Inversion von Spurengasprofilen aus hochaufgelösten bodengebundenen FTIR-Messungen in Absorption:
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2000
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INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG
III
INHALTSVERZEICHNIS
IV
1. EINLEITUNG 1
2. DIE ATMOSPHAERE 3
2.1 ZUSAMMENSETZUNG DER ERDATMOSPHAERE 3
2.2 VERTIKALE SCHICHTUNG DER ERDATMOSPHAERE 4
2.3 ATMOSPHAERISCHE DYNAMIK: DIE GRUNDGLEICHUNGEN 6
2.4 GLOBALES STROEMUNGSMUSTER DER ATMOSPHAERE UND ATMOSPHAERISCHE WELLEN 7
2.5 VARIABILITAET DER ARKTISCHEN STRATOSPHAERE 11
2.6 STRATOSPHAERISCHE OZONCHEMIE 12
2.7 GESTOERTE OZONCHEMIE IN DER WINTERLICHEN STRATOSPHAERE 17
3. DIE FERNERKUNDUNG DER ATMOSPHAERE IM INFRAROTEN SPEKTRALBEREICH 20
3.1 ATMOSPHAERISCHE SIGNATUREN IM INFRAROTEN SPEKTRALBEREICH 20
3.2 FORM UND BREITE VON SPEKTRALLINIEN 22
3.2.1 DIE NATUERLICHE LINIENBREITE 23
3.2.2 DIE DOPPLERVERBREITERUNG 23
3.2.3 DIE STOSSVERBREITERUNG UND DAS VOIGTPROFIL 24
3.3 DIE BERECHNUNG VON LINIENSTAERKEN 26
3.4 DIE BERECHNUNG SYNTHETISCHER SPEKTREN 29
3.5 MESSGEOMETRIEN DER ATMOSPHAERISCHEN FERNERKUNDUNG 31
4. DAS FOURIERSPEKTROMETER
33
4.1 FUNKTIONSWEISE DES FOURIERSPEKTROMETERS 33
4.2 DIE FOURIERTRANSFORMATION 34
4.3 DIE DISKRETE FOURIERTRANSFORMATION 36
4.4 VOM INTERFEROGRAMM ZUM SPEKTRUM: DAS APPARATEPROFI 1 37
4.5 SELBSTAPODISIERUNG UND NUMERISCHE APODISIERUNG 38
4.6 EINSEITIGE INTERFEROGRAMMAUFNAHME UND DIE WIRKUNG VON PHASENFEHLEM
40
4.7 FOURIERSPEKTROMETER UND DISPERSIVES SPEKTROMETER IM VERGLEICH 42
5. FEHLERQUELLEN IN DER FOURIERSPEKTROSKOPIE 47
5.1 INSTRUMENTELLE EIGENSTRAHLUNG 47
5.2 INTERFERENZEN AN GRENZFLAECHEN 48
5.3 NICHTLINEARITAET 49
5.4 ABTASTFEHLER 52
5.5 WEGABHAENGIGE MODULATIONSEFFIZIENZ 55
5.6 GASZELLENMESSUNG ZUR CHARAKTERISIERUNG DES INSTRUMENTEILEN ZUSTANDES
59
5.7 LINEFIT: EINE SOFTWARE ZUR ABLEITUNG DES APPARATEPROFILS AUS
GASZELLENMESSUNGEN 62
6. DIE AUSWERTUNG BODENGEBUNDENER ABSORPTIONSMESSUNGEN 67
6.1 GRUNDZUEGE DER INVERSIONSTHEORIE 67
6.2 DAS INVERSIONSVERFAHREN NACH TIKHONOV-PHILLIPS 70
6.3 DIE SCHAETZUNG NACH BAYES 71
IV
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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6.4 CHARAKTERISIERUNG DES VERTIKALEN AUFLOESUNGSVERMOEGENS 72
6.5 FEHLERABSCHAETZUNG INFOLGE DES RAUSCHENS 73
6.6 DAS INVERSIONSPROGRAMM PROFFIT 74
6.6.1 BESCHREIBUNG VON PROFFIT 74
6.6.2 INVERSION AUF LOGARITHMISCHER SKALA 76
6.6.3 ZUR KONVERGENZ DER LINEARISIERTEN INVERSION 79
7. DIE AUSWERTUNG DER EINZELNEN GASE UND DIE UNSICHERHEIT DER ERGEBNISSE
82
7.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN ZUM FEHLERBUDGET 82
7.2 DIE AUSWERTUNG DER EINZELNEN GASE 90
7.2.1 O, 90
7.2.2 HCL 93
7.2.3 HN0
3 96
7.2.4 HF 98
7.2.5 N
20 UND CH* 100
7.2.6 NO 105
7.2.7 N0
2 107
7.2.8 CIO ~ 109
7.2.9 CLONO, 111
7.3 TEMPERATURPROFILE AUS COI-SIGNATUREN 113
8. DISKUSSION DER ERGEBNISSE FUER DEN WINTER 1997/1998 115
8.1 DIE METEOROLOGISCHE SITUATION IM WINTER 1997/1998 115
8.2 ANTIKORRELATION DER DYNAMISCHEN TRACER HF UND N
20 117
8.3 ABSCHAETZUNG DES CHEMISCHEN OZONVERLUSTES IM WINTER 1997/1998 118
8.4 VERGLEICH MIT DEM 3D-CHEMIETRANSPORTMODELL KASIMA 119
8.4.1 N
20 UND CR, 120
8.4.2 O
3
121
8.4.3 HCL, CIONO2 UND CIO 123
8.4.4 HNO3, N0
2 UND NO 126
9. SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 130
LITERATURVERZEICHNIS
132
ANHANG A: NUMERISCHE APODISIERUNG 1
3G
ANHANG B: POTENTIELLE TEMPERATUR UND IPV 139
VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN 140
VERZEICHNIS DER TABELLEN 1
43
VERZEICHNIS DER ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE 144
DANKSAGUNG 147
LEBENSLAUF 149
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