Dobson-Spectrophotometer

Dobson-Spectrophotometer

Mit einem Dobson-Spektrophotometer ist es möglich, den Gesamt-Ozongehalt der Atmosphäre über einem Beobachtungsort zu bestimmen.

Dobson-Spektrophotometer D071 des Meteorologischen Observatoriums Lindenberg

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Das Dobson-Spektrophotometer wurde zwischen 1923 und 1931 von Gordon M. B. Dobson entwickelt. Bis Ende des 20. Jahrhunderts wurden 135 Geräte hergestellt, davon sind heute noch rund 80 im operationellen Einsatz.

Messprinzip

Mit dem Dobson-Spektrophotometer wird die UV-Strahlung der Sonne in zwei bis sechs Wellenlängen gemessen. Dabei wird immer die Strahlung eines Wellenlängenpaares betrachtet. Bei einer Wellenlänge (zum Beispiel bei 305,5 nm) wird die Strahlung durch das Ozon der Ozonschicht stark absorbiert, bei der anderen (beispielsweise bei 325,4 nm) dringt die UV-Strahlung fast ungehindert durch die Ozonschicht. Aus dem Verhältnis der Intensität kann dann auf den Gesamt-Ozongehalt der Atmosphäre geschlossen werden. Wenn die Strahlung beider Wellenlängen durch die Atmosphäre gelangt, wird sie durch Luftmoleküle und Staubpartikel abgeschwächt (gestreut). Am relativen Intensititätsunterschied ändert sich dabei allerdings fast nichts, da der Streuprozess - Mie-Streuung - nur sehr schwach wellenlängenabhängig ist. So ist es auch möglich, bei völlig bedecktem Himmel den Gesamt-Ozongehalt zu bestimmen.

Das Licht der Sonne fällt im Gerät auf ein Prisma, das das Sonnenlicht in sein Spektrum zerlegt. Das Spektrum wird im UV-Bereich ausgewertet. Dabei werden gleichzeitig beide Wellenlängen des Wellenlängenpaars gemessen und die Intensität der ungestörten Wellenlänge durch einen Graukeil auf die Intensität der gestörten Wellenlänge gebracht. Die Position des Graukeiles entspricht dann nach entsprechender Umrechnung dem Gesamt-Ozongehalt der Atmosphäre. Die Einheit für den Gesamt-Ozongehalt heißt Dobson-Einheit (Dobson-Unit, D. U.).

Dobson-Spektrophotometer in Deutschland

In Deutschland sind derzeit drei Geräte im Einsatz: D071 im Meteorologischen Observatorium Lindenberg, D064 und D104 im Meteorologischen Observatorium Hohenpeißenberg, wobei das Gerät D064 als Regional Standard Instrument für Europa zur Kalibrierung der europäischen Dobson-Spektrophotometer verwendet wird.

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