Аппаратура и методика измерений

2.1. Instrumentation and measuring procedure

Аппаратурный комплекс, сформированный для реализации программы оптических наземных измерений в Антарктиде, включает две группы приборов:

1. Спектральные приборы УФ-диапазона для измерений интенсивности солнечной УФ-радиации, концентрации озона и окиси азота:

Instrument complex that was produced to realize optical ground measurements in the Antarctic consists of two equipment groups:

1. Spectral equipments to measure the solar UV radiation intensity and also ozone and nitric oxide concentrations:

• - модифицированный в ННИЦ МО БГУ фильтровый озонометр М 124-М;
• - спектрорадиометр «ПИОН-УФ-ІІ» для измерения спектрального распределения интенсивности, а также уровней и доз биологически активного солнечного приземного УФ-излучения и ОСО в вертикальном столбе атмосферы;
• - фильтровый радиометр «ПИОН-FN» для мониторинга состояния озонового слоя и измерения эритемной дозы активного биологического УФ-излучения (УФ-индекса);
• - измеритель приземных концентраций озона;
• - спектрограф изображения с моногоосевой геометрией наблюдений MARS-B для измерения общего содержания и вертикальных профилей распределения NO₂.
• 2. Многоволновая аппаратура для измерения характеристик аэрозоля и подстилающей поверхности:
  • - спектральный альбедометр для измерения спектра отражения (альбедо) земной поверхности
  • -солнечный спектральный сканирующий поляризационный радиометр для измерения параметров аэрозоля;
  • - многоволновый поляризационный рамановский лидар.

Приборы для измерений интенсивности солнечной УФ-радиации, концентрации озона и окиси азота

Фильтровый озонометр М 124-М (рис. 2.1, а) предназначен для измерения ОСО методами «по прямому Солнцу» (DS) и «из зенита небесной сферы» (ZS). Основные методики проведения измерений озоно-метрами серии М124 разработаны сотрудниками ГГО им. А. И. Воейкова и описаны в работах [1-3].

В течение ряда лет в ННИЦ МО БГУ совместно со специалистами НИЦ ДЗА им. А. И. Воейкова проводятся работы по модернизации фильтрового озономе-тра М124, который до настоящего времени остается базовым прибором для комплектования наземной сети мониторинга ОСО Росгидромета и метеослужб ряда стран СНГ. Озонометр М124-М является результатом проведенной модернизации.

Для работы в антарктических экспедициях были изготовлены модернизированные экземпляры озо-нометра М124-М - № 92 и № 355, которые отличались от серийного озонометра М124 (ТУ-52-14 [1]) системами спектральной селекции (рис. 2.2, табл. 2.1), термостабилизации и современной элементной базой. При этом принятая процедура измерения ОСО [2,3]

• - modified (at the National Ozone Monitoring Research and Educational Center BSU, NOMREC) filter ozonometer M124-M;
• - spectroradiometer«PION-U/-ll» measuring spectral irradiance, levels and doses of biologically active solar surface UV radiation and TO in a vertical column of the atmosphere;
• - filter radiometer «PION-FN» measuring a solar erythema dose of UV radiation and TO;
• - surface ozone concentration meter;
• - image spectrograph MARS-B with the multiaxial geometry of observations measuring total amount and vertical distribution profiles of N0₂.
• 2. Multiwavelength instruments to sense parameters of aerosol and surface:
  • - a spectral albedometer for measuring spectral albedo of the earth surface;
  • - a spectral scanning polarization sun/sky radiometer for deriving aerosol parameters;
  • - a multiwavelength polarization Raman lidar.
• 2.1.1. Instruments to measure solar UV radiation intensity, ozone and nitrogen oxide concentrations

Filter ozonometer Ml 24-M (Fig. 2.1, a) is designed to measure TO employing «direct sun» (DS) and «zenith» (Z) techniques. Basic measurement procedures for M124 ozonometers are elaborated in A. I. Voejkov Main Geophysical Observatory (MGO) and described in articles [1-3].

