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अंतरिक्ष एवं वायुमंडलीय विज्ञान प्रयोगशाला
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प्रकाशिक ऐरोनॉमी प्रयोगशाला में विकसित अत्याधुनिक उपकरणों का उपयोग करके किए गए शोध का केंद्रबिंदु दिन और रात दोनों स्थितियों में ऊपरी वायुमंडलीय तरंग गतिकी के प्रभावों को समझना, लक्षण वर्णित और मात्रा निर्धारित करना है। हम कई प्रकाशिक उपकरणों का निर्माण करते हैं और उन्हें देश में विभिन्न स्थानों पर कमीशन करते हैं ताकि आयनमंडल-तापमंडल-मध्यमंडल अन्योन्यक्रिया की एक व्यापक तस्वीर प्राप्त हो सके। इस प्रयोगशाला में निर्मित उपकरणों को वर्तमान में पीआरएल मुख्य परिसर, थलतेज और गुरुशिखर में पीआरएल के परिसरों और जवाहरलाल नेहरू प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, हैदराबाद में स्थापित किया गया है।
1. MISE (मल्टीवेवलेंथ इमेजिंग स्पेक्ट्रोग्राफ यूजिंग एशेल ग्रेटिंग) (पल्लमराजू और अन्य, 2013): MISE एक हाई स्पेक्ट्रल रिजोल्यूशन, बड़ा फील्ड-ऑफ-व्यू (FOV; 140 डिग्री) इंस्ट्रूमेंट है जो मल्टीवेवलेंथ (OI 557.7, 630.0, और 777.4 nm) पर फीके दिनचमक उत्सर्जन को पुनः प्राप्त करने में सक्षम है जोकि मजबूत सौर बिखरी हुई पृष्ठभूमि सातत्य में दफन हैं। यह अनूठा उपकरण 2010 में हैदराबाद, भारत (भूमध्यरेखीय आयनीकरण विसंगति, ईआईए के गर्त और शिखर के बीच का स्थान) से चालू किया गया है। इसी तरह का एक अन्य स्पेक्ट्रोग्राफ 2019 में अहमदाबाद (ईआईए के शिखर के नीचे एक स्थान) से संचालन के लिए कमीशन किया गया है।
2. NIRIS (इन्फ्रारेड इमेजिंग स्पेक्ट्रोग्राफ के पास) (सिंह और पल्लमराजू, 2017): NIRIS एक बड़ा FOV (80 डिग्री) ग्रेटिंग स्पेक्ट्रोग्राफ है जो 823 - 894 nm क्षेत्र में स्पेक्ट्रा उत्पन्न करता है और इसे गुरुशिखर, माउंट आबू, भारत में 2013 से प्रकाशिकएरोनॉमी ऑब्जर्वेटरी से कमीशन किया गया है। NIRIS का उपयोग रात के मेसोस्फेरिक OH और O2 उत्सर्जन तीव्रता और उनके संबंधित तापमान को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
3. HiTIES (हाई थ्रूपुट इमेजिंग एशेल स्पेक्ट्रोग्राफ, चक्रवर्ती, 2000): HiTIES थर्मोस्फेरिक इंटरेस्ट के मल्टीपल वेवलेंथ पर नाइटटाइम स्पेक्ट्रा देता है, जो OI 557.7 nm और OI 630.0 nm हैं। HiTIES 2013 से माउंट आबू, गुरुशिखर, भारत में काम कर रहा है।
4. सीएमएपी (सीसीडी-आधारित मल्टी-वेवलेंथ वायुचमक फोटोमीटर, फड़के और अन्य., 2014): सीएमएपी व्यू फोटोमीटर का एक संकीर्ण क्षेत्र है जो मेसोस्फीयर से थर्मोस्फीयर तक फैले कई तरंग दैर्ध्य पर नाइटग्लो उत्सर्जन तीव्रता प्रदान करता है। उत्सर्जन Na 589.0 nm, OI 557.7 nm, OI 630.0 nm, OI 777.4 nm है। सीएमएपी 2013 से गुरुशिखर, माउंट आबू, भारत से संचालन में है।
