Изложенный выше метод измерения ОС пригоден для приборов с высокой монохроматичностью (например, для спектрофотометра Добсона). Эти приборы довольно сложны, требуют квалифицированных наблюдателей и дорого стоят. В связи с этим значительный интерес для измерения ОС представляют более простые и доступные для сети станций приборы со светофильтрами, которые выделяют довольно широкие спектральные полосы пропускания. Комбинации стеклянных светофильтров, изготавливаемых в настоящее время, выделяют полосы пропускания (ширина полосы измеряется на половине высоты кривой пропускания) в ультрафиолетовой области спектра шириной 10—30 нм, интерференционные светофильтры— 5—10 нм. Указанные спектральные интервалы не удовлетворяют условию монохроматичности. В этом случае применение метода Добсона для расчета ОС становится невозможным. На участке спектра, выделяемом коротковолновым светофильтром, показатель поглощения озона изменяется в несколько раз, вследствие чего заметно проявляется эффект Форбса, вызывающий искажение измеряемой величины озона (см. раздел 3.1).[ ...]
В случае если источником излучения является Солнце, то величина М?ъ определяется по формуле (2.13) или (2.27). Формула (2.56) отражает то обстоятельство, что спектрофотометрический прибор всегда регистрирует суммарное по спектру излучение источника от всех узких участков спектра, попадающих в интервал его спектральной чувствительности и редуцированных в соответствии с этой чувствительностью.[ ...]
Значения Яшах, полученные по формуле (2.57) помещены в табл. 2.9 и 2.10.[ ...]
Как видно из табл. 2.9, в рассматриваемом случае эффект Форбса проявляется в том, что с уменьшением высоты солнца или увеличением содержания озона положение максимума эффективной спектральной чувствительности системы прибор—солнце смещается в сторону длинных волн. Зависимость Яшах от б проявляется в значительно меньшей степени, чем от ОС (табл. 2.10). Это значит, что при измерении озона прибором со светофильтрами нельзя использовать постоянное значение Яшах при разной высоте солнца и разном содержании озона.[ ...]
Учитывая это обстоятельство, в 1959 г. Г. П. Гущин [33, 36, 39] разработал метод измерения ОС, пригодный для приборов со светофильтрами, который позволил использовать эти приборы на сети станций. Он получил название интегрального метода [47, 92]. Теоретические основы метода заключаются в следующем.[ ...]
В соответствии с выражением (2.56) в каждый данный момент отсчет / на выходе озонометра, наведенного на солнце, для любого светофильтра пропорционален сумме редуцированных световых потоков от каждого малого спектрального участка, на которые разбит весь интервал спектральной чувствительности прибора.[ ...]
В результате расчетов по формуле (2.20) получается озонная номограмма (рис. 2.4), с помощью которой, с одной стороны, рассчитывается ОС по данным наблюдений, а с другой — оценивается погрешность интегрального метода.[ ...]
С помощью номограммы (рис. 2.4) по данным наблюдений легко определить ОС в атмосфере, расположенной выше уровня моря. Для этого по высоте солнца и отношению реальных отсчетов /1//2, исправленных на температуру (раздел 2.6), находят точку на номограмме. Затем по двум ближайшим к точке линиям одинакового содержания озона путем интерполяции (или непосредственно, если линия проходит через найденную точку) определяют значение ОС.[ ...]
Изложенный метод расчета ОС применим для приборов с широкими спектральными полосами пропускания самых различных форм. Расчет погрешностей этого метода, связанных с выбором светофильтров, показывает, что погрешности тем меньше, чем в более коротковолновой области находится максимум пропускания первого светофильтра (точнее говоря, правое крыло кривой пропускания), или, иначе, чем больше эффективные коэффициенты поглощения озона. Разумеется, максимум пропускания первого светофильтра нельзя смещать в область волн короче 290 нм по той причине, что солнечный спектр у поверхности земли резко обрывается при X < 290 нм. Если при измерении ОС учитывать аэрозольную погрешность, то выгоднее использовать светофильтры, максимумы пропускания которых по спектру расположены близко друг к другу. Однако если эти максимумы располагаются слишком близко друг к другу, то возрастает погрешность, связанная с уменьшением разности между эффективными показателями поглощения озона. Поэтому должно существовать оптимальное расстояние по спектру между максимумами пропускания двух светофильтров, предназначенных для измерения ОС.[ ...]
Номограмма для расчета ОС может быть рассчитана для разных высот над уровнем моря, вплоть до верхней границы озонного слоя. При этом величина (3 , в формуле (2.60) умножается на отношение р/ро, где р — давление на избранной высоте, Ро — давление на уровне моря. Это означает, что интегральный метод позволяет определить толщу озона, лежащую выше любого уровня.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зенитный коэффициент Кз озонометра М-83 в зависимости от высоты |
 |