For a several years, National Ozone Monitoring Research and Education Center of Belarusian State University (NOMREC BSU) along with A. I. Voejkov Research Center for Remote Atmosphere Sounding (RC RAS) has been pursuing activities aiming at modernization of the filter, which is currently the basic instrument to maintain TO monitoring ground-based network of the Russian Federation Hydrometeorological Center as well as those of the meteorological services of some CIS countries. The M124-M ozonometer is a modernized version of the M124 ozonometer.

Modifications of the ozonometer M124-M -№ 92 and № 355 - have been made to operate in the Antarctic conditions. They differ from the serial ozonometer M124 (TS-52-14 [1]) with spectral selection systems (Fig. 2.2, Table 2.1), thermal stabilization and modern element base. Still, the adopted procedure of TO measurement [2,3] has

Рис. 2.1. Приборы для измерения интенсивности солнечного УФ-излучения, концентрации озона и двуокиси азота: а - фильтровый озонометр М 124-М; b - спектрорадиометр «ПИОН-УФ-ІІ»; с - фильтровый радиометр «ПИОН-ФН» с солнечной батареей; d - измеритель концентрации приземного озона на основе ПГС; е - спектрограф изображения MARS-B

Fig. 2.1. Instruments measuring solar UV radiation intensity, ozone and nitrogen oxide concentrations: a - filter ozonometer M124-M; b - spectroradiometer «PION-UV-ІІ»; c - filter radiometer «PION-FN» with a solar battery; d - surface ozone concentration meter on the basis of a semiconductor gas sensor; e - image spectrograph MARS-B

Таблица 2.1. Спектральные характеристики входных трактов использованных экземпляров модернизированного озонометра М124-М (максимумы пропускания в каждом комплекте светофильтров приняты за 1)

Table 2.1. Spectral characteristics ofthe input channels of M124-M ozonometer modified versions (transmission maxima in each set of optical light filters are taken as 1)

Рис. 2.2. Спектры пропускания фильтровых систем №1 и 2 модернизированных экземпляров озонометра М124-М (№ 92 и №355 соответственно)

Fig. 2.2. Transmission spectra of filter systems № 1 and № 2 of modified versions oftheM124-M ozonometer (№ 92 and №355, respectively)

для сохранения преемственности многолетних рядов наблюдений была полностью сохранена.

Экземпляры озонометра М124-М прошли различные виды предварительных калибровок на поверочных стендах НИЦ ДЗА и ННИЦ МО БГУ, а также в сеансах сравнительных измерений с региональным эталоном, озонометром Добсона № 108 ГГО им. А. И. Воейкова (Россия).

Одной из задач, решаемых в рамках совместных российско-белорусских сезонных антарктических экспедиций 2006-2009 гг., было проведение натурных испытаний образцов модернизированного озонометра М124-М с целью отработки систем спектральной селекции и термостабилизации прибора, а также совершенствования методики проведения измерений в специфических приполярных условиях, в частности, при значительных солнечных зенитных углах (SZA > 40°).

Для оценки стабильности и воспроизводимости измерительных характеристик приборов калибровки fully remained to continue long-term series of observations.

Samples of the ozonometer Ml 24-M have undergone various types of pre-calibration procedures on calibration set-ups of RC RAS and NOMREC BSU as well as intercomparison sessions against the regional reference ozonometer Dobson № 108 of A. I. Voejkov MGO (Russian Federation).

One ofthe problems to be solved in the framework of joint Russian-Belarusian seasonal Antarctic expedition of 2006-2009 was conducting field tests of samples ofthe modernized M124-M ozonometer to check spectral selection systems and thermostabilization ofthe device as well as enhance the measurement technique in specific polar conditions, in particular, when large solar zenith angles (SZA > 40°) were involved.

