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Ein weiterer Schritt hinsichtlich der Validierung des Modells ist der
Vergleich mit (bodengestützten) Zenitmessungen. Insbesondere für die
Auswertung schwach absorbierender Spurengase im sichtbaren und nahen
UV Wellenlängenbereich ist die genaue Kenntniss eines RING Referenz Spektrum
erforderlich. Wie in Abschnitt 7 dargestellt,
stellt die Basis für die experimentelle Bestimmung eines solchen
Spektrums der Ansatz von Solomon et al. dar. Die Bestimmung
eines RING Referenz Spektrums mittels modellierter Daten ist in Abschnitt
8 beschrieben. Im folgenden soll ein modelliertes
RING Referenz Spektrum mit zwei verschiedenen RING Referenz Spektrum Messungen in einem für die
Auswertung von NO2 wichtigen Spektralbereich (420 - 450 nm)
verglichen werden. Die erste Meßreihe wurde am iup der Universität
Bremen durchgeführt (der Kürze halber werden im folgenden die
Spektren mit iup-Spektren bezeichnet), die zweite Messung war eine
Kalibrationsmessung mit dem GOME-FM (GOME Flight Model ).
Es ist zu beachten, daß diese Untersuchung keine detaillierte
Aussage über die Güte des modellierten RING Referenz Spektrum erlaubt, da in
diesem Fall die gemessenen Spektren als ,,richtig`` (unabhängig vom
Meßfehler) angenommen werden müßten. Tatsächlich handelt es sich,
wie in Abschnitt 7 dargestellt, bei der Bestimmung des
RING Referenz Spektrum nach Solomon et al. um einen
semi-experimentellen Ansatz: das heißt, erst die
zugrundeliegenden Modellannahmen ermöglichen die Berechnung des
Spektrums. Die starken Vereinfachungen in den Modellannahmen stellen
die Güte des so bestimmten Spektrums zum Teil in Frage. Andererseits
sind diese Art von Spektren weit verbreitet, da sie im Bereich der
DOAS Auswertung zu kleinen Residuen führen und somit offensichtlich
den RING Effekt in den Daten gut reproduzieren. Der Vergleich der
Modell- und ,,Experimental``spektren ist daher sicherlich sinnvoll,
zeigt aber nur bedingt die Güte der mit gometran modellierten RING Referenz Spektrum.
Der Vergleich mit der GOME-FM Messung: Diese Messreihe
war Bestandteil der Kalibrationphase des GOME-FM. Die Messung wurde
1994 in Delft (Niederlande) bei der Firma TPD-TNO durchgeführt. Die
Datenanalyse ist in Richter et al. (1994) dargestellt. Die Messung wurde
durch leichte Bewölkung begleitet (A. Richter , 1997, persönliche Mitteilung ). In
Richter et al. (1994) wurde bereits dargestellt, daß es Probleme mit dem
Störabstand SN aufgrund der genutzten Glasfaseroptik gab. Beste
Ergebnisse konnten für den gewählten Aufbau nur für Kanal 2 und 3,
nicht aber für Kanal 4 erzielt werden. Der betrachtete
Wellenlängenbereich liegt in Kanal 3 (siehe Anhang
C) und ist somit geeignet für einen Vergleich. Die
Eingangsdaten für gometran entsprechen denen des vorherigen Abschnitts.
Abbildung 9.5 links zeigt beide Spektren im Vergleich.
Augenscheinlich ist die Übereinstimmung gut. Stärkere
Abweichungen voneinander sind für die CaI Linie bei etwa 422 nm zu
beobachten. Allerdings weist die Differenz an dieser Stelle eine
Struktur auf, die durch eine leichte Verschiebung beider Spektren
gegeneinander zu erzeugen ist. Daher ist zu vermuten, daß es sich um
eine ,,künstliche`` Struktur handelt, die auf nicht-durchgeführtes
S&S zurückgeht. Ansonsten liegen die Differenzen zwischen etwa 
0.004 und können nicht ausschließlich auf die Verschiebung der beide
Spektren gegeneinander zurückgeführt werden. Typische
differentielle optische Dicken von NO2 (0.04) sind etwa einen
Faktor 10 größer als die hier bestimmte Differenzstruktur
(vergleiche mit Abschnitt 11). Man muß allerdings
entsprechend vorsichtig mit der Interpretation dieser scheinbar
guten Übereinstimmung sein sein. Wie in Abschnitt 11
noch gezeigt werden wird, kann der Einsatz der verschiedenen RING
Spektren in einer DOAS Auswertung von NO2 durchaus signifikante
Unterschiede in der schrägen oder vertikalen Säule produzieren.
Der Vergleich mit iup-Messungen: Diese Meßreihe wurde
durch A. Richter (Richter, 1997a) an einem klaren Tag im Januar
1995 am iup in Bremen nach dem Ansatz von Solomon et al.
durchgeführt und zur Verfügung gestellt (diese Spektren werden im
folgenden auch mit ``BRS''- Bremer RING Referenz Spektren bezeichnet). Die
Spektren wurden für verschiedene SZA: 55o, 65o, 75o,82.5o und 87.5o bestimmt. Für den Vergleich wurde ein
modelliertes Spektrum für 55o SZA ausgewählt und an das
korrespondierende Messspektrum mit linearer Skalierung angepaßt. Die
Eingangsdaten des Modells entsprechen im wesentlichen denen des
vorherigen Abschnitts, wobei das Sonnenspektrum dem hochaufgelöste
Irradianzspektrum nach Kurucz et al. entsprach. Die
entsprechend hochaufgelösten resultierenden Modellspektren (Radianz
mit und ohne RRS) wurden dann mit der für den Tag der Messung
bestimmten Spaltfunktion des Bodenspektrometers gefaltet und gemäß
Gleichung 8.2 in Beziehung gesetzt. Die Auflösung des
Spektrometers ist ein wenig schlechter als die von GOME und liegt bei
etwa 0.4 nm. Dies zeigt sich in den glatteren
Spektralstrukturen im Vergleich zur GOME Auflösung in
Abbildung 9.5 (rechts). Die Übereinstimmung von Modell
und iup Messungen ist besser als der Vergleich von Modellspektren
mit dem GOME-FM RING Referenz Spektrum. Die S&S Struktur bei 422 nm zeigt sich hier
nicht, dafür allerdings eine Struktur unbekannter Herkunft bei etwa
431 nm (an dieser Stelle existieren keine signifikante FRAUNHOFERlinien, siehe
Anhang A). Insgesamt ist das Differenzspektrum
weniger stark strukturiert als im Vergleich vom Modellspektrum und dem
GOME-FM Spektrum, was ein Ergebnis der geringeren Auflösung ist. Die
Ergebnisse mit RING Referenz Spektren, die für die anderen SZA bestimmt wurden,
sind ähnlich.
Wie schon für den Vergleich mit dem GOME-FM Spektrum, gilt hier, daß
von der Güte der Übereinstimmung nicht auf die Ähnlichkeit der
Ergebnisse für die NO2 Auswertung geschlossen werden darf.
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Marco Vountas
