Spektrale aktinische Flussdichten und Photolysefrequenzen - Untersuchungen in der atmosphärischen Grenzschicht und der freien Troposphäre

• Main Author: Lohse, Insa Mareike
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: German
• Published: Forschungszentrum Jülich 2015
• Subjects: ddc:550; Atlantik; Boden; narval
• Online Access: https://kups.ub.uni-koeln.de/6375/; https://kups.ub.uni-koeln.de/6375/1/thesis_Lohse.pdf

Die solare UV-Strahlung beeinflusst in entscheidendem Maße die Chemie der Atmosphäre, da durch die Photolyse atmosphärischer Spurengase hoch reaktive Atome und Radikale gebildet werden. Zum Verständnis atmosphärenchemischer Prozesse sind daher, neben der Messung von Spurengasen, genaue Bestimmungen der Photolysefrequenzen notwendig. Dabei können, insbesondere wegen des variablen Einflusses von Bewölkung, Messungen häufig nicht mit ausreichender Genauigkeit durch Strahlungstransferrechnungen ersetzt werden. Zur separaten Messung der abwärts- und aufwärtsgerichteten spektralen aktinischen Flussdichten (280–650 nm) auf Flugzeugen wurden im Rahmen dieser Arbeit CCD-Spektralradiometer mit Einzelmonochromatoren eingesetzt. Akkurate Messungen mit diesen Geräten erfordern im UV-B-Bereich eine sorgfältige Streulichtkorrektur bei Kalibrations- und Feldmessungen. Außerdem wurde die geometrische Empfindlichkeit der aktinischen 2pi-Eingangsoptiken bestimmt und der Einfluss der Abweichungen von der idealen Empfindlichkeit auf Basis von Berechnungen realistischer Strahldichteverteilungen für verschiedene atmosphärische Bedingungen ermittelt. Entsprechende Korrekturfaktoren, die im Bereich von 5% liegen, wurden abgeleitet. Messvergleiche mit einem Doppelmonochromator-Spektralradiometer am Boden ergaben im Rahmen der Unsicherheiten beider Geräte gute Übereinstimmungen mit maximalen Abweichungen von ca. 7%. Messungen der spektralen aktinischen Flussdichte wurden während der PEGASOS-Kampagne 2012/13 auf einem Zeppelin NT in der atmosphärischen Grenzschicht über dem europäischen Festland durchgeführt. Darüber hinaus erfolgten auf dem Forschungsflugzeug HALO während der NARVAL-Kampagne 2013/14 Messungen im Bereich der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre über dem Atlantik. Zeppelinflüge fanden bodennah im Höhenbereich 100–900 m und stets unterhalb gegebenenfalls vorhandener Bewölkung statt. Die Messungen waren somit von möglicher überliegender Bewölkung und einem geringen aufwärtsgerichteten Strahlungsanteil beeinflusst. ...