To evaluate the stability and reproducibility of instrument measurement characteristics, calibration осуществлялись до и после каждой сезонной антарктической сессии. Процедура поверки приборов соответствовала утвержденной методике [2].

Опыт эксплуатации приборов в условиях Антарктиды показал, что более предпочтительным является применение активной и более мощной системы термостабилизации.

Предложенный и реализованный в экземпляре М124-М № 355 нагревательный элемент, работающий в режиме активного термостата, и предварительно запрограммированный на диапазон работы 23-25 градусов, показал достаточную надежность в работе и позволил исключить процедуру контроля температуры и, соответственно, введения температурных поправок при расчете ОСО.

Многофункциональный ультрафиолетовый спектрорадиометр «ПИОН-УФ-ІІ» (см. рис. 2.1, Ь) разработан в ННИЦ МО БГУ [4,5] для измерения спектров освещенности приземным солнечным излучением в биологически активном диапазоне X = 280ч-450 нм. Основные рабочие характеристики прибора приведены в табл. 2.2.

Прибор измеряет спектральную плотность энергетической освещенности (СПЭО) плоской горизонтальной площадки у поверхности Земли суммарным (прямым и диффузно рассеянным) солнечным излучением, приходящим из полной небесной полусферы. Кроме основного спектра спектрорадиометр регистрирует также сигнал фотодиода опорного канала, procedures were performed before and after each Antarctic seasonal session. The calibration procedures were complied with the adopted technique [2].

Experience of operation of devices in conditions of Antarctica has shown that a more active and more powerful thermal stabilization system is preferred.

A heating element realized in the sample of M-124M № 355 and pre-programmed for an operating range of 23-25 degrees in the active thermostat mode, has demonstrated high reliability in operation enabling to neglect temperature control procedure and, consequently, enter temperature corrections while calculating TO.

Multi-functional UV Spectroradiometer «PION-UV-ІІ» (see Fig. 2.1, b) is designed in NOMREC BSU

[4,5] for measuring spectra of total surface solar radiation in biologically active range of X = 280-450 nm. The main characteristics of the device are shown in Table 2.2.

The instrument measures the spectral irradiance of a flat horizontal platform at the Earth's surface exposed to direct and diffusely scattered solar radiation, coming from the complete celestial hemisphere. In addition to the main spectrum, the spectroradiometer also registers the signal of the reference channel of the photodiode, which allows assessing stability

Таблица 2.2. Технические характеристики спектрорадиометра «ПИОН-УФ-ІІ»

Table 2.2. Characteristics of spectroradiometer «PION-UV-ІІ»

который позволяет оценивать стабильность оптических характеристик атмосферы в период измерения. Измерение спектров производится в автоматическом режиме в течение всего светового дня с интервалом ~5 мин. Во время работы в Антарктиде спектрора-диометр обычно проводил около 370 измерений в течение суток. Так, например, с 23 декабря 2013 г. по 17 марта 2014 г. было измерено 30 579 спектров. Типичные спектры, регистрируемые спектрорадио-метром «ПИОН-УФ-ІІ», представлены на рис. 2.3.

На основании полученных спектров в соответствии с методиками, рекомендованными WM0 [6], рассчитывались мощности и дозы различных биологических эффектов УФ-излучения, в частности, значения УФ-индекса. Кроме того, измеренные спектры СПЭО служили основой для расчета значений ОСО в вертикальном столбе атмосферы.

Автономная дистанционная система «ПИОН-ФН» (см. рис. 2.1, с) предназначена для мониторинга состояния озонового слоя и измерения эритемной дозы активного биологического УФ-излучения (УФ-индекса).

Система, экспериментальный образец которой был разработан и изготовлен в ННИЦ МО БГУ (2015 г.), представляет собой дальнейший шаг в развитии средств мониторинга озоносферы и предназначена для оснащения пунктов сети мониторинга на территории Республики Беларусь, в частности, в городах Могилеве и Бресте, а также сезонных пунктов наблюдения БАЭ.