5.सीपीएमटी (मेसोस्फेरिक तापमान के लिए सीसीडी-आधारित फोटोमीटर): मेसोस्फेरिक तापमान (सीपीएमटी) के लिए सीसीडी-आधारित फोटोमीटर OH और O2 उत्सर्जन के अनुरूप मेसोस्फेरिक तापमान के फोकस्ड अध्ययन के लिए 5-फिल्टर फोटोमीटर है।
6. PAIRS (पीआरएल वायुचमक इन्फ्रारेड स्पेक्टरोग्राफ): PAIRS कई तरंग दैर्ध्य पर रात के समय के स्पेक्ट्रा का उत्पादन करता है।
7. डीपीएस (डिजिसोंडे पोर्टेबल साउंडर): आयनमंडलीय अध्ययन के लिए हम एक डिजीसोंडे का उपयोग करते हैं जिसमें विभिन्न आवृत्तियों (1 - 12 मेगाहर्ट्ज) की रेडियो तरंगें ऊपर की ओर भेजी जाती हैं और उनकी प्रतिध्वनि की निगरानी की जाती है जो आयनमंडल की ऊंचाई और प्लाज्मा घनत्व के बारे में उसमें जानकारी देती है। 2013 से पीआरएल के थलतेज परिसर से एक डिजीसोंडे (डीपीएस-4डी) का संचालन किया जा रहा है।
8. ADIC (ऑटोमेटेड डिजिटल इमेजिंग कैमरा, सिंह और अन्य, 2012) को 15 जनवरी 2010 के आंशिक सूर्य ग्रहण के दौरान थुंबा, भारत से छोड़े गए रॉकेट वेपर क्लाउड के 4 स्थानों से एक साथ फोटोग्राफी करने के लिए विकसित किया गया है।
9. यूवीआईएस (अल्ट्रावाइलिट इमेजिंग स्पेक्ट्रोग्राफ, पल्लमराजू और अन्य, 2014): मेसोस्फीयर निचले थर्मोस्फीयर क्षेत्र में पहली दिन की लहर विशेषताओं को मापने के लिए यूवीआईएस को 8 मार्च 2010 को भारत में नेशनल बैलून फैसिलिटी, टीआईएफआर, हैदराबाद से एक गुब्बारे पर उड़ाया गया था। ज्यादातर परावर्तक प्रकाशिकउपकरणों का उपयोग करते हुए, यूवीआईएस को MgII 280.0 nm और OI 297.2 nm तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जन तीव्रता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जो 85-110 किमी की ऊंचाई सीमा में उत्पन्न होता है। इसमें 297.2 nm पर वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन 0.2 nm के साथ 80 डिग्री का FOV है
इस प्रयोगशाला में विकसित तकनीकों का उपयोग करके किए गए अन्वेषणों से प्राप्त नए परिणामों/अंतर्दृष्टियों के नमूने।
- OI 630.0 nm दिन की रोशनी पर सौर प्रवाह का प्रभुत्व (पल्लमराजू और अन्य, 2010)
- वायुमंडल का लंबवत युग्मन सौर गतिविधि पर निर्भर है(लस्कर और अन्य, 2013 ; 2014; 2015 )
- एसएसडब्ल्यू कार्यक्रमों के दौरान एमएलटी में मेरिडियनल परिसंचरण स्थापित किया गया है (लस्कर और पल्लमराजू, 2014)
- डबल कूबड़ वाली संरचना एसएसडब्ल्यू घटनाओं के दौरान मेसोस्फेरिक तापमान बनते हैं (सिंह और पल्लमराजू, 2015)
- दिन के समय ऊपरी वायुमंडल में पहले 3डी जीडब्ल्यू विशेषताओं को प्राप्त किया गया (पल्लमराजू और अन्य, 2016)
- दिन के उजाले के दैनिक व्यवहार पर सौर गतिविधि निर्भरता (करन और अन्य, 2016)
