WikiDer > Озоновый спектрофотометр Добсона

Dobson ozone spectrophotometer
Спектрометр Фери с использованием фотопластинок был предшественником спектрофотометра Добсона.[1]

В Спектрофотометр Добсона, также известный как Добсонметр, Спектрометр Добсона, или просто Добсон это один из первых инструментов, используемых для измерения атмосферных озон.

Спектрометр Добсона был изобретен в 1924 г. Гордон Добсон.[2] История развития инструмента здесь.[3] и образец одного из собственных инструментов Добсона остается выставленным на физическом факультете Оксфордского университета.[4]

Операция

Спектрофотометры Добсона могут использоваться для измерения как общего содержания озона в столбе, так и профилей озона в атмосфера.[5][6] Озон - трехатомный кислород, O3; молекулы озона поглощают вредные УФ-излучение в атмосфере, прежде чем достигнет поверхности земли. УФ-излучение не проникает в землю, поскольку оно поглощается озоно-кислородный цикл. Однако некоторые более длинноволновые и менее вредные UVB и большая часть UVA не поглощается, поскольку озон менее непрозрачен для этих частот, поэтому они проникают до уровня земли в больших количествах. Источники свет используемый может отличаться. Помимо прямого солнце свет, свет ясного неба, Луна или же звезды может быть использовано.

Спектрометр Добсона измеряет общее содержание озона, измеряя относительную интенсивность УФ-В излучения, достигающего Земли, и сравнивая его с интенсивностью УФА излучения на уровне земли. Если бы весь озон был удален из атмосферы, количество UVB-излучения было бы равно количеству UVA-излучения на земле. Поскольку озон действительно существует в атмосфере, спектрометр Добсона может использовать соотношение между УФ-А и УФ-излучением на земле, чтобы определить, сколько озона присутствует в атмосфере. верхняя атмосфера поглощать УФ-излучение.

Передаточное отношение определяется поворотом R-dial, который можно повернуть на полные 300 °, на инструменте. Спектрометр сравнивает две различные длины волны интенсивности: UVB (305 нм) и UVA (325 нм),[7] чтобы рассчитать количество озона. При повороте R-dial фильтрует и блокирует свет с длиной волны UVC до тех пор, пока интенсивность двух длин волн света не станет равной. Отношение двух длин волн при падении можно вычислить, если отфильтрованные интенсивности будут одинаковыми. Результаты измеряются в Единицы Добсона, равную толщине 10 мкм озона, сжатого до Стандартные условия по температуре и давлению (STP) в столбце. Если бы весь озон в измеряемом столбе атмосферы был сжат до STP, толщина сжатой атмосферы в мм была бы равна ответу в единицах Добсона, деленному на 100.

Вертикальное распределение озона рассчитывается с использованием Метод Умкера. Этот метод основан на интенсивности отраженных, а не прямых УФ-излучение. Распределение озона определяется изменением соотношения одних и тех же частот УФ-пар во времени по мере захода солнца. Измерение «Umkehr» занимает около трех часов и предоставляет данные до высоты 48 км, с наиболее точной информацией для высот более 30 км.

У метода Добсона есть свои недостатки. На него сильно влияет аэрозоли и загрязняющие вещества в атмосфере, потому что они также поглощают часть света той же длины волны. Измерения производятся на небольшом участке по направлению к солнцу. Сегодня этот метод часто используется для калибровки данных, полученных другими методами, в том числе со спутников.

Инструменты и производители

Некоторые модернизированные версии спектрофотометра Добсона существуют и продолжают предоставлять данные.

Было изготовлено около 120 Добсонметров, в основном R&J Beck из Лондона, из которых около 50 используются сегодня. Самыми известными, вероятно, являются № 31 и 51, с которыми Джо Фарман из Британская антарктическая служба обнаружил Озоновая дыра в 1984 г. «Мировой стандарт Добсона» № 83 принадлежит и управляется Министерством торговли США, NOAA, как и вторичный стандарт № 65.

Самый старый инструмент, который до сих пор используется, - это №8, расположенный на крыше здания. Норвежский полярный институт в Ню Олесунн, Свальбард. Этот инструмент имеет последние отчетные данные за 1997 год.

Прибор D003, эксплуатируемый в Куньмин, Китай данные представлены до августа 2009 г. Историю станций и инструментов можно найти в Мировом центре данных по озону и УФ-излучению.[8]

Министерство окружающей среды Канады (Алан Брюэр) разработал спектрофотометр с двойным и одним монохроматором, известный как спектрофотометр Брюера, производимый Kipp & Zonen.[9]

Рекомендации

  1. ^ Добсон, Г. (Март 1968 г.). «Сорокалетние исследования атмосферного озона в Оксфорде: история». Прикладная оптика. 7 (3): 387–405. Bibcode:1968ApOpt ... 7..387D. Дои:10.1364 / AO.7.000387. PMID 20068600.
  2. ^ Оригинальный озоновый спектрометр Добсона, 1926 г. - - Музей науки
  3. ^ Г. М. Б. Добсон - март 1968 г. / Т. 7, № 3 / ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА (стр. 387 - 405). http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ozwv/dobson/papers/Applied_Optics_v7_1968.pdf
  4. ^ История | Оксфордский университет, факультет физики
  5. ^ Обсуждение инструмента можно найти здесь: ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/dobson/Papers/dobson%20ozone%20spectrophotometer%20overview2.ppsx[постоянная мертвая ссылка]
  6. ^ Копию справочника по приборам можно получить в ВМО: http://www.wmo.int/pages/prog/arep/gaw/documents/GAW183-Dobson-WEB.pdf
  7. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-12-05. Получено 2008-10-05.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  8. ^ На главную - Всемирный центр данных по озону и ультрафиолетовому излучению (WOUDC) - [Метеорологическая служба Канады - WOUDC]
  9. ^ Спектрофотометр Брюера - Kipp & Zonen В архиве 2011-04-09 на Wayback Machine

дальнейшее чтение

  • New Scientist, 20 сентября 2008 г.