Interpreting and composing SAGE II-III satellite data with a cloud algorithm for stratospheric aerosols
(2020) In Student thesis series INES NGEM01 20192Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
- Abstract (Swedish)
- Tolkning och kvantifiering av strålningseffekter pga. atmosfäriska partiklar är en signifikant del av IPCC’s modellering av hur tidigare klimat förändrats och hur förändringar i framtiden kommer se ut. I den här studien vill vi strukturera och analysera observationer av huvudsakligen svavelpartiklar positionerade i stratosfären från naturliga och möjligtvis mänskliga källor, med hänvisning till var och varför de finns där. Vulkaniska utbrott är den största källan till naturligt höga aerosolkoncentrationer i stratosfären. Juni 1991 exploderade vulkanen Pinatubo i Indonesien och slungade kring 20 ton svaveldioxid in i atmosfären, med stor omfattning långt in i stratosfären. Effekterna av de resulterande aerosolerna från Pinatubo är... (More)
- Tolkning och kvantifiering av strålningseffekter pga. atmosfäriska partiklar är en signifikant del av IPCC’s modellering av hur tidigare klimat förändrats och hur förändringar i framtiden kommer se ut. I den här studien vill vi strukturera och analysera observationer av huvudsakligen svavelpartiklar positionerade i stratosfären från naturliga och möjligtvis mänskliga källor, med hänvisning till var och varför de finns där. Vulkaniska utbrott är den största källan till naturligt höga aerosolkoncentrationer i stratosfären. Juni 1991 exploderade vulkanen Pinatubo i Indonesien och slungade kring 20 ton svaveldioxid in i atmosfären, med stor omfattning långt in i stratosfären. Effekterna av de resulterande aerosolerna från Pinatubo är uppskattat att vara en av de största klimat-inverkningarna av stratosfäriska partiklar under 1900-talet. Under väldigt stora skogsbränder kan liknande vräkningar av svavel ske upp till stratosfären, och detta är ett relativt glest studieområde men kan möjligtvis ha en viss tyngd i jordens strålningsbalans som är värd at undersöka. Iakttagelser av dessa stratosfäriska fenomen kan tillfogas med hjälp av satellitdata från SAGE II (1984–2005) och SAGE III (2017-), som observerar ljusets spridning och absorbering av olika partiklar i atmosfären. Genom att applicera och jämföra en molnalgoritm, våra resultat och tidigare studier strävar vi efter att kartlägga den stratosfäriska aerosolen för detta tidsintervall. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Det som gör att vi har en behaglig temperatur här på jorden är ju vår glänsande atmosfär. Fylld med olika gaser, moln och partiklar så fångar den värme från solens ljus och släpper därefter tillbaka delar av denna energi ut i rymden igen. Detta utbyte skapar en energi-balans för hela jorden som förhåller sig i stor grad till vad atmosfären innehåller och i helhet bestämmer klimatet på vår lilla planet. En av dessa faktorer i balansen är luftburna partiklar, som vi kallar aerosoler. Om vi går flera kilometer upp i atmosfären till nedre stratosfären så finns ett speciellt lager av aerosoler bestående till mestadels av svavel och vatten. Tillsammans bildar de här ett dis av svavelsyra i stratosfären som reflekterar tillbaka solljus till... (More)
- Det som gör att vi har en behaglig temperatur här på jorden är ju vår glänsande atmosfär. Fylld med olika gaser, moln och partiklar så fångar den värme från solens ljus och släpper därefter tillbaka delar av denna energi ut i rymden igen. Detta utbyte skapar en energi-balans för hela jorden som förhåller sig i stor grad till vad atmosfären innehåller och i helhet bestämmer klimatet på vår lilla planet. En av dessa faktorer i balansen är luftburna partiklar, som vi kallar aerosoler. Om vi går flera kilometer upp i atmosfären till nedre stratosfären så finns ett speciellt lager av aerosoler bestående till mestadels av svavel och vatten. Tillsammans bildar de här ett dis av svavelsyra i stratosfären som reflekterar tillbaka solljus till rymden och fungerar som ett parasoll över jorden. Som följd när koncentrationen av svavel förändras i parasollet så kommer energibalansen på jorden förändras lika så. De mer synliga täcket i vår atmosfär som också reflekterar bort solljuset är molnen. Men aerosoler och moln har väldigt olika förmågor när det kommer till att stoppa solljus och aerosolen kan påverka molnens karaktär samtidigt. Alla dessa förhållanden av strålning, aerosoler och moln ger oss en av de största utmaningarna för att förstå de pågående klimatförändringarna.