Внешний вид прибора, состоящего из фотометра и солнечной панели, представлен на рис. 2.1, с. Основные технические характеристики приведены в табл. 2.3.

of the optical characteristics of the atmosphere in a measurement period. Taking spectra is performed automatically during the daylight hours with a ~5 min interval. While working in Antarctica, the spectroradi-ometer usually made about 370 measurements during the day. Thus, for example, from December 23,2013 to March 17,2014,30 579 spectra were collected. Typical spectra registered with the spectroradiometer «PION-UV-ІІ» are presented in Fig. 2.3.

On the basis of the spectra obtained and according to the procedures recommended by WMO [6], one has determined doses of various biological effects of UV radiation, in particular, UV index values. In addition, the measured irradiance spectra have served as the basis for calculating the total ozone values (TO) in the vertical column of the atmosphere.

Autonomous remote system «PION-FN» (see

Fig. 2.1, c) is designed to monitor the ozone layer and measure the erythema dose of active biological ultraviolet radiation (UV index).

The system, an experimental sample of which was engineered and manufactured in NOMREC BSU (2015), is a further step in advancing instrumentation of ozone monitoring. It is designed to equip a network of monitoring points in the Republic of Belarus, particularly, in the cities of Mogilev and Brest as well as seasonal observation points of BAE.

The picture of the device consisting of a photometer and a solar panel is shown on fig. 2.1, c. The main technical characteristics are given in Table 2.3.

Рис. 2.3. Спектр СПЭО (на рисунке «spectrum») и сигнал фотодиода опорного канала (на рисунке «reference channel»), регистрируемые спектрорадиометром «ПИОН-УФ-ІІ»

Fig. 2.3. The irradiance spectrum and photodiode signal of the reference channel recorded with a spectroradiometer «PION-UV-ІІ»

Таблица 2.3. Основные технические характеристики прибора «ПИОН-ФН» Table 2.3. Characteristics of the «PION-FN» instrument

Разработка представляет собой систему для дистанционного мониторинга состояния озонового слоя и измерения дозы активного биологического УФ-излучения и включает двухканальный фотометр и солнечную панель. Система полностью автономна и не требует внешних источников питания и связи с компьютером для хранения и обработки данных.

Результаты измерений передаются посредством сети GSM на удаленный сервер, что позволяет следить за состоянием озоносферы в режиме он-лайн. Использование современной электронной базы позволило достичь высокой энергоэффективности устройства, так энергопотребление в спящем режиме составляет всего 13 мВт.

Использование микроконтроллера с архитектурой ARM дает возможность проводить расчет ОСО и УФ-индекса непосредственно программой микроконтроллера. Помимо этого программа рассчитывает время восхода и захода солнца, что позволяет автоматически переводить фотометр в спящий режим в ночное время.

Автономность системы и использование сети GSM для передачи данных позволяет устанавли-

The instrument is a system for remote monitoring of the ozone layer and measurements of the dose of active biological ultraviolet radiation. It includes a double-channel photometer and a solar panel. The system is fully autonomous and does not require external power supply as well as communication with the computer for data storage and processing.

The measurement results are transmitted via the GSM network to a remote server enabling to monitor the state of the ozone layer in the online mode. The use of modern electronic base has allowed achieving high energy efficiency of the device, for example, power consumption in a sleeping mode is only 13 mW.

Using a microcontroller with ARM architecture allows to derive the TO and UV index directly from a microcontroller program. In addition, the program determines time of sunrise and sunset enabling to automatically switch the photometer to the sleeping mode at night.

Independence of the system and use of the GSM network for data transmission make it possible to lo-

Рис. 2.4. Спектральные характеристики измерительных каналов фотометра «ПИОН-ФН»

Fig. 2.4. Spectral characteristics of measuring photometer channels

вать фотометр фактически в любом месте, где есть покрытие оператора сотовой связи, что позволяет в кратчайшие сроки создать сеть для эффективного мониторинга за озоносферой и оперативного предупреждения о риске УФ-облучения.

