elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Determination of complex refractive indices and optical properties of volcanic ashes in the thermal infrared based on generic petrological compositions

Piontek, Dennis und Hornby, Adrian J. und Voigt, Christiane und Bugliaro Goggia, Luca und Gasteiger, Josef (2021) Determination of complex refractive indices and optical properties of volcanic ashes in the thermal infrared based on generic petrological compositions. Journal of Volcanology and Geothermal Research, Seite 107174. Elsevier. doi: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107174. ISSN 0377-0273.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027321000032

Kurzfassung

The spaceborne detection of volcanic ash clouds at infrared wavelengths helps to avoid regions with enhanced volcanic ash concentrations that pose a threat to aviation. Current volcanic ash data retrievals require detailed information on microphysical properties and the refractive index of volcanic ash, which are highly variable. Uncertainties in the latter currently limit the quality of volcanic ash nowcasts. Here, we introduce a novel method to calculate the complex refractive indices of volcanic ashes at wavelengths from 5 to 15 μm from measurements of their individual components based on generic petrological ash compositions. Thereby the refractive indices for volcanic glasses and bulk volcanic ashes of different chemical compositions are derived. The variability of the latter is mainly influenced by the silica content and the porosity and to a minor degree by the glass-to-crystals ratio. Calculating optical properties exhibits an equally large impact of bulk composition and grain size distribution, whereas particle shape is considered less important for particle sizes of the order 1 μm. Using these optical properties to determine brightness temperature differences between the 11 μm and 12 μm channels we show that the effect of ash composition is non-negligible for modern satellite instruments. Particularly, the dependence of the volcanic ash on the silica content (and to a much smaller extent on the glass-to-crystals ratio) is observable in its refractive index, its optical properties and the brightness temperature difference, indicating that composition might be retrievable to some degree by remote sensing methods.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135760/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Determination of complex refractive indices and optical properties of volcanic ashes in the thermal infrared based on generic petrological compositions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piontek, DennisDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hornby, Adrian J.adrian.hornby (at) min.uni-muenchen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Bugliaro Goggia, LucaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-4793-0101NICHT SPEZIFIZIERT
Gasteiger, Josefjosef.gasteiger (at) univie.ac.atNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Januar 2021
Erschienen in:Journal of Volcanology and Geothermal Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jvolgeores.2021.107174
Seitenbereich:Seite 107174
Verlag:Elsevier
ISSN:0377-0273
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Volcanic Ash, Refractive Index, Optical Properties, Remote Sensing, Thermal Infrared
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Wolkenphysik
Hinterlegt von: Piontek, Dennis
Hinterlegt am:14 Okt 2021 07:53
Letzte Änderung:14 Okt 2021 07:53

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.