- ऊपरी वायुमंडल में क्षोभमंडलीय संवेदी गतिविधियों के युग्मन के लिए अस्तित्व के लिए प्राप्त साक्ष्य (सिंह और पल्लमराजू, 2016)
- छोटी स्थानिक दूरी पर ऊपरी वायुमंडलीय प्रक्रियाओं में अनुदैर्ध्य अंतर का अस्तित्व (करन और पल्लमराजू और अन्य, 2017) मेसोस्फेरिक वायुप्रकाश उत्सर्जन परिवर्तनशीलता सौर गतिविधि पर निर्भर करती है (सिंह और पल्लमराजू, 2017)
- मेसोस्फेरिक वायुप्रकाश उत्सर्जन परिवर्तनशीलता सौर गतिविधि पर निर्भर करती है (सिंह और पल्लमराजू, 2017)
- मेसोस्फेरिक तापमान व्युत्क्रमों की विषम घटना का कारण स्वस्थानी रासायनिक ताप पाया जाता है (सिंह और पल्लमराजू, 2018)
- निम्न-अक्षांश पर प्राप्त दिन के समय थर्मोस्फेरिक तरंग गतिकी पर भू-चुंबकीय तूफान के प्रभाव(करन और पल्लमराजू, 2018)
- डिजीसोंडे के रेडियो ध्वनि मापन का उपयोग करके तटस्थ गुरुत्वाकर्षण तरंग विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए एक नई विधि विकसित की गई (मंडल और अन्य, 2019)
- आयनोस्फेरिक इक्वेटोरियल वर्टिकल ड्रिफ्ट का निर्धारण करने की एक अप्रत्यक्ष विधि दिन के समय जमीन पर आधारित प्रकाशिक दिनचमक उत्सर्जन उपाय का उपयोग करके प्राप्त की गई है। (करन और पल्लमराजू, 2019)
सौर और अंतर्ग्रहीय विक्षोभ जिसमें इंटरप्लेनेटरी कोरोनल मास इजेक्शन (ICME), को-रोटेशन इंटरेक्शन रीजन (सीआईआर), सोलर फ्लेयर्स, सोलर एनर्जेटिक पार्टिकल्स (एसईपी) आदि शामिल हैं, पृथ्वी मैग्नेटोस्फीयर-आयनोस्फीयर-थर्मोस्फीयर सिस्टम को परेशान करते हैं। समूह का वैज्ञानिक उद्देश्य इन प्रभावों को समझना और मापना है और इनकी तुलना शांत परिस्थितियों से करना है।
a. नैरो स्पेक्ट्रल बैंड, नैरो फील्ड-ऑफ-व्यू वायुचमक फोटोमीटर: उपकरणों का यह वर्ग आयनोस्फेरिक विद्युत क्षेत्र के संकेतों की पहचान कर सकता है और भू-चुंबकीय तूफान और मैगेटोस्फेरिक सबस्टॉर्म जैसे अंतरिक्ष मौसम की घटनाओं से जुड़े विद्युत घनत्व गड़बड़ी की तरंग दैर्ध्य OI 630 nm और 777.4 nm में रात के समय थर्मोस्फेरिक वायुचमक उत्सर्जन का अवलोकन कर सकता है। वर्णक्रमीय बैंडविड्थ को सीमित करके और देखने के क्षेत्र को सीमित करके पृष्ठभूमि में दबे हुए वायुचमक की तीव्रता में छोटे बदलावों को सामने लाकर उपकरण शोर अनुपात (एसएनआर) के संकेत को बढ़ाने में सक्षम है। इस दर्शन को अब ऑन-बोर्ड भारतीय उपग्रहों में अंतरिक्ष-जनित मापन के लिए अपनाया जा रहा है।
