Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der fortschreitende Ozonabbau in der Stratosph\u00e4re gekoppelt mit einem Anstieg des bodennahen Ozons in den Ballungsr\u00e4umen hat weltweit das Interesse an zuverl\u00e4ssigen Messverfahren der UV-Belastung geweckt. Ziel des Vorhabens ist es, ein urspr\u00fcnglich nur f\u00fcr Forschungsaufgaben in polaren Gew\u00e4ssern entwickeltes UVB-Me\u00dfsystem zu einem marktreifen Produkt f\u00fcr umweltrelevantes Monitoring der UV-Belastung am Boden weiterzuentwickeln. Das Messprinzip beruht auf der gleichzeitigen Messung des gesamten interessierenden Wellenl\u00e4ngenbereichs 290 – 400 nm und erlaubt neben der Bestimmung der UV-Belastung auch Aussagen \u00fcber das vertikale Gesamtozon.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas im Alfred-Wegener-Institut f\u00fcr Polar- und Meeresforschung entwickelte Array-Spektrometer mit einer Mikrokanalplatte als Detektor dient als Basisger\u00e4t f\u00fcr die Weiterentwicklung. In der ersten Phase sollen die verwendeten Komponenten in Hinsicht auf Funktion, Kosten und Bedienung optimiert werden. Dazu geh\u00f6rt insbesondere eine Neukonstruktion der Eingangsoptik, eine Verbesserung der Ger\u00e4teklimatisierung, ein Umbau der Hochspannungsversorgung sowie Ma\u00dfnahmen zur Verbesserung der Langzeitstabilit\u00e4t.
\nNach den auf ca. 6 Monate angesetzten Umbauarbeiten kommt in der zweiten Phase eine neue benutzerfreundliche Software zum Einsatz, mit der eine Fehlbedienung des Ger\u00e4tes ausgeschlossen werden soll. So wird beispielsweise das Ein- und Ausschalten sowie die Regelung der Hochspannung automati-siert und auf die Spezifikationen des jeweiligen Detektors abgestimmt.
\nIn der dritten Projektphase wird der Prototyp von der FU Berlin auf dem Dach der Charit\u00e9 in Berlin kombiniert mit einem Aerosol- und Ozonlidar eingesetzt. W\u00e4hrend der auf ca. 1 Jahr angesetzten Messkampagne \u00fcbernimmt die FU Berlin den Betrieb der Ger\u00e4te, die Fa. iSiTEC die technische Betreuung und das AWI die Auswertung der Messdaten. Die Messungen sollen Auskunft \u00fcber die UV-Belastung in Ballungsr\u00e4umen geben und sind damit gleichzeitig Grundlage f\u00fcr Erkenntnisse \u00fcber Marktchancen des weiterent-wickelten UV-Me\u00dfsystems.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Vorhaben geplanten Modifikationen des UV-Messsystems konnten alle realisiert werden. So waren mit Stand Juni 2002 bereits sechs der sieben \u00e4lteren Messger\u00e4te des Alfred-Wegener Instituts ent-sprechend des im Rahmen des Projekts entstandenen neuen Ger\u00e4tes umger\u00fcstet.
\nDie inzwischen international anerkannten NDSC-Standards (NDSC = Network for the Detection of Stratopheric Changes) f\u00fcr Messger\u00e4te zur Bestimmung der solaren UV-Einstrahlung, sowie die Nachfrage aus den Reihen der Datennutzer machten eine Erweiterung der Wellenl\u00e4ngen-Obergrenze von 320 auf 400 nm erforderlich. Deshalb wurde ein zweites, unabh\u00e4ngig arbeitendes Spektralradiometer mit eigener Eingangsoptik f\u00fcr den Wellenl\u00e4ngenbereich 315 bis 400 nm (UV-A) integriert. Dieses Ger\u00e4t besteht aus einem Einfach-Monochromator und verwendet als Detektor ein Diodenarray mit 256 Kan\u00e4len. Der im Vergleich zum UV-B Ger\u00e4t einfachere Aufbau ist wegen der vergleichsweise geringen spektralen Dyna-mik des UV-A Bereichs ausreichend. Der Wellenl\u00e4ngenbereich beider Ger\u00e4te ist \u00fcberlappend und erlaubt damit das rasche Erkennen systematischer Messfehler. Eine benutzerfreundliche neue Software erlaubt neben der Datenaufzeichnung die einzelne oder gemeinsame Darstellung der parallel gemessenen UV-Spektren inklusive verschiedener Integral- und Dosisberechnungen. Sie regelt und \u00fcberwacht zudem die ger\u00e4tespezifische Hochspannung und sch\u00fctzt somit vor Fehlmessungen und Detektorzerst\u00f6rung.
