Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) Yerleşkesi’nin Boltwood Bulut Sensörü II (BWCS II) ile Bulutluluk Analizi

Abstract

Yer tabanlı astronomik gözlemlerde, gözlemevi ve yerleşkesindeki cihazların doğru çalışması ve verimli bir gözlem sonucu elde edilmesi için nem, rüzgâr, yağış, bulutluluk gibi meteorolojik olaylar büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle gözlemevinin kurulacağı yerleşkenin koşullarının meteorolojik olarak uygun olması gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında, 2011 yılında Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM, Erzurum) tarafından başlatılan ve kurulumu devam etmekte olan Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) yerleşkesinin bulutluluk özelliklerinin belirlenmesi sonrasında kontrolünün devam edilmesi amaçlanmıştır. DAG, faaliyete geçtiğinde 4m çapıyla Türkiye’nin en büyük optik ve ilk kızılötesi teleskobuna sahip olacaktır. DAG’ın bulutluluk durumunun incelenmesi için yerleşkede bulunan Boltwood Bulut Sensör II (BWCS II) meteorolojik cihazından alınan ölçümler kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Öncelikle BWCS II’den elde edilen verinin güvenilirliği için DAG yerleşkesinde bulunan ve Meteoroloji Bölge Müdürlüğü tarafından kalibre edilen Vaisala cihazı kullanılarak ölçümlerin doğruluğu kontrol edilmiştir. Vaisala cihazından alınan ölçümler ile yapılan karşılaştırmalar sonucunda BWCS II’nin sıcaklık, nem ve çiy noktası ölçümlerini doğru yaptığı tespit edilmiştir. Yerleşkenin 2019 ve 2020 yıllarına ait günlük, aylık, mevsimlik ve toplamda yıllık olarak bulutluluk durumu incelenmiştir. BWCS II veriden elde edilen sonuçlara bakıldığında yerleşkenin bulutluluk durumunun yıl içerisinde %58,2 oranında açık olduğu bulunmuştur. Bu değer, BWCS II’nin veri sıklığı ve veri kaybı da dikkate alındığında gözlemler için iyi bir sonuç olduğunu göstermiştir.

Keywords

• Atmosfer
• Boltwood Bulut Sensör II
• bulutluluk
• DAG
• gökyüzü sıcaklığı

Cloudiness Analysis with Boltwood Cloud Sensor II (BWCS II) over Eastern Anatolia Observatory (DAG) Site

Abstract

In ground-based astronomical observations, meteorological events such as humidity, wind, precipitation, and cloudiness are of great importance for the proper operation of the devices in the observatory and to obtain an efficient observation result. Therefore, the site conditions of the observatory should be suitable meteorologically. This study aims to continue the control of the Eastern Anatolia Observatory (DAG) site which was started by the Astrophysics Research and Application Center (ATASAM, Erzurum) in 2011 and continues to be established after determining the cloudiness characteristics. DAG is Turkey’s first infrared and the largest optical telescope with a diameter of 4m. For the cloudiness of the DAG, analyses were made with the measurements taken from the Boltwood Cloud Sensor II (BWCS II) meteorological device located at the site. First of all, for the reliability of the data obtained from BWCS II, the accuracy of the measurements was checked using the Vaisala device, which is located on the DAG site and was calibrated by the Regional Directorate of Meteorology. Vaisala data showed that the BWCS II provides accurate temperature, humidity, and dew point measurements. The daily, monthly, seasonal, and total annual cloudiness of the site for the years 2019 and 2020 was examined. Looking at the results obtained from the BWCS II data, it was seen that the site’s cloudiness was 58.2% clear throughout the year. Considering the data frequency and data loss of BWCS II, showed that there was a good result for the observations.

