιήθηκε στο Cabauw της Ολλανδίας τον Σεπτέμβριο του 2016. Στο δεύτερο μέρος, παρουσιάζονται μετρήσεις της τροποσφαιρικής και στρατοσφαιρικής στήλης NO2, καθώς και συγκρίσεις τους δορυφορικές παρατηρήσεις. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζεται η επίδραση της χωρικής μεταβλητότητας του ΝΟ2 κοντά στην επιφάνεια στις συγκρίσεις επίγειων και δορυφορικών μετρήσεων. Στο πλαίσιο αυτό, τα τρία όργανα MAX-DOAS του ΕΦΑ εγκαταστάθηκαν σε διαφορετικές τοποθεσίες στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης που χαρακτηρίζονται από διαφορετικά επίπεδα ρύπανσης και υπολογίστηκαν συντελεστές διόρθωσης με τη βοήθεια ενός μοντέλου ποιότητας αέρα, οι οποίοι εφαρμόστηκαν σε δορυφορικά δεδομένα προκειμένου να προσαρμοστούν στη χωρική ανάλυση των επίγειων μετρήσεων. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων της τροποσφαιρικής στήλης του ΝΟ2 στη ρυπασμένη περιοχή της Guangzhou της Κίνας και συγκρίνονται με αντίστοιχες δορυφορικές μετρήσεις. Διερευνήθηκε επίσης η επίδραση των κριτηρίων αντιστοίχισης των επίγειων και των δορυφορικών τροσφαιρικών στηλών του NO2. Τέλος, υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις του στρατοσφαιρικού NO2 για πρώτη φορά στη Θεσσαλονίκη από την ανάλυση DOAS των φασματικών μετρήσεων ακτινοβολίας που πραγματοποιήθηκαν στο ζενίθ κατά το λυκόφως για μια περίοδο 7 ετών (Απρίλιος 2011 - Απρίλιος 2018).