Metody teledetekcyjne w badaniach atmosfery

fizyka
geografia
ochrona środowiska

Znajomość zagadnień związanych z transferem promieniowanie elektromagnetycznego w atmosferze umożliwiająca zrozumienie podstaw fizycznych funkcjonowania urządzeń teledetekcyjnych oraz podstawowych metod odwrotnych.

lektura monograficzna
w sali

Wykład ma na celu opanowanie przez studentów podstaw fizycznych metod teledetekcyjnych w tym problemów odwrotnych stosowanych w badaniach atmosfery. Zagadnienia poruszane na wykładzie obejmują zarówno techniki satelitarne jak i obserwacje naziemne z wykorzystaniem pasywnej i aktywnej teledetekcji.

Celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z podstawowymi technikami pomiarowymi wykorzystywanymi w teledetekcyjnych metodach badań atmosfery ziemskiej. W ramach wykładu przewiduje się omówienie podstawowych technik odwrotnych stosowanych do wyznaczania własnościach fizycznych i optycznych chmur, aerozoli atmosferycznych oraz profili pionowych temperatury powietrza, ozonu oraz pary wodnej.

Program:

1. Podstawowe problemy metod zdalnych, teledetekcja pasywna i aktywna.

2. Transfer promieniowania słonecznego i ziemskiego przez atmosferę. Absorpcja promieniowania przez gazy atmosferyczne oraz rozpraszanie promieniowania przez chmury oraz aerozole.

3. Podstawy pasywnej teledetekcji, rozwiązania równania transferu promieniowania w przypadku pojedynczego rozpraszania oraz przybliżenia dwu-strumieniowego.

4. Zastosowanie pasywnej teledetekcji (wykorzystanie rozproszonego oraz bezpośredniego promieniowania słonecznego w obszarze UV) do odzyskiwania informacji o koncentracji ozonu z przyrządu TOMS.

5. Kolor oceanu, wyznaczanie albedo powierzchni oceanu. Pojęcie poprawki atmosferycznej.

6. Wprowadzenie do metod teledetekcyjnych wykorzystujących emisję promieniowania długofalowego. Pomiary całkowitej zawartości pary wodnej oraz temperatury powierzchni ziemi.

7. Zastosowanie pasywnej teledetekcji do wyznaczania opadów i własności mikrofizycznych chmur.

8. Techniki pomiarowe oraz algorytmy satelitarne stosowane do wyznaczania własności optycznych aerozoli na podstawie pomiarów przyrządami MODIS, AVHRR, MISR, MSG.

9. Pomiary naziemne własności optycznych aerozoli przy wykorzystaniu fotometrów słonecznych. Sieć pomiarowa AERONET. Metody odwrotne w teledetekcji aerozoli.

10. Wykorzystanie metod teledetekcyjnych do wyznaczania koncentracji gazów śladowych (metoda LIMB) oraz profili pionowych temperatury powietrza.

11. Pomiary bilansu energetycznego na szczycie atmosfery (projekt ERBE i CERES) i ich wykorzystanie do badań klimatycznych.

12. Wprowadzenie do aktywnej teledetekcji. Teoria działania radaru mikrofalowego oraz radaru dopplerowskiego. Pomiary poziomu oceanu (projekt Topex/Posejdon), lodu.

13. Badania aerozoli atmosferycznych przy pomocy lidarów. Lidar typu DIAL oraz lidar Ramanowski w badaniach gazów śladowych.

Przewidywany nakład pracy studenta:

Uczestnictwo w zajęciach: 30 h

Przygotowanie do zajęć i zadania domowe: 10 h

Przygotowanie do egzaminu i egzamin 15 h

Opis sporządził Krzysztof Markowicz, listopad 2016.

1. G. L. Stephens, Remote Sensing of the Lower Atmosphere. An Introduction.

2. K. N. Liou, An Introduction to Atmospheric Radiation.

3. G. W. Petty, A First Course in Atmospheric Radiation.

Wiedza:

1. Poznanie współczesnych technik pomiarowych stosowanych w teledetekcji atmosfery.

2. Poznanie podstawowych metod odwrotnych, które służą do wyznaczania włości fizyko-optycznych atmosfery.

Umiejętności:

1. Umiejętność zastosowania prostej metody odwrotnej do wybranego problemu teledetekcyjnego.

2. Umiejętność wykonywania, analizy i interpretacji pomiarów geofizycznych

Kompetencje personalne i społeczne:

1. Student potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze, także w językach obcych.

2. Student potrafi precyzyjnie formułować pytania służące pogłębianiu własnego zrozumienia danego tematu.

Uczęszczanie na wykład i ćwiczenia jest zalecane, acz nieobowiązkowe.

Niezbędne do zaliczenia przedmiotu jest opracowanie jednego z tematów zaproponowanego przez wykładowcę. Na ogół jest to wykorzystanie jednej z metod teledetekcyjnych do przetwarzania danych satelitarnych lub naziemnych. Lista tematów zostanie opublikowana miesiąc przed ostatnim wykładem.