b. GPS/GNSS/IRNSS रिसीवर आधारित कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री (TEC) माप: कम अक्षांश क्षेत्र पर आयनमंडल रेडियो सिंटिलेशन के मामले में सबसे अतिसंवेदनशील क्षेत्रों में से एक है। इसलिए, अलग-अलग अंतरिक्ष मौसम स्थितियों के अनुरूप आयनमंडलीय टीईसी की प्रतिक्रिया की जांच करना महत्वपूर्ण है। इस उद्देश्य को ध्यान में रखते हुए, तीन रिसीवर इस क्षेत्र में जीपीएस, जीएनएसएस और आईआरएनएसएस उपग्रह प्रसारण का उपयोग कई आवृत्तियों (एल1, एल5, एस बैंड आदि) पर टीईसी को मापते हैं और प्रयोगशाला में चौबीसों घंटे चालू रहते हैं।
c. लैंगमुइर जांच: प्रयोगशाला ऑन-बोर्ड रॉकेट और उपग्रहों में अंतरिक्ष प्लाज्मा मापन के लिए लैंगमुइर जांच के डिजाइन और निर्माण में भी लगी हुई है। इस वर्ग की लैंगमुइर जांच की विशेषता इलेक्ट्रॉन घनत्व गड़बड़ी में छोटे बदलावों को पकड़ने की क्षमता है, जिससे समूह आयनमंडल में विभिन्न प्लाज्मा अनियमितता प्रक्रियाओं को संबोधित करने में सक्षम हो जाता है।
हाल के दिनों में कुछ महत्वपूर्ण परिणामों में शामिल हैं
- थर्मोस्फेरिक वायुचमक उत्सर्जन मापन का उपयोग करके अंतरिक्ष मौसम प्रक्रियाओं के साक्ष्य और लक्षण वर्णन
- कम अक्षांश आयनमंडलीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर तूफानों और उप-तूफान की भूमिका की पहचान और परिमाणीकरण
- सौर पवन-चुंबकीय-आयनमंडल प्रणाली पर ICME, सीआईआर आदि का प्रभाव।
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दोहरी तरंग दैर्ध्य दोहरी ध्रुवीकरण लिडार
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प्रमुख उपकरण विवरण: 1. मल्टी वेवलेंथ सन फोटोमीटर 2. पाइरानोमीटर 3. पाइरेजोमीटर 4. पाइरेलियोमीटर
प्रमुख उपकरण विवरण: 1. मल्टीवेवलेंथ एथलोमीटर 2. सिंगल पार्टिकल सूट फोटोमीटर - एसपी2 3. मल्टीवेवलेंथ नेफेलोमीटर 4. एरोसोल साइज स्पेक्ट्रोमीटर 5. एरोसोल केमिकल स्पेशिएशन मॉनिटर – एसीएसएम
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VOC कार्बनिक यौगिक होते हैं जो आसानी से वाष्पित हो जाते हैं और साधारण (परिवेश) तापमान पर वायुमंडल में प्रवेश कर जाते हैं। वे असंख्य और हर जगह हैं (लेकिन ट्रेस स्तर पर; वॉल्यूम प्रति ट्रिलियन/बिलियन भाग)। पृथ्वी के वायुमंडल में पाए जाने वाले VOCs के महत्वपूर्ण वर्ग अल्केन्स, अल्कीन्स, अल्काइन्स, एल्डिहाइड, केटोन्स, अल्कोहल, एरोमैटिक्स आदि हैं। तेज़ प्रतिक्रिया हाइड्रॉक्सिल (OH) रेडिकल्स (वायुमंडल के डिटर्जेंट के रूप में जाना जाता है) के कारण VOCs अल्पकालिक हैं।VOC वायुमंडल में ओजोन (O) [खराब ओजोन] और एरोसोल के पूर्ववर्ती हैं। VOC क्षोभमंडल की ऑक्सीकरण क्षमता को नियंत्रित करते हैं और ग्रीनहाउस गैसों (GHGs) के जीवनकाल को बढ़ा सकते हैं। बेंजीन टोल्यूनि जैसे कुछ VOC जीवन के लिए हानिकारक हैं! वायुमंडलीय VOCs डेटा का उपयोग उत्सर्जन, परिवहन, फोटो-ऑक्सीकरण, प्रदूषण, जलवायु, पर्यावरण का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
