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On-flight intercomparison of three miniature aerosol absorption sensors using unmanned aerial systems (UASs)

Pikridas, Michael und Bezantakos, Spiros und Močnik, Griša und Keleshis, Christos und Brechtel, Fred und Stavroulas, Iasonas und Demetriades, Gregoris und Antoniou, Panayiota und Vouterakos, Panagiotis und Argyrides, Marios und Liakakou, Eleni und Drinovec, Luka und Marinou, Eleni und Amiridis, Vassilis und Vrekoussis, Mihalis und Mihalopoulos, Nikolaos und Sciare, Jean (2019) On-flight intercomparison of three miniature aerosol absorption sensors using unmanned aerial systems (UASs). Atmospheric Measurement Techniques (AMT), 12 (12), Seiten 6425-6447. Copernicus Publications. doi: 10.5194/amt-12-6425-2019. ISSN 1867-1381.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
14MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.5194/amt-12-6425-2019

Kurzfassung

The present study investigates and compares the ground and in-flight performance of three miniaturized aerosol absorption sensors integrated on board small-sized Unmanned Aerial Systems (UASs). These sensors were evaluated during two contrasted field campaigns performed at an urban site, impacted mainly by local traffic and domestic wood burning sources (Athens, Greece), and at a remote regional background site, impacted by long-range transported sources including dust (Cyprus Atmospheric Observatory, Agia Marina Xyliatou, Cyprus). The miniaturized sensors were first intercompared at the ground-level against two commercially available instruments used as a reference. The measured signal of the miniaturized sensors was converted into the absorption coefficient and equivalent black carbon concentration (eBC). When applicable, signal saturation corrections were applied, following the suggestions of the manufacturers. The aerosol absorption sensors exhibited similar behavior against the reference instruments during the two campaigns, despite the diversity of the aerosol origin, chemical composition, sources, and concentration levels. The deviation from the reference during both campaigns concerning (eBC) mass was less than 8 %, while for the absorption coefficient it was at least 15 %. This indicates that those sensors that report black carbon mass are tuned and corrected to measure eBC more accurately than the absorption coefficient. The overall potential use of miniature aerosol absorption sensors on board small UASs is also illustrated. UAS-based absorption measurements were used to investigate the vertical distribution of eBC over Athens up to 1 km above sea level during January 2016, exceeding the top of the planetary boundary layer (PBL). Our results reveal a heterogeneous boundary layer concentration of absorbing aerosol within the PBL intensified in the early morning hours due to the concurrent peak traffic emissions at ground-level and the fast development of the boundary layer. After the full development of the PBL, homogenous concentrations are observed from 100 m a.g.l. to the PBL top.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133409/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:On-flight intercomparison of three miniature aerosol absorption sensors using unmanned aerial systems (UASs)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pikridas, MichaelEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bezantakos, SpirosEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Močnik, GrišaAerosol d.o.o., Ljubljana, Sloveniahttps://orcid.org/0000-0001-6379-2381NICHT SPEZIFIZIERT
Keleshis, ChristosEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brechtel, FredBrechtel Manufacturing Inc., Hayward, CA, USAhttps://orcid.org/0000-0002-2375-8741NICHT SPEZIFIZIERT
Stavroulas, IasonasEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demetriades, GregorisEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Antoniou, PanayiotaEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vouterakos, PanagiotisEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Argyrides, MariosEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liakakou, EleniNational Observatory of Athens, Athens, GreeceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Drinovec, LukaAerosol d.o.o., Ljubljana, Sloveniahttps://orcid.org/0000-0003-0126-692XNICHT SPEZIFIZIERT
Marinou, EleniIPA, DLRhttps://orcid.org/0000-0003-2631-6057NICHT SPEZIFIZIERT
Amiridis, VassilisIAASARSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vrekoussis, MihalisEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, Cyprushttps://orcid.org/0000-0001-8292-8352NICHT SPEZIFIZIERT
Mihalopoulos, NikolaosEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sciare, JeanEnergy Environment and Water Research Center, Cyprus Institute, Nicosia, CyprusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Dezember 2019
Erschienen in:Atmospheric Measurement Techniques (AMT)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.5194/amt-12-6425-2019
Seitenbereich:Seiten 6425-6447
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1867-1381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Absorption measurements, unmanned aerial systems
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Lidar
Hinterlegt von: Marinou, Eleni
Hinterlegt am:27 Jan 2020 10:01
Letzte Änderung:20 Jun 2021 15:53

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