\nJe nach Einsatzgebiet stehen in Kombination mit einem Heizelement zwei unterschiedliche K\u00fchlsysteme (W\u00e4rmetauscher oder Kompressork\u00fchler) f\u00fcr die Temperaturstabilisierung von +\/- 0,5\u00b0C des Messgeh\u00e4uses zur Verf\u00fcgung. Ein Austausch beider Systeme ist mit nur wenigen Handgriffen m\u00f6glich.
\nDer Einsatz an entlegenen Standorten wird zudem wesentlich durch die Verwendung einer neuen mobilen Kalibrierstation erleichtert, die den h\u00e4ufigen Transport der Ger\u00e4te \u00fcbe gro\u00dfe Entfernungen \u00fcberfl\u00fcssig macht.
\nDer bisherige Einsatz der Ger\u00e4te hat gezeigt, dass diese \u00e4u\u00dferst robust und wenig st\u00f6ranf\u00e4llig sind. Sie k\u00f6nnen nach nur kurzer Einweisung auch von fachfremdem Bedienungspersonal betreut werden.
\nNeben der mit hoher zeitlicher Aufl\u00f6sung messbaren solaren Bestrahlst\u00e4rke k\u00f6nnen Messkan\u00e4le aus dem UV-B Bereich (z. B. bei 300 und 320 nm) auch zur direkten Bestimmung des vertikalen Gesamtozons verwendet werden. Dabei erm\u00f6glicht die vorhandene Auswertungssoftware mit Hilfe einer positi-ons- und zeitabh\u00e4ngigen Luftmassenberechnung eine schnelle Trendbestimmung. So dient das Ger\u00e4t an der Neumayer Station in der Antarktis u. a. dazu, den aktuellen Ozontrend unabh\u00e4ngig von der Wolkenbedeckung zu erkennen. Im Fall einer interessanten Situation kann dann als Erg\u00e4nzung eine relativ teure, ballongebundene Ozonsonde zur Bestimmung des vertikalen Ozonprofils gestartet werden<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Einer gr\u00f6\u00dferen \u00d6ffentlichkeit vorgestellt wurde das erweiterte und verbesserte UV-Messsystem w\u00e4hrend der Messkampagne FELDEX 2000 vom 04.-13. Oktober 2000 auf dem Kleinen Feldberg, sowie bei den Tagen der Umwelt am 3.\/4. Juni 2002 im Park des Schlosses Bellevue in Berlin. Als Teil der iSiTEC-Produktpalette wurde das Ger\u00e4t am 14.\/15. Mai 2001 auf der DafP-Tagung f\u00fcr Photobiologie in Stuttgart sowie am 30.08.-01.09.2001 auf der Meerestechnik-Messe InWaterTec in Kiel vorgestellt. Geplant ist weiterhin die Teilnahme an der DAfP-Tagung am 1.\/2. Oktober 2002 in Dresden, sowie eine Posterpr\u00e4-sentation bei dem 5. EU-Workshop des Thematic Network for Ultraviolet Radiation Measurements am 7.\/8. Oktober 2002 in Griechenland. Hier bietet sich die M\u00f6glichkeit, wie bereits bei den vorangegangenen EU-Workshops, die aktuelle Entwicklungsstufe des Ger\u00e4tes einem hochrangigen Fachpublikum vor-zustellen. Das UV-System wird zudem in verschiedenen Ver\u00f6ffentlichungen sowie Veranstaltungen des Alfred-Wegener Instituts genannt oder pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
S\u00e4mtliche Messger\u00e4te sind nahezu st\u00e4ndig im Einsatz. Neben den exponierten Standorten in den Polargebieten und auf Forschungsschiffen befinden sich Messsysteme in Bremerhaven und auf Helgoland. In diesem Jahr soll eine weitere Messstation auf dem Pico Bolivar in Merida\/Venezuela in Betrieb genommen werden, und somit \u00e4quatornahe UV-Daten aus gro\u00dfen H\u00f6hen liefern. Die Ger\u00e4te haben bisher alle Erwartungen erf\u00fcllt. Ein vergleichbares Ger\u00e4t zur parallelen Erfassung des solaren UV-Spektrums ist weltweit nicht bekannt. Die wesentlichen Vorz\u00fcge des Systems sind die gro\u00dfe Empfindlichkeit (Photonenz\u00e4hlung) sowie die hohe Zeitaufl\u00f6sung und damit die M\u00f6glichkeit, den Einfluss von schnell wechselnden atmosph\u00e4rischen Bedingungen (z. B. Wolken) auf die UV Bestrahlungsst\u00e4rke zu bestimmen. Die seit mehreren Jahren gesammelten Datens\u00e4tze fanden Eingang in eine Reihe wissenschaftlicher Ver\u00f6ffentlichungen, insbesondere bei Arbeiten, die sich mit den Auswirkungen der solaren UV-Strahlung auf die Biosph\u00e4re befassen. Derzeit ist eine UV-Datenbank im Aufbau, um die Daten einheitlich zu verwalten und den externen Zugriff zu erleichtern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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