Atmospheric aerosol characterization using lidar power profile & uprm lidar development

Abstract

This work presents the implementation of a multi-wavelength Lidar system at the UPRM (University of Puerto Rico at Mayagüez) located at the western region of the island of Puerto Rico. The UPRM-Lidar system is situated close to the coastal region where sea-salt particles and mountains play an important role in cloud formation. Remote measurements with this system provide vertical and horizontal remote sensing information of backscatter and extinction coefficient of aerosol, cirrus clouds, upper troposphere, PBL (Planetary Boundary Layer), and other events such as: Saharan dust, smoke, volcano haze, etc. The UPRM-Lidar system is based on the laser transmission wavelengths of 355, 532, and 1064nm and the detection of elastic backscatter light (same wavelengths). Profiles of backscatter and extinction coefficients of aerosols and clouds at different heights are obtained using algorithms developed in this research to determine the aerosols size distributions, particle matter concentrations, air quality indices, and others.

Este trabajo tiene como objetivo la implementación de un sistema de Lidar de múltiples largos de ondas (UPRM-Lidar) en la UPRM (Universidad de Puerto Rico en Mayagüez) localizado en la región oeste de la isla de PR (Puerto Rico) (18012’4N, 67008’24W, y una elevación de 13m sobre el nivel del mar). El sistema de UPRM-Lidar se encuentra situado cerca de la región costera, donde las partículas de sal y montañas juegan un papel importante en la formación de nubes. Mediciones remotas de este sistema proveen información vertical y horizontal de los coeficientes de extinción y de retrodispersión (backscatter) de aerosoles, nubes cirrus, parte alta de la tropósfera, PBL, y otros eventos como los son: polvo del desierto de Sahara, humo, etc. El sistema de UPRM-Lidar está basado en un láser que transmite los largos de onda de 355, 532 y 1064nm y que detecta la luz elástica reflejada por la atmósfera a los mismos tres largos de onda transmitidos. Perfiles de los coeficientes de extinción y de retrodispersión de los aerosoles y nubes en diferentes alturas son obtenidas utilizando algoritmos desarrollados en esta investigación para determinar las distribuciones de los tamaños de los aerosoles, concentraciones de partículas y el índice de la calidad del aire, entre otros.