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Aufbau und Einsatz eines Multibeam Instrumentes zur DOAS-tomographischen Messung zweidimensionaler Konzentrationsverteilungen

Mettendorf, Kai Uwe

English Title: Development and application of a Multibaem Instrument for DOAS tomographic measurements of two dimensional concentration distributions

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PDF, German
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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden erste tomographische Langpfad DOAS Messungen (TOMDOAS)an der Autobahn A656 vorgenommen. Mit zwei Langpfad DOAS Instrumenten wurde abwechselnd entlang von 16 Lichtwegen gemessen. Aus den Messungen konnten zweidimensionale Konzentrationsverteilungen von NO2, SO2 und O3 senkrecht zur Fahrbahnrichtung rekonstruiert werden. Für die Rekonstruktion wurden die Messungen über 5-7 Stunden gemittelt. Die räumliche Auflösung der tomographischen Messung ist durch die Anzahl der Lichtwege begrenzt, das zeitliche Auflösungsvermögen durch die Fluktuation der Konzentrationsverteilung und der Anzahl von Lichtwegen, die simultan gemessen werden können. Um beides zu verbessern wurde ein Langpfad DOAS Instrument entwickelt, das die simultane Messung entlang von bis zu sechs Lichtwegen ermöglicht. Aufgrund dieser Eigenschaft wird es als Multibeam Instrument (MBI) bezeichnet. Die Nachweisgrenzen, die mit diesem Instrument erzielt werden können, sind vergleichbar denen eines konventionellen DOAS Instrumentes. Multibeam Instrumente wurden erfolgreich bei einer Testkampagne in einer Fabrikhalle und der FORMAT II Kampagne eingesetzt. Bei der LP-TOM-DOAS Testkampagne wurde eine bekannte, eindeutig definierte Konzentrationsverteilung von NO2 mit einem Messaufbau bestehend aus drei Multibeam Instrumenten und 39 Lichtwegen gemessen. Die rekonstruierten Konzentrationsverteilungen stimmen im Rahmen der verwendeten Diskretisierung gut mit der realen Konzentrationsverteilung überein, z. B. ist die Abweichung von der rekonstruierten und realen Gesamtkonzentration im Messfeld kleiner als 20%.

Translation of abstract (English)

First tomographic Long path DOAS (LP-TOM-DOAS) measurements were performed at the motorway A656. Sequential measurements along 16 light paths were conducted with two LP DOAS instruments. Two dimensional concentration distributions of NO2, SO2 und O3 perpendicular to the motorway were reconstructed from the measurements. For the reconstructions the measurement data were averaged over 5-7 hours. The spatial resolution depends on the number of light paths. The temporal resolution depends on the number of light paths measured simultaneously. A new LP DOAS instrument was developed to improve both. The new instrument is called Multibeam Instrument. It allows the simultaneous measurement along 1 to 6 light beams. The detection limits achieved with this instrument are comparable to those of a conventional LP DOAS instrument. During a test campaign and during the FORMAT II campaign successful measurements with Multibeam instruments were performed. In the LP-TOM-DOAS test campaign well known concentration distributions of NO2 were measured with a measurement setup consisting of 39 light paths and three Multibeam instruments. The reconstructed concentration distributions agree well with the real concentration distributions, for example the real and reconstructed concentration in the measurement area differ by less then 20%.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Platt, Ulrich
Date of thesis defense: 20 December 2005
Date Deposited: 10 Jan 2006 12:12
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: DOAS, Optische Tomographie
Uncontrolled Keywords: Multibeam InstrumentMultibeam Instrument
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