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Einsatz eines Array Spektralradiometers für die Erfassung der Ozonsäule durch Messungen direkter solarer Bestrahlungsstärke im UV-Bereich

27.04.2018

In einer Kooperation zwischen der PTB und der Firma Gigahertz-Optik aus Türkenfeld nahe München wurde ein neu entwickeltes kompaktes Array Spektralradiometer charakterisiert und im Feldeinsatz getestet. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Reduzierung des sogenannten Streulichts, einem kritischen Parameter für qualitativ hochwertige Spektralmessungen. Streulicht im Innern des Instruments wird durch geeignete Designanpassungen von vornherein physisch reduziert und kann durch Zusatzmessungen effektiv korrigiert werden. Das Instrument liefert präzise und stabile Messungen der direkten solaren UV Bestrahlungsstärke, aus denen sich die Ozonsäule zum Zeitpunkt der Messung ableiten lässt. Das Instrument wurde ausgiebig an der PTB in Braunschweig getestet und charakterisiert, bevor es am Atmosphärischen Observatorium Izaña auf Teneriffa an einer internationalen Vergleichsmesskampagne vom 12.09. - 30.09.2016 eingesetzt wurde. Die Vergleichsmessungen zeigten über den Zeitraum der Kampagne im Bereich der Messunsicherheiten eine gute Übereinstimmung zu klassischen Messverfahren mit Dobson- oder Brewer-Instrumenten.

Durch seinen kompakten Aufbau und die schnelle kontinuierliche Messfolge ermöglicht das Spektralradiometer somit eine wirksame Ergänzung zu den etablierten Messverfahren. Die Ergebnisse der Messungen wurden nun im Journal Atmospheric Measurement Techniques veröffentlicht [1].

[1] Zuber, R., Sperfeld, P., Riechelmann, S., Nevas, S., Sildoja, M., and Seckmeyer, G.: Adaption of an array spectroradiometer for total ozone column retrieval using direct solar irradiance measurements in the UV spectral range, Atmos. Meas. Tech., 11, 2477-2484, https://doi.org/10.5194/amt-11-2477-2018, 2018.

Abbildung 1: Wetterfestes BTS 2048 Spektralradiometer von Gigahertz-Optik. Das Instrument ist zweiachsig der Sonne nachgeführt montiert, das Bild stammt von der Vergleichsmesskampagne auf Teneriffa im September 2016.

Abbildung 2: Vergleich der vom BTS 2048 Spektralradiometer am 20.09.2016 auf Teneriffa ermittelten Ozonsäule gegenüber anderen Instrumenten der Messkampagne. Bei hohem Sonnenstand beträgt der prozentuale Unterschied während der gesamten Kampagne weniger als 3 %.