DezvoltareaDezvoltarea teledetectieiteledetectiei laser in Romanialaser in RomaniaProiecteProiecte de de dezvoltaredezvoltare intensivaintensiva: : 

EXISTEXIST sisi DELICEDELICEEXIST EXIST sisi DELICEDELICEDr. Dr. FizFiz. . DoinaDoina NicolaeNicolae

InstitutulInstitutul National de CNational de C‐‐D D pentrupentru OptoelectronicaOptoelectronicaDELICE 2nd Stakeholders meeting

De ce teledetectie optica?De ce teledetectie optica?

• Modelele au nevoie de multi parametri – date masurate pentru a:Modelele au nevoie de multi parametri  date masurate pentru a:– Verifica– Valida– ImbunatatiImbunatati

• Avantajele tehnicilor optice:– Lumina poate “vedea” particule micronice (teoria difractiei)– Viteza luminii – raspuns in timp real– Viteza luminii – raspuns in timp real– Interactia luminii cu constituentii atmosferici – multe fenomene utile 

(specifice tipului de constituent)• Clasificarea tehnicilor opticeClasificarea tehnicilor optice

– Pasive (imagistica satelitara, radiometre …) – folosesc sursele naturale de lumina

– Active (nefelometre, LIDAR, DOAS …) – folosesc surse artificiale de ( , , )lumina

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Clasificarea metodelorClasificarea metodelor

TELEDETECTIA PASIVATELEDETECTIA PASIVA TELEDETECTIA ACTIVATELEDETECTIA ACTIVATELEDETECTIA PASIVATELEDETECTIA PASIVA• Imagistica satelitara– Mediul urban, marin si

t ti

TELEDETECTIA ACTIVATELEDETECTIA ACTIVA• Teledetectia laser 

(LIDAR)vegetatie

– Centrale nucleare siaplicatii seismice

– Atmosfera• Climatologie• Calitatea aerului

d fAerosoli – Ape de suprafata• Distributia de clorofila• Poluare cu produsepetroliere

Aerosoli

petroliere• Materie organica dizolvata

– Vegetatie

DELICE 2nd Stakeholders meeting

LIDAR – avantaje si dezavantajej j

•• AvantajeAvantaje:: •• DezavantajeDezavantaje::jj–– Profile Profile → → structurastructuraverticalaverticala→ → straturistraturiTiTi l→l→ di idi i

jj–– InstrumenteInstrumente scumpescumpe sisisofisticatesofisticateProceduriProceduri complicate decomplicate de–– TimpTimp real → real → dinamicadinamica

–– SpecificitateSpecificitate la tip de la tip de compuscompus→ → proprietatiproprietati

–– ProceduriProceduri complicate de complicate de procesareprocesare a a datelordatelor

–– NecesitaNecesita informatiiinformatiillopticeoptice sisi microfizicemicrofizice ale ale 

compusilorcompusilor–– DistantaDistanta de de sondaresondare

complementarecomplementare–– De De obiceiobicei nu nu furnizeazafurnizeazainformatiiinformatii despredespre

mare, mare, senzitivitatesenzitivitate maremarepp

compozitiacompozitia chimicachimica

DELICE 2nd Stakeholders meeting

LIDAR – tipuri si aplicatiiLIDAR  tipuri si aplicatii

• LIDAR de retroimprastiere elasticaLIDAR de retroimprastiere elastica– Fenomen util: imprastiere elastica (Mie = pe aerosoli; Rayleigh = pe molecule)– Parametri: altitudinea straturilor, coeficientii optici ai aerosolilor

• LIDAR de retroimprastiere Raman– Fenomen util: imprastiere inelastica Raman (pe molecule)– Parametri: densitatea moleculelor

• LIDAR multi‐canalFenomen util: imprastiere elastica (Mie+Rayleigh)+ inelastica (Raman)– Fenomen util: imprastiere elastica (Mie+Rayleigh)+ inelastica (Raman)

– Parametri: altitudinea straturilor, coeficienti optici si microfizici ai aerosolilor• LIDAR DIAL

– Fenomen util: absortia diferentiala + imprastierea elasticap– Parametri: concentratia unui anumit gaz (ozon, dioxid de carbon etc.)

• LIDAR DOPPLER– Fenomen util: largirea Doppler datorata miscarii moleculelor

P i i i di i l i– Parametri: viteza si directia vantului

DELICE 2nd Stakeholders meeting

“ROMANIA NU VA AVEA NICIODATA2004: de la teoria imprastierii ... (ILRC 2004, Matera)

ROMANIA NU VA AVEA NICIODATAUN SISTEM LIDAR”

DELICE 2nd Stakeholders meeting

InceputuriInceputuri• 2004: EUREKA‐LAPMI ‐

l l dprimul sistem lidarfunctional din Romania

• 2005: primele articoletii tifistiintifice

• 2005: membru EARLINET– European Aerosol Research 

LIdar NET orkLIdar NETwork• 2006: prima teza de 

doctorat pe tematica LIDAR din Romaniadin Romania– Tehnici Lidar pentru

caracterizarea aerosolilor din atmosfera joasa, DoinaNi lNicolae

DELICE 2nd Stakeholders meeting

InceputuriInceputuri• 2006: primele investitii in 

laboratorul de teledetectie laserlaboratorul de teledetectie laser– mini‐lidar pentru campanii– lidar de fluorescenta pentru apa– autolaborator– linie de analizoare in situ compusi

gazosi– statie meteorologica

• 2007: partener asociat EARLINET‐pASOS– integrarea statiilor lidar pentru

studiul aerosolului si omogenizareaprocedurilor de masurare, 

d t l i tprocesare a datelor si raportare, precum si elaborarea unei baze de date comune

