Modellierung des Strahlungstransports in der Erdatmosphäre für absorptionsspektroskopische Messungen im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich:
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1998
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MODELLIERUNG DES STRAHLUNGSTRANSPORTS IN DER ERDATMOSPHAERE FUER
AB'SORPTIONSSPEKTROSKOPISCHE MESSUNGEN IM ULTRAVIOLETTEN UND SICHTBAREN
SPEKTRALBEREICH I * I * I 320 325 330 WAVELENGTH [NM] DISSERTATION VON
LUTZ CHRISTIAN MARQUARD HEIDELBERG, JANUAR 1998 INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 1 1 STRAHLUNGSTRANSPORT 9 1.1 DIE
STRAHLUNGSTRANSPORTGLEICHUNG ; 10 1.1.1 DIE STRAHLUNGSTRANSPORTGLEICHUNG
HERGELEITET AUS DER BOLTZMANN-GLEICHUNG 10 1.1.2 ENERGIEERHALTUNG 13
1.1.3 UNTERSCHEIDUNG DIREKTE/DIFFUSE STRAHLUNG: DAS LAMBERT- BEERSCHE
GESETZ ". 13 1.1.4 LOESUNGSVERFAHREN 14 1.2 DER MONTE CARLO-ANSATZ 15
1.2.1 GRUNDPRINZIP, EIGENSCHAFTEN, BEISPIEL 15 1.2.2 DIE
RUECKWAERTS-MONTE-CARLO-METHODE 19 2 DAS
MONTE-CARLO-STRAHLUNGSTRANSPORTMODELL AMPTRAN 25 2.1 PHYSIKALISCHES
MODELL UND NUMERISCHE METHODEN 26 2.2 EINE METHODE ZUR KORREKTUR
APPROXIMIERTER VERTEILUNGEN . 33 2.3 BERECHNUNG DER
RAYLEIGH-STREUPARAMETER 34 2.3.1 RAYLEIGH-WIRKUNGSQUERSCHNITT 35 2.3.2
RAYLEIGH-STREUKOEFFIZIENT 37 2.3.3 RAYLEIGH-PHASENFUNKTION 37 2.4
FEHLERABSCHAETZUNG FUER DIE MODELLRECHNUNGEN . 38 2.4.1 STATISTISCHE
FEHLER 38 2.4.2 SYSTEMATISCHE FEHLER 40 3 DOAS UND DAS
LUFTMASSENFAKTOR-KONZEPT 43 3.1 EINFUEHRUNG, MOTIVATION, UEBERBLICK 44 3.2
DIE DOAS-METHODE 46 3.3 EIN PFADINTEGRALFORMALISMUS FUER DEN
STRAHLUNGSTRANSPORT . 49 3.4 DER GUELTIGKEITSBEREICH DER DOAS-METHODE
50 3.5 BERECHNUNG VON VERTIKALEN SAEULENDICHTEN . . 54 3.5.1 DIE RICHTIGE
FORMEL ZUR BERECHNUNG DER VERTIKALEN SAEULENDICHTE 54 3.5.2
BESCHRAENKTHEIT DER FORMEL V = S/L 56 3.6 BERECHNUNG VON
LUFTMASSENFAKTOREN 56 3.6.1 EXISTIERENDE METHODEN 56 3.6.2 EINE METHODE
ZUR BERECHNUNG DES RICHTIGEN LMF FUER EINE DOAS-AUSWERTUNG 58 3.6.3
BESCHRAENKTHEIT DER TRADITIONELLEN LMF- BERECHNUNGSMETHODE 61 3.6.4 DIE
MODIFIZIERTE DOAS-METHODE UND IHRE BESCHRAENKTHEIT 64 3.6.5 EINE
VERBESSERTE METHODE ZUR BERECHNUNG DES LMF . 65 THEORETISCHE
VALIDIERUNG VON AMFTRAN 67 4.1 ENERGIEERHALTUNG 68 4.1.1 EINE METHODE
