هواویزها ذرات جامد یا مایع معلق در هوا هستند که تاثیرات زیادی در کیفیت هوا، سلامتی انسان و تغییرات اقلیم دارند. شیدسنج خورشیدی ابزاری برای اندازه گیری مشخصات اپتیکی و فیزیکی هواوی زها با استفاده از شدت نور خورشید در طول موج های مختلف از سطح زمین است. در این مقاله طراحی، ساخت و درجه بندی شیدسنج خورشیدی تک کاناله برای مطالعه هواویزها ارائه می شود. عمق اپتیکی هواویزها که معیاری از میزان ذرات معلق داخل جو زمین را نشان می دهد برای روز 15 شهریور 1395 با استفاده از شیدسنج ساخته شده اندازه گیری شد و با اندازه گیری شیدسنج CE 318-2 ساخت شرکت CIMEL فرانسه مقایسه شد. نتایج هم خوانی خوبی را نشان می دهند.

هواویزها ذرات ریز جامد یا مایع معلق در هوا هستند که اثرات مهمی بر سلامتی انسان ها، تغییرات اقلیمی، کیفیت هوا و بودجه تابشی جو زمین دارند. دسته بندی انواع مختلف آنها تأثیر بسیار زیادی در تخمین دقیق اثرات آنها در تغییرات اقلیمی دارد. در این مقاله قصد داریم انواع مختلف ذرات جوی را با استفاده از اندازه گیری های مد قطبیده شیدسنج خورشیدی دسته بندی کنیم. به همین منظور، داده های چهار سایت بانزیمبو، پکن، آل-آرنسیلو و مینسک که به ترتیب دارای هواویز غالب غباری‏، شهری-صنعتی‏، دریایی و زیست توده هستند، از شبکه ارونت انتخاب شدند. در اینجا از سه پارامتر عمق اپتیکی هواویزها، نمای آنگستروم و درجه قطبش خطی استخراج شده از داده های شیدسنج خورشیدی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که میانگین پارامتر بیشینه مقدار درجه قطبش خطی (انحراف معیار) در طول‏ موج 870 نانومتر برای هواویز غالب غباری (بانزیمبو)، شهری-صنعتی (پکن)، دریایی (آل-آرنسیلو) و زیست توده (مینسک) به ترتیب برابر 14/0‎‏ (05/0)‎، 35/0‎‎‏ (10/0)، 47/0‎‎‏ (08/0) و 37/0‎‎‏ (08/0) هستند. در نهایت نتایج نشان می دهند که پارامتر درجه قطبش خطی قادر به جداسازی هواویزهای غباری، شهری-صنعتی و دریایی از یکدیگر است. اما هواویزهای زیست توده همپوشانی زیادی با هواویزهای شهری-صنعتی دارد و این پارامتر توانایی جداسازی آنها را ندارد.

در این مقاله، عمق اپتیکی هواویز اندازه گیری شده با سنجنده های کالیوپ، مادیس، میزر و امی با داده های شیدسنج خورشیدی مستقر در دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان، از دسامبر سال 2009 تا دسامبر سال 2013 مقایسه و صحت سنجی شده است. رگرسیون خطی، میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق بین اندازه گیری های سنجنده های فضابرد و سنجنده زمین پایه محاسبه شده است. همچنین تخمین رو به بالا و تخمین رو به پایین تعیین شد. نتایج نشان می دهند که سنجنده کالیوپ و میزر به ترتیب بیشترین همبستگی (61/0 و 54/0) را با اندازه گیری های زمین پایه بر فراز منطقه زنجان دارد. سنجنده های میزر، کالیوپ و امی به ترتیب نزدیکترین داده های عمق اپتیکی را نسبت به اندازه گیری های شیدسنج خورشیدی (شیب خط برازش شده به ترتیب برابر 68/0، 61/0 و 59/0) دارند که نشان دهنده مدل مناسب استفاده شده در سنجنده ها برای استخراج عمق اپتیکی هواویزها است. همچنین کمترین عرض از مبداء خط برازش شده مربوط به داده های سنجنده مادیس است. میانگین عمق اپتیکی هواویزهای اندازه گیری شده با سنجنده های فضابرد و سنجنده زمین پایه نشان می دهد که سنجنده های مادیس و کالیوپ دارای تخمین رو به پایین (به ترتیب 32/0 و 83/0) و سنجنده های امی و میزر دارای تخمین روبه بالا (به ترتیب 23/1 و 08/1) نسبت به شیدسنج خورشیدی دارند.

بخار آب قابل بارش (PWV) یکی از کمیت های مهم در هواشناسی و تغییرات اقلیم است. شیدسنج خورشیدی، سنجنده AIRS و رادیوسوندها ابزارهایی هستند که PWV را از سطح، فضا و داخل جو زمین اندازه گیری می کنند. در این مقاله از داده های PWV اندازه گیری شده با شیدسنج خورشیدی دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان، سنجنده AIRS و داده های ایستگاه های سینوپتیک شامل دما، دمای نقطه شبنم، فشار و رطوبت نسبی 29 ایستگاه سینوپتیک ایران استفاده شده است. داده های شیدسنج خورشیدی دربازه اندازه گیری دسامبر 2009 تا دسامبر 2013 و داده های سنجنده AIRS و 29 ایستگاه سینوپتیک از سپتامبر 2002 تا دسامبر 2015 می باشد. برای اعتبارسنجی داده های سنجنده AIRS از اندازه گیری های شیدسنج خورشیدی استفاده شد که همبستگی 90 بین آنها بدست آمد. میانگین PWV اندازه گیری شده با شیدسنج خورشیدی و سنجنده AIRS به ترتیب برابر 9.8 و 10.8 میلی متر است. مقدار PWV بیشترین مقدار را در سواحل دریای عمان، خلیج فارس و دریای خزر دارد و کمترین مقدار آن در داخل ایران و در بالای رشته کوهای زاگرس می باشد. میانگین همبستگی PWV و دما، دمای نقطه شبنم، فشار و رطوبت نسبی به ترتیب 73، 74، 40- و 30- درصد بدست آمد. نقشه همبستگی دما و PWV یک روند افزایشی با عرض جغرافیایی را نشان می دهند که به ازای افزایش هر درجه در عرض جغرافیایی 8.2 درصد همبستگی افزایش می یابد.