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Bestimmung der Ozonschichtdicke

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  • Metrology for Society
07.02.2017

Im Rahmen einer gemeinsamen Kooperation mit der Firma Gigahertz-Optik GmbH wurde ein kompaktes Array-Spektroradiometer umfangreich charakterisiert und modifiziert. Das Gerät wurde speziell für die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke von UV Strahlern entwickelt. Um eine hohe Dynamik der Messung bei gleichzeitig geringem Streulicht zu erreichen, sind diverse Bandpassfilter vorhanden, die wahlweise eingesetzt werden. Mit Hilfe eines spektral durchstimmbaren Lasersystems wurden die Wellenlängenkalibrierung, die spektralen Spaltfunktionen sowie das Streulichtverhalten des Array-Spektroradiometers eingehend überprüft. Durch Einbau in ein wetterfestes und thermostatisiertes Gehäuse und durch Ausstattung mit einer Eingangsoptik zur Messung der direkten Bestrahlungsstärke mit einem Öffnungswinkel von nur 1,4° wurde das Spektroradiometer für die Messung der direkten Sonnenstrahlung vorbereitet. Anschließend wurde die Kalibrierung des Gerätes mit Hilfe von Strahlernormalen der PTB überprüft. Aufgrund seiner kompakten Bauweise lässt sich das Gerät direkt auf einen sogenannten „Sun-Tracker“ montieren, der eine automatische Nachführung des Messgerätes zur Sonne hin ermöglicht.

 

Bei einer Messkampagne auf Teneriffa am Izaña Observatorium für Atmosphärenforschung wurden Vergleichsmessungen im Rahmen des ATMOZ Projektes durchgeführt. Das ATMOZ Projekt ist ein im Rahmen des European Metrology Research Programm (EMRP) gefördertes Projekt. Hierbei konnte das Array-Spektroradiometer bis zu 5000 Spektren täglich zwischen Sonnenaufgang und Untergang aufnehmen. Aus den Messergebnissen der direkten solaren Bestrahlungsstärke im UV-Spektralbereich konnte dann mit Hilfe von Strahlungsmodellen die Dicke der Ozonsäule in der Atmosphäre ermittelt werden. Die Ergebnisse wurden mit den Resultaten der klassischen Messverfahren mit sogenannten Dobson- und Brewer-Spektrophotometern verglichen. Dabei ergab sich eine hohe Übereinstimmung der ermittelten Ozonschichtdicken mit Abweichungen von teilweise deutlich unter 2 %. Es wurde somit bestätigt, dass ein speziell angepasstes Array-Spektroradiometer für atmosphärische Strahlungsmessungen geeignet und vielseitig einsetzbar ist. 

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