Auswertung von Experimentaldaten: BrO

Aufgrund der großen FRAUNHOFERlinien- Dichte und der Effizienz von RRS mit Verringerung der Wellenlänge ()ist der Einfluß des RING Effektes im UV Wellenlängenbereich signifikant. Dies hat insbesondere Auswirkungen auf die Auswertung von Absorbern wie Brommonoxid, BrO, einem Spurengas, dem besondere Bedeutung als Substanz mit großem Ozonzerstörungpotential zukommt. Es hat strukturierte Absorptionsstrukturen im Bereich zwischen etwa 344 - 359 nm. Die differentielle optische Dicke unter detektierbaren Bedingungen liegt in diesem Bereich mit Werten bis etwa 0.001 wenigstens eine Größenordnung unter der des RING Effektes. Eine akkurate Kenntnis des Einflusses des RING Effektes, via des RING Referenz Spektrums, ist daher essentiell. Bei ungenauer Behandlung des RING Effektes im Rahmen der DOAS Auswertung sind entsprechende Fehler für die schräge- oder vertikale Säule von BrO zu erwarten.

Verschiedene Tests wurden durchgeführt, um unter anderem den Einfluß der Auffüllung der Gasabsorptionslinien auf das Auswertungsergebnis zu bestimmen. Die DOAS Auswertung erfolgte mit dem Programm kvant von M. Eisinger (Eisinger, 1998). Die Untersuchung wurde ausschließlich mit GOME Daten des Orbits 1835 (Datenfile: 50827063.el1) durchgeführt. Daher sind nur solche RING Referenz Spektren zum Einsatz gekommen, deren Auflösung dem des GOME Instrumentes entsprechen (FMRS, SRS) oder deren Auflösung deutlich größer ist und somit auf die entsprechende GOME Auflösung gefaltet werden konnte (SAO). Folgende RING Referenz Spektren kamen zum Einsatz:

1.

Mit gometran berechnete SRS Spektren. Die Spektren wurden in diesem Fall nicht mit Hilfe der MPI Klimatologie bestimmt. M. Eisinger (Burrows et al., 1998b) bestimmte Monatsmittelwerte für Temperatur-, Druck-, Ozon VMR- Profile. Gesicherte Angaben bezüglich der Monatsmittelwerte für BrO-Profile liegen nicht vor, daher approximierte er die Profile aufgrund der Kenntnis der wenigen Messungen, die vorliegen. Die RING Referenz Spektren wurden für vier verschiedene BrO-Vertikalsäulen bestimmt: 0, 1 10¹³, 3 10¹³, 10 10¹³ [Mol. cm^-2]. Hierbei stellt letzterer Wert eine große BrO Konzentration dar.

2.

Das (experimentell bestimmte) FMRS Spektrum.

3.

Ein nach A. Richter modifiziertes SAO Spektrum (vergleiche mit Definition in Abschnitt 9.4): Schritt [-1-2] werden ersetzt durch: [-1] Faltung von hochaufgelöstem- und abgetasteten Irradianzspektrum mit RRS Querschnitten und Faltung mit GOME Spaltfunktion. [-2] Division der mit Schritt [-1] berechneten Quellfunktion mit einer von GOME gemessenen solaren Irradianz.

Diskussion Aufgrund von sehr großen Werten und signifikanten Differenzen in der SC von BrO wurden die Ergebnisse bei Vernachlässigung eines RING Referenz Spektrums nicht dargestellt.

Tabelle 11.4 zeigt die verschiedenen Ergebnisse für ein ausgewähltes Bodenpixel (SZA: 91.9^o) im Überblick, wobei als Gütekriterium für die Auswertung diente (siehe Anhang D). Weiterhin dargestellt sind die relativen Abweichungen der ausgewerteten SC von BrO im Vergleich zum SRS Spektrum, welches ohne Absorber berechnet wurde. Die Säule für dieses Spektrum betrug [Mol. cm^-2].

RING Referenz Spektrum	[10-5]	BrO [%]
SRS, Keine Absorber	11.34	0 (Referenz)
SRS, Ozon	11.35	0.86
SRS, Ozon + BrO (1 1013)	11.35	1.28
SRS, Ozon + BrO (3 1013)	11.34	2.15
SRS, Ozon + BrO (10 1013)	11.32	5.16
SAO	13.61	8.62
GOME-FM	191.7	-11.39

SRS: Alle genutzten SRS Spektren führen zu kleinsten Werten, wobei die Variabilität beim Vergleich untereinander sehr gering ist. Der kleinste Wert ist für das SRS Spektrum mit dem größten BrO-Gehalt zu beobachten. Es zeigt sich weiterhin eine nicht zu vernachlässigende Abhängigkeit der SC Werte vom BrO- Gehalt im RING Referenz Spektrum. Insbesondere die BrO Säule, die für die Modellierung der SRS Spektren nötig ist, stellt einen Unsicherheitsfaktor dar. Aus diesem Grund wurde bereits von Burrows et al. (1998b) empfohlen, die BrO- DOAS Auswertung ausschließlich mit SRS Spektren durchzuführen, die für eine konservative Atmosphäre bestimmt wurden. Trotzdem bleibt zu bemerken, daß die Auffüllung der Gasabsorptionslinien nicht gering ist, und gerade für den höchsten BrO-Gehalt ergab sich der kleinste -Wert (wenngleich alle -Werte sehr nah beieinander lagen).

SAO: Das SAO Spektrum weicht ebenso wie schon in der NO₂ Auswertung relativ stark vom SRS Spektrum ab. Allerdings führt die Modifikation (siehe oben) offensichtlich zu einer Annäherung des SAO und SRS Spektrums. Bisher unverstanden ist, warum das SAO Spektrum, welches keine atmosphärischen Absorptionen beinhaltet, trotzdem ähnliche SC Werte produziert wie die SRS Spektren mit starker Absorption (wenngleich der Wert größer ist).

GOME-FM: Wie schon in der NO₂ Auswertung zeigt das GOME-FM im Vergleich zu allen anderen RING Referenz Spektren die größten Abweichungen. Auch hier kehrt sich das Vorzeichen der Abweichung für den SC Wert um, allerdings liegt sie mit etwa 11% unter der Abweichung für NO₂ (19%). Dies geht höchstwahrscheinlich auf den großen SZA zurück (zur Erinnerung: die GOME Daten für die NO₂ Auswertung wurden bei 63^o SZA gemessen), denn bereits für die NO₂- Modellergebnisse (siehe Anfang dieses Kapitels: Abschnitt 11.3) zeigte sich, daß die Abweichung des GOME-FM gegenüber den SRS Spektren mit zunehmendem SZA abnahm.