DELICE 2nd Stakeholders meeting

EXISTEXIST• Proiect PNCDI2‐Capacitati: Extinderea infrastructurii de C‐D pentru

t dii d di i t l d t tistudii de mediu prin teledetectie• Buget: 2mil lei• Durata: Sep. 2007‐Sep. 2009

b• Obiective:– Dezvoltarea infrastructurii de cercetare

• lidar multicanal• lidar ozonlidar ozon• echipamente in situ complementare: contor optic de particule, nefelometru

– Extinderea sferei de aplicatii• determinari CANTITATIVE ale parametrilor optici ai aerosolilor (profile)

d d f ( f l )• determinarea concentratiei de ozon troposferic (profile)• studii de variabilitate a concentratiilor la sol

– Cresterea vizibilitatii• participari la conferinte internationalep p• diseminare prin mijloace electronice

DELICE 2nd Stakeholders meeting

EXISTEXIST

DELICE 2nd Stakeholders meeting

“ROMANIA NU VA AJUNGE NICIODATA2008: sistemele lidar nu sunt “push button”

LA NIVELUL DE EXPERTIZA DIN EUROPA”

DELICE 2nd Stakeholders meeting

DELICEDELICE• Necesitatea:

l ( l b d )– personal instruit (in laboratoare din strainatate),– echipamente validate (comparare directa cu sisteme de referinta sau prin aplicarea

unor teste speciale concepute de EARLINET)– laboratoare complexe pentru masurarea unor parametrii atmosferici complementari

• Oportunitatea: FP7 REGPOT‐2008‐1: DEveloping the emerging research potential of romanian LIdar CEntre

• Buget: 0.948mil EUR• Durata: Feb 2009 Feb 2012• Durata: Feb. 2009‐Feb. 2012• Obiective:

– Twinning si schimb de experienta• 3 tematici, 3 parteneri europeni: lidar (NTUA), AMS (Univ. Lille), optica atmosferei (IfT)

– Dezvoltarea infrastructurii• upgrade (lidar: calibrarea depolarizarii)• noi achizitii (AMS: compozitia aerosolilor; SODAR + MWR = profile meteo)

– Recrutarea de personalp– Intarirea colaborarilor– Promovare

DELICE 2nd Stakeholders meeting

DELICEDELICE

DELICE 2nd Stakeholders meeting

5 sisteme LIDAR5 sisteme LIDAR

–– LISALISA: lidar de retroimprastiere elastica cu 2 lungimi de unda (IR si VIS) → altitudineaaltitudinea straturilorstraturilor de de aerosoliaerosoli sisi a a norilornorilornorilornorilor

–– MILIMILI: lidar de depolarizare cu scanare (UV) → altitudineaaltitudineastraturilorstraturilor de de aerosoliaerosoli sisi forma forma particulelorparticulelorRALIRALI: lidar Raman multi canal cu 6 lungimi de unda (1 IR 2–– RALIRALI: lidar Raman multi‐canal cu 6 lungimi de unda (1 IR, 2 VIS, 3 UV) → altitudineaaltitudinea straturilorstraturilor de de aerosoliaerosoli sisicaracteristicilecaracteristicile acestoraacestora (optice si microfizice)

–– FLUORESFLUORES: lidar de fluorescenta→ peliculepelicule de petrolde petrol–– FLUORESFLUORES: lidar de fluorescenta→ peliculepelicule de petrol, de petrol, clorofilaclorofila, , materiematerie organicaorganica dizolvatadizolvata

–– OLIOLI: lidar dial pentru ozon→ concentratiaconcentratia de de ozonozontroposferictroposferictroposferictroposferic

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Aplicatii• Detectia straturilor de aerosol si norilor (altitudini• Detectia straturilor de aerosol si norilor (altitudini, dinamica) 

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Aplicatii• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: praf• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: praf

mineral din Sahara

MASURAREPROGNOZA CARACTERIZARE

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Aplicatii• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: cenusa• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: cenusa

vulcanica din Islanda

PROGNOZA MASURARE CARACTERIZARE

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Aplicatii• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: incendii• Identificarea sursei probabile si clasei de aerosol: incendii

de padure

MASURAREPROGNOZA CARACTERIZARE

DELICE 2nd Stakeholders meeting

AplicatiiCl ifi i i fi i lil• Clasificarea si microfizica aerosolilor

DELICE 2nd Stakeholders meeting

Altitudinea, grosimea si densitatea Dimensiunea particulelor si concentratiastraturilor

Capacitatea de a absorbi luminaCapacitatea de a reflecta lumina

DELICE 2nd Stakeholders meeting

ConcluziiConcluzii

• Desi inceputurile au fost ezitante si modeste investitia in oameni siDesi inceputurile au fost ezitante si modeste, investitia in oameni siechipamente a impulsionat progresul rapid

• Factor semnificativ: colaborarea internationala (EARLINET, AERONET)– participarea la workshopuri, conferinte

l– activitati in comitete internationale– un continuu examen

• Factor determinant: finantarea– viziune generala adaptata la oportunitativiziune generala, adaptata la oportunitati– fonduri obtinute prin competitie – efort si expertiza in scrierea si

managementul proiectelor– nesiguranta si discontinuitati

sinergia fondurilor– sinergia fondurilor• Proiecte precum EXIST si DELICE au contribuit masiv la dezvoltarea

centrului de cercetari lidar de la MagureleDAR

• Pentru Romania, acesta nu este decat un punct in SE tarii

DELICE 2nd Stakeholders meeting