(1) प्रोटॉन ट्रांसफर रिएक्शन टाइम ऑफ फ्लाइट- मास स्पेक्ट्रोमेट्री (PTR-TOF-MS)
PTR-TOF-MS तकनीक का उपयोग वायुमंडल में मौजूद विभिन्न VOC यौगिकों के मापन के लिए किया जाता है। इस उपकरण में तीन मुख्य भाग होते हैं: आयन स्रोत, पीटीआर ड्रिफ्ट ट्यूब और डिटेक्टर सिस्टम। PTR-TOF-MS में, VOC अणु हाइड्रोनियम आयन (H) से प्रोटॉन (H) के स्थानांतरण के कारण गैसीय चरण में आयनित होते हैं। प्रोटॉन ट्रांसफर रिएक्शन इसलिए VOCs के लिए होता है जिसमें पानी HO (691 kJ/mol) की तुलना में उच्च प्रोटॉन एफ़िनिटी (PA) होती है। प्रोटॉन के स्थानांतरण द्वारा VOC आयनीकरण की इस प्रक्रिया को मृदु आयनीकरण के रूप में भी जाना जाता है। यह VOCs को आयनित करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है क्योंकि यह VOC सांद्रता की पहचान और सटीक परिमाणीकरण के लिए आवश्यक बड़े विखंडन से बचता है। उड़ान का समय (टीओएफ) द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर आयनों को उनके द्रव्यमान से चार्ज अनुपात (एम/जेड) के अनुसार अलग करता है। PTR-TOF-MS कम समय में कई VOCs का मास स्पेक्ट्रा प्रदान करता है। पीटीआर-टीओएफ एक बहुत ही संवेदनशील तकनीक है और इसका उपयोग हवा में ट्रेस गैसों (पीपीटी-पीपीबी स्तरों) के मापन के लिए किया जाता है और उच्च समय विभेदन डेटा प्रदान करता है। यह फ्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर (PTR-TOF-MS) सिस्टम का भारत का पहला प्रोटॉन ट्रांसफर रिएक्शन टाइम है।
(2) थर्मल डिसोर्पशन-गैस क्रोमैटोग्राफी-फ्लेम आयनाइजेशन डिटेक्टर/मास स्पेक्ट्रोमीटर डिटेक्टर (टीडी-जीसी-एफआईडी/एमएसडी)
गैस क्रोमैटोग्राफी (जीसी) तकनीक को पारंपरिक उपकरणों में से एक माना जाता है और इसका व्यापक रूप से कई के मापन के लिए वायुमंडल में मौजूद ट्रेस गैसों (पीपीटीवी जितनी कम) का उपयोग किया जाता है। जीसी में, हम लगभग 60 मीटर लंबाई के केशिका स्तंभ का उपयोग करते हैं जिसमें स्तंभ में उनके सोखने के आधार पर NMHCs का पृथक्करण होता है। बाद में, यौगिक अलग से कॉलम में उनके प्रतिधारण समय के आधार पर डिटेक्टर सिस्टम में प्रवेश करते हैं। पीआरएल में, जीसी-एफआईडी/एमएसडी प्रणाली जो कि टीडी के साथ मिलकर गैर-मीथेन हाइड्रोकार्बन (nmएचसी) के रूप में ज्ञात VOC के एक वर्ग के विश्लेषण के लिए उपयोग की जाती है, जिसके लिए पीटीआर-टीओएफ-एमएस आधारित मापन संभव नहीं है। टीडी में, हवा में मौजूद nmएचसी की पूर्व-सांद्रता के लिए ओजोन प्रीकर्सर का उपयोग किया गया है। पता लगाने को क्रोमैटोग्राम के रूप में प्राप्त किया जाता है और आगे का विश्लेषण VOCs और अन्य ट्रेस गैसों की पहचान और मात्रा दोनों प्रदान करता है।
