Characterization of atmospheric aerosols across Canada from a ground‐based sunphotometer network: AEROCAN

Abstract

Ground‐based sunphotometry measurements acquired under clear sky conditions can be used to investigate atmospheric aerosol optical properties. Such measurements are not only important in their own right as a technique for monitoring generic aerosol dynamics, but also represent a direct means of evaluating the contribution of aerosol induced radiative forcing in the modelling of climate change. In this paper we analyze derived aerosol optical properties using datasets from the Canadian AEROCAN (AERosol CANada) sunphotometer network.

The AEROCAN network currently includes eight sunphotometers distributed across Canada at sites chosen in order to obtain a diverse sampling of continental, maritime and arctic aerosols. Some of these sites have been operational since 1993 as part of the Boreal Ecosystem‐Atmosphere Study (BOREAS). These instruments permit standard and automatic multi‐wavelength measurements of solar extinction radiance centred on the solar disk as well as sky radiance scans off the solar disk. These data yields aerosol optical depth, the Ångström exponent, aerosol particle volume size distribution, refractive index, column‐averaged single scattering albedo, and precipitable water vapour content.

Spatial and temporal trends of these parameters as well as observed inter‐correlations are discussed. The results demonstrate the utility and significance of these types of measurements and illustrate the potential applications of networked sunphotometry data.

Résumé

La radiométrie solaire au sol par temps de ciel clair peut être utilisée pour étudier les propriétés optiques des aérosols atmosphériques. Par essence, de telles mesures sont importantes pour surveiller la dynamique des masses d'aérosols mais elles représentent aussi un moyen direct de réduire l'incertitude due au forçage radiatif induit par ces aérosols dans les modèles climatiques. Dans cet article, nous analysons les propriétés optiques des aérosols en utilisant une base de données du réseau de photomètres solaires canadien AEROCAN (AERosol CANada).

Le réseau AEROCAN comprend actuellement huit photomètres répartis à travers le Canada sur des sites choisis afin d'obtenir un prélèvement des divers types d'aérosols: continental, maritime et arctique. Certains de ces sites sont opérationnels depuis 1993 dans le cadre de la campagne de mesure “Boreal Ecosystem‐Atmosphere Study” (BOREAS). Ces instruments prennent des mesures standard et automatique de l'atténuation du rayonnement solaire direct à des longueurs d'onde discrètes et ont la capacité de réaliser un balayage angulaire autour du disque solaire pour mesurer la luminance du ciel. De telles mesures permettent de déterminer l'épaisseur optique des aérosols, le coefficient d'Ångström, la distribution volumique en tailles des aérosols, l'indice de réfraction, l'albédo de diffusion simple et le contenu de vapeur d'eau de l'atmosphère intégrés sur toute la colonne atmosphérique.

Les variations spatiale et temporelle de ces paramètres ainsi que des corrélations sont discutées dans cet article. Les observations montrent l'utilité d'un tel réseau en dépit des difficultés techniques inhérentes à l'acquisition automatique des données, à la transmission de données par satellite et à la rigueur du climat canadien.

Notes

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