Derivation of aerosol optical properties using ground-based radiation measurements

The knowledge of the optical and microphysical properties of aerosol particles in the atmosphere is relevant in various scientific fields from public health issues to climate modeling. A retrieval method is presented that estimates the single scattering albedo and asymmetry parameter of aerosol particles in regions of high pollution using spectral ground-based radiance and irradiance measurements, radiative transfer simulations, and a priori knowledge of the aerosol optical depth (AOD) derived from sun photometer observations. The used measurement data originated from the Pearl River Delta in China. The results are compared with sun photometer data and show a high agreement for AODs larger than 0.5. For low AODs and for cloudy conditions the method did not work due to the strong sensitivity of the initial parameters.Kenntnisse über optische und mikrophysikalische Eigenschaften von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre werden in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Gebieten benötigt. Diese reichen vom Gesundheitswesen bis hin zur Klimamodellierung. Deswegen wird im Folgenden eine Ableitungsmethode vorgestellt, die die Einfachstreualbedo und Asymmtrieparameter von Aerosolpartikeln bestimmt. Diese Methode wurde dabei für Messungen im Pearl River Delta, China, in denen oft hohe Luftverschmutzungen auftreten, angewandt. Es werden dazu bodengebundene Messungen der spektralen abwärtsgerichteten Strahlungsflussdichte und Strahldichte, gekoppelt mit Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Um die aerosoloptischen Parameter ableiten zu können, wird als zusätzliche Randbedingung die aerosol-optische Dicke (AOD) benötigt. Sonnenphotometermessungen liefern dabei zum einen die AOD und zum anderen die aerosoloptische Eigenschaften, die mit den Ergebnissen der Ableitungsmethode verglichen werden. Dabei wurden für große AOD-Werte (über 0.5) gute Übereinstimmungen zwischen beiden Methoden festgestellt werden. Für AOD-Werte kleiner als 0.5 und bei bewölkten Bedingungen zeigt die Methode große Unsicherheiten, weil die Parameter zu empfindlich auf diese Begebenheiten reagieren