(3) VOCs एनालाइजर-
VOCs एनालाइजर C हाइड्रोकार्बन की ट्रेस मात्रा के विश्लेषण और निगरानी के लिए ऑनलाइन गैस क्रोमैटोग्राफ प्रदान करता है। स्वचालित नमूनाकरण और पूर्व-एकाग्रता एक अधिशोषक ट्रैप (क्रायो + सोरबेंट रसायन) का उपयोग करके किया जाता है। इसके बाद, केंद्रित नमूनों को एक तापमान प्रवणता (क्रमादेशित) द्वारा नियंत्रित धातु केशिका स्तंभ में उजाड़ दिया जाता है और इंजेक्ट किया जाता है। स्तंभ से निकलने वाले सभी यौगिकों का पता माइक्रो FID डिटेक्टर का उपयोग करके किया जाता है। उपकरण मजबूत, कॉम्पैक्ट और बहुत कम रखरखाव है और दोहराने योग्यता, रैखिकता, स्थिरता और संवेदनशीलता (पीपीटी) के मामले में उत्कृष्ट गुणवत्ता प्रदान करता है। VOCs एनालाइजर पोर्टेबल होते हैं और दूर-दराज के इलाकों में फील्ड प्रयोगों में इनका इस्तेमाल किया जाता है। दूरस्थ वायुमंडल का अध्ययन करने के लिए जहाज-जनित अभियानों के दौरान यह सेटअप संचालित किया गया है।
(A) भारत में VOCs के एंथ्रोपोजेनिक, बायोजेनिक और फोटोकेमिकल स्रोतों का महत्व Importance of Anthropogenic, Biogenic and Photochemical Sources of VOCs in India
I. पीटीआर-टीओएफ-एमएस (हाई टाइम- और मास-रिज़ॉल्यूशन) से आइसोप्रीन और मोनोटेरपेन (बायोजेनिक ट्रेसर) के सबसे सटीक डेटा सेट का उपयोग करके हमारे शोध ने स्थापित किया है कि स्थलीय वनस्पति से उत्सर्जन उष्णकटिबंधीय में कई VOC का उच्च अक्षांशों के विपरीत भारत में शहरी क्षेत्र का महत्वपूर्ण स्रोत है।
II. विभिन्न प्रकार के VOCs जैसे कि ऑक्सीजन युक्त-VOCs (OVOCs), गैर-मीथेन हाइड्रोकार्बन (NMHCs) और बायोजेनिक-VOCs (BVOCs) का व्यापक माप प्राथमिक मानवजनित (जीवाश्म + जैव ईंधन दहन), बायोजेनिक के योगदान को निर्धारित करने का और भारत के जटिल शहरी वायु मिश्रण में फोटोकैमिकल (द्वितीयक) स्रोत का पहला प्रयास है। सर्दियों से गर्मियों की संक्रमण अवधि के दौरान आइसोप्रीन (बायोजेनिक) और ओVOC (फोटोकैमिकल) में महत्वपूर्ण वृद्धि (~30% तक) को दिखाया गया है।
III. हमारे काम ने भारतीय क्षेत्रों में पहली बार स्थापित किया, कि प्रदूषित शहरी और दूरस्थ उच्च ऊंचाई वाली साइट (मुक्त क्षोभमंडल) में VOC संरचना और उनकी ओ गठन दक्षता मौसम के साथ कैसे बदलती है (वर्ष भर के माप के आधार पर)। हमने OH रेडिकल, संवहन उर्ध्व परिवहन और संवहन के साथ VOC की प्रतिक्रियाओं की भूमिकाओं पर प्रकाश डाला है, जिसने यह हल किया है कि VOC उच्च अक्षांशों की तुलना में उष्णकटिबंधीय भारत में मजबूत मौसमी प्रदर्शन क्यों करते हैं।
