Derivation of Trace Gas Information combining Differential Optical Absorption Spectroscopy with Radiative Transfer Modelling

Christoph Von Friedeburg
2003
Zusammenfassung Ermittelung von Spurengasinformation durch Kombination der Differentiellen Optischen Absorptionsspektroskopie mit Strahlungstransportmodellierung Die Differentielle Optische Absorptionsspektroskopie (DOAS) ist als Fernerkundungsmethode zur Messung atmosphärischer Komponenten etabliert. Zur Ermittelung quantitativer Information über Spurengasverteilungen ist eine Kombination neuer Meßtechniken, z.b. Multi-Axis DOAS, mit realitätsnaher Strahlungstransportsimulation erforderlich.
more » ... dieser Arbeit wird das dreidimensionale sphärische Strahlungstransportmodell TRACY auf der Basis der Monte Carlo Methode zur Anwendungsreife gebracht und für die Interpretation mehrerer eigener und fremder Messungen verschiedener DOAS Plattformen angewandt. Im Gegensatz zu bisherigen analytischen Modellen sind keine Vereinfachungen der Geometrie oder der physikalischen Vorgänge erforderlich. Zusätzliche Ausgabeparameter, die sich auf Eigenschaften der Lichtstreuung beziehen, gestatten ein Verständnis der spektroskopischen Modellergebnisse und Aussagen über die Empfindlichkeit der Meßgeometrien für bestimmte Höhenprofilformen. Speziell untersucht wurde die entscheidende Rolle der Aerosole im Strahlungstransport. Sie können Messungen derart beeinflussen, daß jedwede geometrische Näherung der Meßempfindlichkeit zu falschen Aussagen führt. Geeignete Meßgrößenkombinationen, inkl. O 4 -Absorption, lassen in Verbindung mit Modellierung der entsprechenden Szenarien jedoch Rückschlüsse auf die Verteilung der Aerosole zu. Sie und Kenntnis über Quellen und Senken eines Spurenstoffes erlaubt die Projektion mehrerer Unbekannter auf wenige Meßgrößen, was eine Ermittelung quantitativer Verteilungen ermöglicht. Abstract Derivation of Trace Gas Information combining Differential Optical Absorption Spectroscopy with Radiative Transfer Modelling 65 6.6.2 Path points 67 6.6.3 Raytracer 67 6.6.4 Result calculation 69 6.7 Error estimate 70 6.8 Influence of refraction 73 6.9 Runtime estimate 73 7. Validation 75 7.1 Zenith-sky NO2 and BrO with diurnal variation 75 7.2 Off-Axis HCHO 7.3 Off-Axis NO 2 78 81
doi:10.11588/heidok.00003758 fatcat:ij2sr7avljhu3ot6zu45vj3eze