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Entwicklung von Geräten für spektrale Messungen

Die Messungen der solaren Strahlung erfolgen im optischen Spektralbereich, vom ultravioletten, über den sichtbaren bis hin zum nahen Infraroten. Aus diesen Messungen können Verteilungen atmosphärischer Parameter, wie z.B. Spurengase (wie Ozon), Luftschadstoffe, Wolken sowie der Einfluss der Strahlungsverteilung auf die menschliche Gesundheit abgeleitet werden. Die hierfür benötigten Messgeräte werden auf ihre spezifischen Anforderungen hin selbst von der Arbeitsgruppe entwickelt. Ein Beispiel dafür ist das in der Abb.1 dargestellte Messgerät MUDIS (multidirektionales Spektralradiometer).

Mit Hilfe des MUDIS kann die spektrale Strahldichte aus unterschiedlichen Richtungen simultan vermessen werden. Besonderer Vorteil ist die hohe zeitliche und spektrale Auflösung der erfassten Strahldichte, welche zum Zeitpunkt der Entwicklung weltweit einmalig war.

Abbildung 1: Das MUDIS-System. 1) Eingangsoptik 2) Faserbündel 3) Bildspektrometer 4) CCD Kamera
Abbildung 2: Ulbrichtkugel

Zusätzlich zu der Entwicklung neuartiger Messgeräte werden Methoden zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung entwickelt. Ziel hierbei ist eine weltweite Vergleichbarkeit der Strahlungsmessungen mit hohen Qualitätsstandards zu gewährleisten. Ein wichtiges Werkzeug ist dabei die Ulbrichtkugel, die im Inneren ein homogenes Strahlungsfeld enthält. (Abbildung 2). 

 

Die regelmäßige Qualitätskontrolle durch Kalibrierung der Messinstrumente beinhalten u.a. die Charakterisierung der Eigenschaften des Messgerätes und entspricht den weltweit anerkannten Richtlinien des „Network for the Detection of Atmospheric Composition Change" (NDACC; McKenzie et al., 1997) oder der "World Meteorological Organisation" (WMO; Seckmeyer et al., 2001). In diesem Zusammenhang werden von der Arbeitsgruppe internationale Vergleichsmesskampagnen durchgeführt, wie z.B. im Sommer 2014, in welchen die Messgeräte im Hinblick auf deren spektrale Messgenauigkeit und technische Anforderungen überprüft werden.