IV. हमने जांच की है कि उत्तर भारत में धूमिल, बादल छाए रहने और आसमान साफ होने की स्थिति (सर्दियों के मौसम में पश्चिमी भारत में प्रदूषित सिंधु-गंगा के मैदान (आईजीपी) और शहरी स्थलों के तहत VOC संरचना (कई प्रजातियों की सापेक्ष बहुतायत) कैसे बदल गई। । प्रदूषित आईजीपी क्षेत्र में धूमिल दिनों के दौरान O की कमी में VOC-एनओएक्स फोटोकैमिस्ट्री की उनके काम ने भूमिका प्रदान की और स्पष्ट आकाश के दिनों में O बढ़ाया।
V. हमने प्रतिक्रियाशील VOCs के बहुत सटीक माप का उपयोग करके वायु द्रव्यमान की "फोटोकैमिकल आयु" निर्धारित की, यह समझने में मदद की कि भारतीय उपमहाद्वीप से परिवहन के दौरान प्राथमिक VOCs के परिवर्तन (मुख्य रूप से फोटो-ऑक्सीकरण) आसपास के समुद्र क्षेत्रों में O3 के स्तर और फोटोकेमिकल गठन को कैसे प्रभावित करते हैं।
(B) बीवीओसी का महासागरीय उत्सर्जन और उत्तरी हिंद महासागर में संवहन की भूमिका
हमारे काम को बीVOC के समुद्री उत्सर्जन और उत्तरी हिंद महासागर में O3रिच के संयोजी डाउनड्राफ्ट पर मानसून परिसंचरण के प्रभाव के बारे में अत्यंत महत्वपूर्ण परिणामों के लिए श्रेय दिया जाता है।
I. हमारे शोध ने स्थापित किया कि समुद्री उत्सर्जन उत्तरी हिंद महासागर की समुद्री सीमा परत (MBL) में BVOCs (लाइट एल्केन्स) का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। दिन के समय, ग्रीष्मकालीन मानसून के दौरान एमबीएल में BVOCs के मिश्रण अनुपात में 45% की वृद्धि हुई, जबकि मूल्य कम थे और सर्दियों में स्थानीय समय पर निर्भर नहीं थे। उत्तरी हिंद महासागर के ऊपर BVOCs की महासागर-वायुमंडल विनिमय प्रक्रिया का यह पहला अध्ययन है।
II. उत्तरी हिंद महासागर में हमारे प्रयोगों ने स्थापित किया कि महाद्वीपीय स्रोतों (मुख्य रूप से मानवजनित) से परिवहन महंगे एमबीएल में प्रतिक्रियाशील VOC के प्रमुख स्रोत हैं, जबकि समुद्री जल में घुलित कार्बनिक कार्बन (डीओसी, प्राथमिक उत्पादन से संबंधित) से उत्सर्जन खुले सागर में महत्वपूर्ण बायोजेनिक स्रोत हैं।
III. यह पता चला है कि बंगाल की खाड़ी (बीओबी) के एमबीएल में BVOCs समुद्री जल में DOC से बढ़ी हुई विनिमय दर के कारण चक्रवाती घटनाओं के दौरान विशेष रूप से उच्च थे। BVOCs उत्सर्जन के संबंध में इस खोज के बहुत महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं क्योंकि चक्रवाती गतिविधियां बंगाल की खाड़ी के ऊपर अक्सर और तीव्र होती हैं।
IV. ऐतिहासिक योगदानों में से एक चक्रवाती परिस्थितियों के दौरान मुक्त क्षोभमंडल से एमबीएल में O समृद्ध हवा के अचानक संवहन डाउनड्राफ्ट का पहला पर्यवेक्षणीय साक्ष्य प्रदान करना है। अत्यंत दुर्लभ प्रेक्षणों में (विश्व स्तर पर), O सांद्रता में स्पाइक्स (26 ppbv तक) तापमान में एक साथ डिप्स (3-4 K) के साथ थे। इस प्रकार, संवहन-डाउनड्राफ्ट के कारण ओ में इस तरह के तेज परिवर्तन न तो भूमि पर और न ही महासागर के ऊपर रिपोर्ट किए गए हैं क्योंकि छिटपुट प्रकृति के कारण डाउनड्राफ्ट की घटनाएं अत्यंत दुर्लभ हैं।
