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Enregistrement W3091803507 · doi:10.5194/amt-14-819-2021

Detailed characterization of the CAPS single-scattering albedo monitor (CAPS PMssa) as a field-deployable instrument for measuring aerosol light absorption with the extinction-minus-scattering method

2021· article· en· W3091803507 sur OpenAlexafffund
Robin L. Modini, Joel C. Corbin, Benjamin T. Brem, M. Irwin, Michele Bertó, Rosaria E. Pileci, Prodromos Fetfatzis, Konstantinos Eleftheriadis, Bas Henzing, M. Moerman, Fengshan Liu, Thomas Müller, Martin Gysel‐Beer

Notice bibliographique

RevueAtmospheric measurement techniques · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueAtmospheric chemistry and aerosols
Établissements canadiensNational Research Council Canada
Organismes subventionnairesEuropean Metrology Programme for Innovation and ResearchH2020 European Research CouncilHorizon 2020 Framework ProgrammeNatural Resources CanadaOffice of Energy Research and DevelopmentStaatssekretariat für Bildung, Forschung und InnovationEuropean Research Council
Mots-clésScatteringExtinction (optical mineralogy)Radiative transferOpticsSingle-scattering albedoAbsorption (acoustics)Truncation (statistics)Computational physicsAerosolLight scatteringMolar absorptivityTruncation errorIntegrating spherePhysicsMeteorologyMathematicsStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract. The CAPS PMssa monitor is a recently commercialized instrument designed to measure aerosol single-scattering albedo (SSA) with high accuracy (Onasch et al., 2015). The underlying extinction and scattering coefficient measurements made by the instrument also allow calculation of aerosol absorption coefficients via the extinction-minus-scattering (EMS) method. Care must be taken with EMS measurements due to the occurrence of large subtractive error amplification, especially for the predominantly scattering aerosols that are typically found in the ambient atmosphere. Practically this means that although the CAPS PMssa can measure scattering and extinction coefficients with high accuracy (errors on the order of 1 %–10 %), the corresponding errors in EMS-derived absorption range from ∼10 % to greater than 100 %. Therefore, we examine the individual error sources in detail with the goal of constraining these as tightly as possible. Our main focus is on the correction of the scattered light truncation effect (i.e., accounting for the near-forward and near-backward scattered light that is undetectable by the instrument), which we show to be the main source of underlying error in atmospheric applications. We introduce a new, modular framework for performing the truncation correction calculation that enables the consideration of additional physical processes such as reflection from the instrument's glass sampling tube, which was neglected in an earlier truncation model. We validate the truncation calculations against comprehensive laboratory measurements. It is demonstrated that the process of glass tube reflection must be considered in the truncation calculation, but that uncertainty still remains regarding the effective length of the optical cavity. Another important source of uncertainty is the cross-calibration constant that quantitatively links the scattering coefficient measured by the instrument to its extinction coefficient. We present measurements of this constant over a period of ∼5 months that demonstrate that the uncertainty in this parameter is very well constrained for some instrument units (2 %–3 %) but higher for others. We then use two example field datasets to demonstrate and summarize the potential and the limitations of using the CAPS PMssa for measuring absorption. The first example uses mobile measurements on a highway road to highlight the excellent responsiveness and sensitivity of the instrument, which enables much higher time resolution measurements of relative absorption than is possible with filter-based instruments. The second example from a stationary field site (Cabauw, the Netherlands) demonstrates how truncation-related uncertainties can lead to large biases in EMS-derived absolute absorption coefficients. Nevertheless, we use a subset of fine-mode-dominated aerosols from the dataset to show that under certain conditions and despite the remaining truncation uncertainties, the CAPS PMssa can still provide consistent EMS-derived absorption measurements, even for atmospheric aerosols with high SSA. Finally, we present a detailed list of recommendations for future studies that use the CAPS PMssa to measure absorption with the EMS method. These recommendations could also be followed to obtain accurate measurements (i.e., errors less than 5 %–10 %) of SSA and scattering and extinction coefficients with the instrument.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,215
Écart entre enseignants0,191 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations65
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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