Caracterização dos aerossóis troposféricos combinando observações em satélite e à superfície

Abstract

Este trabalho teve início durante a campanha ACE2 Clearcolumn, primeira grande campanha internacional, para observação dos aerossóis atmosféricos, realizada em Portugal, na região sudoeste (Sagres e Fóia). Os aerossóis atmosféricos são de entre os componentes da atmosfera os mais difíceis de monitorizar devido à sua grande variabilidade espacial, temporal, e, à grande variedade de composições químicas, dimensões e formas, sendo pois de grande importância as campanhas de observação, particularmente quando diferentes plataformas observacionais (à superfície, avião, satélite) estiverem simultaneamente em presença. Este trabalho teve como objectivo principal a caracterização física dos aerossóis atmosféricos numa região, recorrendo à obtenção das suas propriedades ópticas e físicas a partir da detecção remota de satélite sobre terra. Esta é uma tarefa díficil já que a reflectividade dos aerossóis é usualmente menor que a reflectividade das superfícies em terra, sendo, pois, crítico o conhecimento da reflectividade espectral da superfície da terra na região em estudo. A contribuição original desta tese consiste no método, em que não se impõe suposições "à priori"' sobre o "tipo" ou as caracerísticas dos aerossóis. Para um dado local estas são obtidas a partir das observações da irradiância espectral feitas com espectrorradiómetros de superficie, (detecção remota de superfície), combinadas com o código de inversão CIRATRA (Coupled Inversion Radiation Transfer) conjugado com o programa de transferência radiativa IMS (Intensity corrected Multiple Scattering) e, complementarmente, por métodos de observação "in situ. Para uma dada região, combinando a observação remota de superfície com a de satélite sobre terra, tendo podido estimar a reflectância da superfície e podendo obter as propriedades dos aerossóis a partir das observações espectroradiométricas, foi ainda possível extrapolar as propriedades dos aerossóis atmosféricos para uma região em tomo do local de observação.### Abstract - This work was initiated during the ACE2 Clearcolumn campaign, organized in the southwest region of Portugal (Sagres e Fóia). This was the first large scale internacional campaign for the observation of atmospheric aerosols. The atmospheric aerosols are amongst the most difficult components in the atmosphere to observe and monitor. Indeed, the atmospheric aerosols present a wide spatial and temporal variety, a great diversity of chemical composition, and a big diversity of shapes and dimensions. For this reason the observation campaigns are very important, namely when they combine different observacional platforms (at the ground, airborne and satellite) and simultaneously as it was the case. The main purpose of this work was to perform such monitorization, in a specific region, by means of the optical and physical properties of atmospheric aerosols, using remote satellite detection over land. This is an extremely difficult task, since the reflectivity of atmospheric aerosols is usually lower than the reflectivity of the Earth surfaces. It is thus critical in this procedure the knowledge of the spectral reflectivity of the Earth surfaces of the region at study. The original contribution of this thesis consists in the method, in which no assumptions are imposed "a priori" on the "type" or characteristics of aerosols. For a specific place these properties are previously derived from measurements of spectral irradiances, dope by ground-based remote sensing instruments (multi-channel sunphotometers), combined with the inversion coda CIRATRA (Coupled Inversion Radiation Transfer) and the IMS (Intensity corrected Multiple, Scattering) radiative transfer modal together with observation methods "in situ. For a specific region the combination of ground based and satellite remote sensing observations over land, with the determination of the surface reflectance and the derivation of actual atmospheric aerosol properties from sunphotometer observations, allow extrapolating the properties of the aerosols over an extended area containing the observation site.