वायुमंडलीय सीमा परत (एबीएल, जिसे ग्रहीय सीमा परत के रूप में भी जाना जाता है) वायुमंडल की सबसे निचली परत है जो पृथ्वी की सतह के संपर्क में है और ऊपरी वायुमंडल के साथ गर्मी, नमी और गति का आदान-प्रदान करती है। यह मौसम की स्थिति और भौगोलिक विशेषताओं के आधार पर सतह से वायुमंडल में लगभग कुछ सौ मीटर से लेकर कुछ किलोमीटर तक फैला हुआ है। मौसम विज्ञान, वायु गुणवत्ता मॉडलिंग, पवन ऊर्जा, जलवायु अध्ययन और प्रदूषक फैलाव मॉडलिंग सहित विभिन्न क्षेत्रों के लिए एबीएल की निरंतर निगरानी महत्वपूर्ण है। पीआरएल में स्थापित सीलोमीटर लिडार एबीएल की एक ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल देता है और तीन परतों (अधिकतम सीमा ~ 7.6 किमी) तक क्लाउड बेस ऊंचाई को भी मापता है। अन्य मौसम संबंधी पैरामीटर जैसे तापमान, आर्द्रता, बैरोमीटर का दबाव, हवा की गति और दिशा, वर्षा, इत्यादि को स्वचालित मौसम सेंसर (एडब्ल्यूएस) का उपयोग करके मापा जाता है। एक कोलोकेटेड डिसड्रोमीटर वर्षा की बूंद के आकार और वेग जैसे वर्षा गुण प्रदान करता है।
1. सीलोमीटर: सीलोमीटर लिडार बादल आधार की ऊंचाई (तीन परतों तक) को मापता है और बहुत उच्च अस्थायी (~2s) और लंबवत (~10 मीटर) रिज़ॉल्यूशन पर सीमा परत की ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल देता है। यह ट्रांसमीटर में प्रकाश स्रोत के रूप में 910 एनएम तरंग दैर्ध्य पर एक InGaAs डायोड लेजर और रिसीवर के रूप में एक सिलिकॉन एवलांच फोटोडायोड का उपयोग करता है। सीलोमीटर सभी मौसम स्थितियों में काम कर सकता है। यह धुंध, कोहरे और बरसात की स्थिति के दौरान ऊर्ध्वाधर दृश्यता भी देता है।
2. डिसड्रोमीटर: डिसड्रोमीटर वर्षा के प्रकार, वर्षा की बूंदों के आकार का वितरण, वर्षा की बूंदों का वेग और वर्षा की तीव्रता जैसे वर्षा पैरामीटर प्रदान करता है। ये पैरामीटर क्लाउड गुणों से जुड़े हैं। पीआरएल में स्थापित डिसड्रोमीटर एक लेजर-आधारित उपकरण है जो सभी प्रकार की वर्षा को व्यापक रूप से मापने में सक्षम है। यह एक ट्रांसमीटर के रूप में 650 एनएम तरंग दैर्ध्य पर 0.2 मेगावाट की पीक आउटपुट पावर के डायोड लेजर और रिसीवर के रूप में एक एकल फोटोडायोड का उपयोग करता है।
3. स्वचालित मौसम स्टेशन (एडब्ल्यूएस): एडब्ल्यूएस एक उन्नत मौसम निगरानी प्रणाली है जो तापमान, आर्द्रता, बैरोमीटर का दबाव, हवा की गति और दिशा, वर्षा और सौर विकिरण जैसे मौसम संबंधी डेटा को मापता है। इन मापदंडों को हर मिनट मापा और रिकॉर्ड किया जाता है।
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