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Neues Referenznormal für die Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung

18.01.2022

Abbildung: Grafische Darstellung des neu entwickelten HSBB zusammen mit einem sogenannten IRIS Instrument (einem Detektor, der als Transferstandard dient bei der Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung).

Innerhalb der europäischen Forschungsprojektserie “Metrology for Earth Observation and Climate“ (MetEOC3-4) wurde in Kooperation mit dem Physikalisch-Meteorologischen Observatorium Davos / World Radiation Center (PMOD/WRC) ein neuer Referenz-Schwarzkörper, der sogenannte “Hemispherical Blackbody“ (HSBB), an der PTB entwickelt.

Die von der Atmosphäre in Richtung der Erde emittierte Infrarot-Strahlung (die sogenannte atmosphärische Gegenstrahlung) wird weltweit von zahlreichen Messstationen kontinuierlich gemessen, um so wichtige Daten zum Klimawandel und den Treibhauseffekt zu erhalten. Die Messungen werden typischerweise mit Pyrgeometern durchgeführt: dies sind spektral breitbandige Infrarot-Detektoren mit einem hemisphärischen Akzeptanzwinkel. Um langfristig die Aussagekraft und Vergleichbarkeit der Messdaten sicherzustellen, müssen diese Pyrgeometer regelmäßig kalibriert werden. Der HSBB ist derart konzipiert, dass die speziellen Anforderungen für Kalibrierungen von Pyrgeometern erfüllt werden. Über die Strahlungstemperaturskala der PTB [1] ist der HSBB auf die Internationale Temperaturskala ITS-90 und damit auf das SI-Einheitensystem rückführbar. Die Ergebnisse von Vergleichsmessungen mit dem am PMOD/WRC befindlichen Normal BB2007, welches als Referenz für die Gegenstrahlungsmessung etabliert ist, und dem neuen HSBB zeigen innerhalb der angestrebten Messunsicherheit von 0.5 W/m2 eine Übereinstimmung.

Während die Rückführung des BB2007 am PMOD/WRC auf das SI auf Kontaktthermometrie und optischen Simulationen beruht, konnte nun mithilfe des HSBB und der durchgeführten Vergleichsmessungen eine zweite unabhängige Art der Rückführung etabliert werden. Aufgrund der geringen Unsicherheiten des HSBB lassen sich perspektivisch damit dann auch die Unsicherheiten bei der Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung reduzieren.

[1] I. Müller, A. Adibekyan, K. Anhalt, C. Baltruschat, B. Gutschwager, S. König, E. Kononogova, C. Monte, M. Reiniger, S. Schiller, D. R. Taubert, D. Urban, und J. Hollandt. “Non-contact temperature measurement at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)”. In: Quantitative InfraRed Thermography Journal 18.3 (2020), pp. 187-212.

DOI: https://doi.org/10.1080/17686733.2020.1734392

Ansprechpartner:

M. Feierabend, 7.32, E-Mail: Opens local program for sending emailMoritz.Feierabend(at)ptb.de

C. Monte, 7.32, E-Mail: Opens local program for sending emailChristian.Monte(at)ptb.de