ZUR AUFSTELLUNG EINER ENERGIEBILANZ . . . . 68 4.1.2 ENERGIEBILANZ FUER
AMFTRAN UND GOMETRAN . . . . 69 4.2 VERGLEICH MIT ANDEREN
STRAHLUNGSTRANSPORTMODELLEN 71 MODELLIERUNG GRUNDSAETZLICHER FRAGEN AUF
DEM GEBIET DER AB- SORPTIONSSPEKTROSKOPIE 77 5.1 MITTLERE ANZAHL VON
STREUEREIGNISSEN IN DER ATMOSPHAERE . 78 5.2 DER BEITRAG DER
GESTREUTEN STRAHLUNG AUS JEDER EINZELNEN HOEHEN- SCHICHT ZUR
GESAMTSTRAHLUNG 81 5.3 DER EFFEKTIVE LUFTMASSENFAKTOR FUER EINE
GOME-SATELLITENMESSUNG 88 5.3.1 DAS FUNKTIONSPRINZIP DES
GOME-EXPERIMENTS 88 5.3.2 WAS IST DER EFFEKTIVE LMF FUER EINE
GOME-MESSUNG ? . 89 5.3.3 EINE METHODE ZUR DIREKTEN BERECHNUNG DES
EFFEKTIVEN LMF 89 5.3.4 EIN WICHTUNGSSCHEMA ZUR BERECHNUNG DES
EFFEKTIVEN LMF 90 5.3.5 EIN VERFAHREN ZUR BERECHNUNG DER GESAMTEN
VERTIKALEN SAEULENDICHTE UEBER EINEM TEILWEISE MIT WOLKEN BEDECKTEN PIXEL
92 5.4 WICHTUNGSFUNKTIONEN ATMOSPHAERISCHER PARAMETER 93 5.5 ABSOLUTE
PHOTONENFLUESSE 99 5.6 BEEINFLUSSUNG STRATOSPHAERISCHER LMFS DURCH
TROPOSPHAERISCHE WOLKEN 107 MODELLIERUNG VON DOAS-MESSUNGEN IN DER
ATMOSPHAERE 115 6.1 DIE NDSC-VERGLEICHSKAMPAGNE AM OBSERVATOIRE DE HAUTE-
PROVENCE 115 6.1.1 METEOROLOGISCHE SITUATION AM OHP 116 6.2
EXPERIMENTELLE BESTAETIGUNG DER BESCHRAENKTHEIT DER TRADITIONEL- LEN
LMF-BERECHNUNGSMETHODE 118 6.3 MESSUNGEN VON O 3 122 6.3.1 DIE METHODE
DES LANGLEY-PLOTS 122 6.3.2 VALIDIERUNG DER MODELLRECHNUNGEN UND DER
MESSUNGEN . 124 6.4 MESSUNGEN VON O 4 131 6.4.1 GRUNDLAGEN DER O 2 -O 2
-WECHSELWIRKUNG 131 6.4.2 THEORETISCHE UEBERLEGUNGEN ZUR SAEULENDICHTE VON
O 2 BZW. O 4 132 6.4.3 VALIDIERUNG DER MODELLRECHNUNGEN UND DER
MESSUNGEN . 134 7 DISKUSSION UND AUSBLICK 145 7.1 DAS
STRAHLUNGSTRANSPORTMODELL AMFTRAN 145 7.2 LUFTMASSENFAKTOR-KONZEPTE . .
. 148 7.3 MODELLIERUNG GRUNDSAETZLICHER FRAGEN AUF DEM GEBIET DER AB-
SORPTIONSSPEKTROSKOPIE 150 7.4 MODELLIERUNG VON DOAS-MESSUNGEN IN DER
ATMOSPHAERE 152 A ANALYTISCHE LOESUNG DES ENTWICKELTEN
PFADINTEGRALFORMALISMUS FUER DEN STRAHLUNGSTRANSPORT 155 B
BEDIENUNGSANLEITUNG FUER AMFTRAN 167 B.L PROGRAMMSTRUKTUR 167 B.2
INSTALLATION UND START .- 169 B.3 ERKLAERUNG ANHAND EINES BEISPIELES 170
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 189 TABELLENVERZEICHNIS 191 LITERATURVERZEICHNIS
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