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Modellierung: Literatur

Wallace (1972) führte als einer der Ersten Strahlungstransportberechnungen unter Berücksichtigung von RRS und Vibrations RAMAN Streuung an H2 für die Jupitermonde durch. Die sehr vereinfachte Darstellung des Sonnenspektrums kann die Ergebnisse recht stark verfälscht haben.

Eine ausführliche Beschreibung der Modellierung ist Kattawar et al. (1981) sowie Humphreys et al. (1984) zu entnehmen. Das zugrundeliegende Strahlungstransportmodell basiert auf der Monte-Carlo Methode. Für die Simulation von Bodenbeobachtungen berücksichtigten Kattawar et al. neben RRS auch BRIOULLIN Streuung an Luftmolekülen, wobei die Bandbreite dieses Prozesses bei etwa 10-3 nm liegt und damit nur sehr schmale FRAUNHOFERlinien auffüllen kann (weitere Hinweise sind dem Abschnitt Mikroskopische Größen zu entnehmen). Relativ gute Übereinstimmung der Modellergebnisse (mit Polarisation) mit Experimentaldaten von Barmore (1975) konnten trotz grober Approximationen (genutzt wurde ein Ein-Schichten-Modell mit reiner Stickstoff-Atmosphäre bei Vernachlässigung von Aerosolstreuung) gefunden werden.

Fish & Jones (1995) führten neben den Messungen nach Solomon et al. auch Modellrechnungen mit einem Einfachstreumodel durch. Die Beschreibung ihres Modells (Berücksichtigung von Refraktionseffekten für hohe SZA, sowie die Einbeziehung von RAYLEIGH- und Rotations RAMAN Streuung), ebenso wie die Berechnung von RING- Referenzspektren (siehe Abschnitt Modellierung von RING Referenz Spektren) ist nicht detailliert genug, um Aussagen zuzulassen, inwiefern die relativ ,,gute`` Übereinstimmung eine Folge der Güte ihrer Modellierung ist. Ihre Aussagen bezüglich der Genauigkeit der Bestimmung der Vertikalsäulen von atmosphärischen Absorbern mit und ohne Berücksichtigung des RING Effektes liegen zwischen 8% und 12% für NO2 bei üblichen Beobachtungsgeometrien.

Untersuchungen von Joiner et al. (1995) stützten sich auf die Modellierung von RRS auf der Basis eines Mehrfachstreumodells (Lösung nach der ,,Sukzessive Order of Scattering`` Methode) und fanden im Vergleich zu Meßdaten des SSBUV (Shuttle borne Solar Backscatter Ultraviolet Experiment ) Instrumentes und des CCR (Cloud-Cover-Radiometer ) gute Übereinstimmung. Weiterhin lieferte BRIOULLIN Streuung in Luft weniger als 0.01% Auffüllung und wurde daher nicht berücksichtigt. Das genutzte Strahlungstransportmodel ist umfangreich, beinhaltet aber aus Gründen der RING Modellierung keine Aerosolstreuung. Es ist ausführlich dokumentiert, so daß ein Teil der Validierung des in dieser Arbeit vorgestellten Modells mit Daten ihres Modells geschieht (siehe Abschnitt Validierung des Modells).

Bussemer (1993) berücksichtigte in Einfachstreurechnungen RRS und fand im Vergleich zu den Messungen von Conde et al. (1992) und Harrison & Kendall (1974) gute Übereinstimmung. Die Erweiterung und Optimierung des Modells von Bussemer wurde durch Haug (1996) durchgeführt. Haug untersuchte insbesondere den Beitrag der Vibrations RAMAN Streuung (VRS) zum RING Effekt. Basierend auf den spektroskopischen Daten von Schrötter & Klöckner (1979) modellierte Haug neben den RRS Übergängen auch den ersten (STOKES'schen) Vibrationübergang (Delta v=+1) im Rahmen des Strahlungstransports. Die resultierenden Linien befinden sich für O2 in einem Abstand zur Anregungslinie von 1555 cm-1 und für N2 von 2332 cm-1. Dieser Abstand ist deutlich zu groß, um die systematische Auffüllung der FRAUNHOFERlinien erklären zu können. Weiterhin macht die Gesamtenergie des VRS Lichts nur etwa 0.1% der gesamten RAYLEIGH Streuung aus (Young, 1982), was wenigstens eine Größenordnung zu klein ist, um den RING Effekt zu erklären. Andererseits ist der Beitrag zum inelastisch-gestreuten Licht zwar klein, aber existent: der Nachweis, daß VRS einen Anteil am RING Effekt hat, ebenso wie die ,,Spiegelung`` der FRAUNHOFERlinien in einigen nm Entfernung durch eben diesen Streuprozeß konnte aber von ihm experimentell nicht erbracht werden.

Chance & Spurr (1997) schlugen ein stark simplifiziertes Modell zur Bestimmung eines RING Referenz Spektrum vor. Zu diesem Zweck falteten sie ein hochaufgelöstes Sonnenspektrum mit RRS Querschnitten (Definition, siehe Abschnitt Mikroskopische Grössen) und führten eine Tiefpaßfilterung durch. Ein so definiertes Spektrum kommt ebenfalls in der Validation der im Rahmen dieser Arbeit bestimmten RING Referenz Spektren zum Einsatz.



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Marco Vountas