Vulkanutbrott kan höja koncentrationen av aerosoler i stratosfären olikt något annat, med en injektion av svaveldioxid och aska kan följderna till utbrottet kyla det globala klimatet betydelsefullt. Men vi ser att även under väldigt stora eldsvådor kan aerosoler stiga till stratosfären och spridas där. För att mäta aerosolen kring eller under sådana event, använder vi satellitobservationer. En viss grupp av sådana satelliter har förmågan att mäta solljusets spridning rakt genom atmosfären med något vi kallar ockultationsmetod. Dessa bilder av atmosfären visar försvagning (extinktion) av ljus som skett på vägen och ger en tolkning av om ljuset krockat med en substans. Den totala aerosolsgrundade extinktionen av ljus genom hela stratosfären kallar vi stratosfärisk aerosol optiskt djup (AOD). Vi har tittat på dessa mätvärden från en äldre ockultations-satellit med namnet SAGE II.
De substanser vi vill skilja på i dessa mätningar är de stratosfäriska molnen och aerosolen, men detta kräver en klassificering baserat på just hur mycket ljus som lyckats ta sig genom atmosfären. Genom att studera teorin bakom hur långvågigt och kortvågigt ljus interagerar med moln och aerosoler kan man bygga ett filter som separerar de två från varandra i satellitobservationerna. Eftersom alla moln inte är densamma och med en ännu större variation i aerosolens karaktär, så måste alla olika kombinationer studeras i satellit-datat för att korrekt skilja dem åt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9006197
- author
- Svenhag, Carl LU
- supervisor
- organization
- course
- NGEM01 20192
- year
- 2020
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- atmospheric science, Aerosol, cloud physics, stratosphere, satellite observations, SAGE, Climate change
- publication/series
- Student thesis series INES
- report number
- 499
- language
- English
- id
- 9006197
- date added to LUP
- 2020-03-27 11:22:00
- date last changed
- 2020-03-27 11:22:00
@misc{9006197,
abstract = {{Tolkning och kvantifiering av strålningseffekter pga. atmosfäriska partiklar är en signifikant del av IPCC’s modellering av hur tidigare klimat förändrats och hur förändringar i framtiden kommer se ut. I den här studien vill vi strukturera och analysera observationer av huvudsakligen svavelpartiklar positionerade i stratosfären från naturliga och möjligtvis mänskliga källor, med hänvisning till var och varför de finns där. Vulkaniska utbrott är den största källan till naturligt höga aerosolkoncentrationer i stratosfären. Juni 1991 exploderade vulkanen Pinatubo i Indonesien och slungade kring 20 ton svaveldioxid in i atmosfären, med stor omfattning långt in i stratosfären. Effekterna av de resulterande aerosolerna från Pinatubo är uppskattat att vara en av de största klimat-inverkningarna av stratosfäriska partiklar under 1900-talet. Under väldigt stora skogsbränder kan liknande vräkningar av svavel ske upp till stratosfären, och detta är ett relativt glest studieområde men kan möjligtvis ha en viss tyngd i jordens strålningsbalans som är värd at undersöka. Iakttagelser av dessa stratosfäriska fenomen kan tillfogas med hjälp av satellitdata från SAGE II (1984–2005) och SAGE III (2017-), som observerar ljusets spridning och absorbering av olika partiklar i atmosfären. Genom att applicera och jämföra en molnalgoritm, våra resultat och tidigare studier strävar vi efter att kartlägga den stratosfäriska aerosolen för detta tidsintervall.}},
author = {{Svenhag, Carl}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{Student thesis series INES}},
title = {{Interpreting and composing SAGE II-III satellite data with a cloud algorithm for stratospheric aerosols}},
year = {{2020}},
}