Keywords

• Atmosphere
• Boltwood Cloud Sensor II
• cloudiness
• DAG
• sky temperature

References

1. P. Berdahl, R. Fromberg, The thermal radiance of clear skies, Solar Energy 29 (4) (1982) 299–314.
2. C. N. Long, J. M. Sabburg, J. Calbó, D. Pagès, Retrieving cloud characteristics from ground-based daytime color all-sky images, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 23 (5) (2006) 633–652.
3. D. Pérez‐Ramírez, R. J. Nemiroff, J. B. Rafert, Nightskylive.net: The night sky live project, Astronomische Nachrichten: Astronomical Notes 325 (6‐8) (2004) 568–570.
4. B. Dürr, R. Philipona, Automatic cloud amount detection by surface longwave downward radiation measurements, Journal of Geophysical Research: Atmospheres 109 (D5) (2004) 9 pages.
5. R. Boers, M. J. De Haij, W. M. F. Wauben, H. K. Baltink, L. H. Van Ulft, M. Savenije, C. N. Long, Optimized fractional cloudiness determination from five ground‐based remote sensing techniques, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115 (D24) (2010) 16 pages.
6. W. X. Zhang, D. R. Lü, Y. L. Chang, A feasibility study of cloud base height remote sensing by simulating ground‐based thermal infrared brightness temperature measurements, Chinese Journal of Geophysics 50 (2) (2007) 339–350.
7. K. Kaba, C. Yeşilyaprak, Validation of CM SAF Cloud Fractional Cover (CFC) Data and Analysis of CM SAF CFC Data for the Eastern Anatolia Observatory (DAG) Site, Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences 7 (3) (2021) 304–318.
8. Atatürk Üniversitesi Astrofizik Araştırma ve Uygulama Merkezi (ATASAM), DAG Özet (2020), https://atasam.atauni.edu.tr/dag/, 10 Mayıs 2023 tarihinde erişildi.

9. Y. Güney, The atmospheric seeing measurements for eastern Anatolia observatory site, Doctoral Dissertation Atatürk University, (2021) Erzurum.
10. Diffraction Limited, Cloud Sensor II User’s Manual (2012), https://diffractionlimited.com/wp-content/uploads/2016/04/Cloud-SensorII-Users-Manual.pdf, 10 Mayıs 2023 tarihinde erişildi.
11. Y.-H. Bae, J. H. Jo, H.-S. Yim, Y.-S. Park, S.-Y. Park, H. K. Moon, Y.-J. Choi, H.-J. Jang, D.-G. Roh, J. Choi, M. Park, S. Cho, M.-J. Kim, E.-J. Choi, J.-H. Park, Correlation Between the “seeing FWHM” of Satellite Optical Observations and Meteorological Data at the OWL-Net Station, Mongolia Journal of Astronomy and Space Sciences 33 (2) (2016) 137–146.
12. A. Gwynne, Cloud detection system for the Mt Kent observatory, Bachelor’s Thesis University of Southern Queensland (2005) Toowoomba.
13. R. Sloan, J. H. Shaw, D. Williams, Infrared emission spectrum of the atmosphere, Journal of the Optical Society of America 45 (6) (1955) 455–460.
14. L. Adelard, F. Pignolet-Tardan, T. Mara, P. Lauret, F. Garde, H. Boyer, Sky temperature modelisation and applications in building simulation, Renewable Energy 15 (1-4) (1998) 4188–430.
15. O. Gliah, B. Kruczek, S. G. Etemad, J. Thibault, The effective sky temperature: an enigmatic concept, Heat and Mass Transfer 47 (9) (2011) 1171–1180.
16. R. Tang, Y. Etzion, I. A. Meir, Estimates of clear night sky emissivity in the Negev Highlands, Israel, Energy Conversion and Management 45 (11-12) (2004) 1831–1843.
17. M. C. B. Ashley, J. S. Jurcevic, A cloud detector for automated telescopes, Publications of the Astronomical Society of Australia 9 (2) (1991) 334–335.
18. R. Clay, Cloud monitoring for large cosmic ray sites, in: D. Kieda, M. Salamon, B. Dingus (Eds.), 26th International Cosmic Ray Conference (ICRC26), Salt Lake City, Utah, 1999, p. 421.
19. D. J. Buckley, M. C. Dorrington, P. J. Edwards, T. J. L. McComb, S. P. Tummey, K. E. Turver, Measurement of sky clarity using MIR radiometers as an adjunct to atmospheric Čerenkov radiation measurements, Experimental Astronomy 9 (4) (1999) 237–249.