Utilisation Du Photomètre Solaire GLOBE À Double Canaux

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Pourquoi les scientifiques de GLOBE veulent-ils collecter des données sur les quantités d'aérosol sur plusieurs longueurs d'onde?

Le photomètre solaire GLOBE utilise deux capteurs DEL sensibles à la lumière verte de longueur d'onde à peine supérieure à 500 nm et à la lumière rouge avoisinant les 625 nm. L'équipe Scientifique a sélectionné ces longueurs d'onde de par la disponibilité des capteurs DEL et de par l'importance de ces longueurs d'onde. Le capteur vert fonctionne a proximité de l'impressionnabilité maximale de l'oeil humain. Ainsi les aérosols discernables à cette longueur d'onde sont perçus par l'oeil humain comme étant de la brume; ceci permet une certaine corrélation entre ce qui est perçu et ce qui est mesure. La réponse maximale du canal rouge avoisine une bande de longueur d'onde importante pour la photosynthèse des plantes.

Évidemment, l'utilisation d'un photomètre solaire à double canaux permet d'obtenir deux valeurs pour l'Épaisseur Optique d'Aérosol (Aerosol Optical Thickness (AOT) en anglais) au lieu d'une seule, mais aussi la disponibilité de deux canaux offre des atouts supplémentaires. Avec deux canaux ou plus, il est possible d'obtenir des informations sur la répartition en taille des aérosols. L'exposant d'Angström de la longueur d'onde a peut être calculé à partir de donnes AOT prises à deux longueurs d'onde:

a = ln(AOT _l2 /AOT _l1) /ln(l₁ /l₂)

La valeur moyenne de a est d'environ 1,3. Des valeurs supérieures a cette moyenne indiquent un taux relativement plus élevé de petites particules par rapport aux plus grandes (diamètres supérieures a 1 micron). La répartition en taille est d'autant plus importante qu'elle fournit des données pertinentes a l'origine des aérosols. Plus les particules d'aérosol sont petites, plus l'épaisseur optique d'aérosol dépend de la longueur d'onde de la lumière détectée. Les aérosols provenant de poussières par exemple, sont en général plus grands de taille que ceux provenant de fumées ou de certaines pollutions atmosphériques. Ainsi un photomètre solaire à double canaux devrait pouvoir distinguer la poussière d'autres sources d'aérosols.

Une quantité de la même famille, le coefficient de turbidité d'Angström b, est une mesure de la clarté globale de l'atmosphère. La commodité de b découle de l'indépendance de ce coefficient par rapport a la longueur d'onde. Un b inférieur a 0,1 signifie une atmosphère relativement claire. Une valeur supérieure a 0,2 signifie une atmosphère relativement brumeuse. Notez que bien que b soit indépendant des longueur d'onde, ce coefficient est obtenu utilisant l'exposant de longueur d'onde d'Angström et donc requiert des donnes à plus d'une longueur d'onde.

b = a_l l^a

où l exprimé en microns (1000 nanomètres) est une des longueurs d'onde a laquelle AOT est mesuré. Bien que la formule ci-dessus donne l'impression que le coefficient b dépend de la longueur d'onde, il n'en est rien en raison de la de la manière qu'est exprime a.

Protocole pour le Photomètre Solaire À Double Canaux (pour utilisation sur le terrain):

Tâche: Enregistrement des tensions utilisées pour calculer l'épaisseur optique d'aérosol aux longueurs d'onde rouges et vertes.

Ce dont vous avez besoin:

un photomètre solaire GLOBE à double canaux calibré et aligné
un baromètre (dans votre salle de classe)
un voltmètre digital
une montre, de préférence digitale
une fiche d'enregistrement de données pour photomètre solaire à double canaux
un crayon a papier ou un stylo a bille

Comment prendre des données:

Sur le terrain:

1. Mettez en marche le photomètre solaire environ une minute avant de commencer à prendre des données.

2. Enregistrez la tension foncée pour le canal vert ou rouge.

3. Choisissez le canal rouge. Faites face au soleil et orientez le photomètre solaire dans la direction du soleil. Ajustez le pointage jusqu'à ce que vous voyiez la tension maximale pour le canal rouge sur votre voltmètre digital. Enregistrez cette données et l'heure de prélèvement dans votre fiche d'enregistrement.

4. Choisissez le canal vert. Ajustez le pointage jusqu'à ce que vous voyiez la tension maximale pour le canal vert. Enregistrez cette données et l'heure de prélèvement dans votre fiche d'enregistrement.

5. Refaire les étapes 3 et 4 au moins deux fois pour obtenir trois paires de données. Vous pouvez prélever plus de 3 paires de données si vous le désirez -- la fiche d'enregistrement de données de GLOBE permet jusqu'à 5 paires.

6. Enregistrez la tension foncée encore une fois (pour le même canal que vous avez sélectionné dans l'étape 2) et arrêtez votre photomètre solaire.

Plus tard:

1. Si vous ne l'avez pas déjà fait, complétez toute information demandée sur la fiche d'enregistrement de données, y compris la pression barométrique.

2. Si vous observez des nuages, en particulier des nuages de cirrus, à proximité du soleil dans les heures précédant ou suivant vos prélèvements de données, veuillez le noter dans votre description du ciel.

3. Enregistrez vos données dans la fiche de saisie en ligne sur la page web de GLOBE. Pour référence ultérieure, enregistrez sur votre fiche d'enregistrement de données les profondeurs optiques d'aérosol rapportées par GLOBE.

Voici une fiche d'enregistrement que vous pouvez télécharger pour enregistrer vos données.

Fiche d'enregistrement de données pour un photomètre solaire à double canaux

Date a laquelle les données ont été prélevées: _____________ (Ceci n'est pas nécessairement la date d'aujourd'hui!)

Identification GLOBE du site: __________

Votre nom (ceci n'est pas enregistré par GLOBE): ________________________

Coordonnées du site de prélèvement:

longitude _____ degrés décimaux (choisissez un) E ou O       latitude _______ degrés décimaux (choisissez un) N ou S

Altitude du site de prélèvement: _________ mètres

Couleur du ciel (avec des exemples): bleu foncé___ bleu soutenu___ bleu clair___ bleu pale___ laiteux ___

État du ciel: exceptionnellement clair___ clair___ quelque peu brumeux___ très brumeux ___ extrêmement brumeux

Décrivez les conditions qui pourraient affecter la clarté du ciel, telle que le brouillard, la fumé urbaine, fumée des feux de brousse, ou la poussière des activités agricoles:

Couverture en nuage: aucune __ légère__isolée___ parsemée__ cassée__ (Ne pas prendre de données si le ciel est assombri)

Description des types de nuage: _________________________________________________

Pression barométrique véritable:____________ Température a l'air: _______ degrés C

Numéro de série du photomètre solaire: __________

Tension foncée avant l'enregistrement des tensions (canal rouge ou vert):_____________

Tension foncée après l'enregistrement des tensions(canal rouge ou vert):_____________