В случае невозможности использовать сеть GSM (например, проведение измерений в Антарктиде) в фотометре предусмотрен альтернативный беспроводной канал связи на частоте 433 МГц и максимальной дальностью 1 км. В этом случае данные передаются на ПК или ноутбук.

Как и спектрорадиометр «ПИОН-УФ-ІІ», фотометр «ПИОН-ФН» регистрирует прямое и диффузно рассеянное атмосферой солнечное излучение, приходящее из полной небесной полусферы (поле зрения 180°). На рис. 2.4 представлены спектральные характеристики прибора.

Важной особенностью спектральных характеристик фотометра является то, что форма «правой» части коротковолнового фильтра с тефлоновой косинусной насадкой в области 290-320 нм с достаточно высокой степенью точности воспроизводит кривую спектра действия биоэффекта «эритема». Поэтому сигнал коротковолнового канала (интеграл свертки спектра СПЭО приземного солнечного излучения с кривой спектральной чувствительности канала) можно после соответствующей калибровки использовать как значение мощности дозы биоэффекта «эритема». На основе полученного значения можно рассчитать величину УФ-индекса. Таким образом, для определения УФ-индекса используется интенсивность, измеренная в коротковолновом канале (295 нм). Для расчета ОСО используется отношение интенсивностей обоих каналов.

cate the photometer virtually at any point where there is cellular communication coverage. As a result, one can quickly create a network to effectively monitor the ozonosphere and inform in a real-time mode about the risk of UV exposure.

In case the GSM network cannot be exploited (for example, measurements are taken in Antarctica), the photometer provides an alternative wireless communication channel on a frequency of 433 MHz and with a maximum range of 1 km. Here the data are transmitted to the PC or the laptop.

Like the spectroradiometer «PION-UV», the photometer «PION-FN» registers direct and diffuse solar radiation coming from the full celestial hemisphere (field of view of 180°). Fig. 2.4 demonstrates the spectral characteristics of the instrument.

An important feature of the spectral characteristics of the photometer is that a shape of the «right» element of the short-wave filter with a teflon cosine collector in a 290-320 nm region reproduces the curve of the «Erythema» spectrum with a high degree of accuracy. Therefore, a short-channel signal (integral of the convolution of the irradiance spectrum of the surface solar radiation with the curve of the channel spectral sensitivity) may be used after an appropriate calibration procedure as a value of the biological effect «Erythema». Based on a quantity obtained, a UV index value can be calculated. Thus, to determine the UV index, one employs the intensity measured in a short channel (295 nm). While calculating theTO, the ratio of the intensities of the two channels is used.

Система прошла серию лабораторных и натурных испытаний на Минской озонометрической станции, а также использована для обеспечения мониторинга в период сезонной БАЭ 2015-2016 гг.

Измеритель приземных концентраций озона. Интерес к химии тропосферного озона обусловлен его важной ролью в химических реакциях окисления в атмосфере, вредным воздействием на животный и растительный мир, а также значительным вкладом в «парниковый» эффект.

Полярные регионы особенно интересны для исследования, поскольку антропогенное влияние здесь несущественно вследствие низкой плотности населения и отсутствия промышленности. В этих условиях уровень приземного озона во многом определяется природными процессами и вертикальным переносом озона из стратосферы.

Данные о концентрации приземного озона в высоких широтах имеют особое значение для оценки его фонового уровня, что косвенно может являться показателем глобального изменения концентрации тропосферного озона.

В ННИЦ МО БГУ в течение ряда лет проводятся работы по созданию простых в эксплуатации малогабаритных индикаторов и измерителей концентрации приземного озона, которые позволят надежно контролировать состояние этой газовой составляющей и значительно снизить стоимость выполнения таких измерений.

Перспективным направлением представляется разработка газоанализаторов с использованием активных элементов (сенсоров) на основе тех или иных полупроводниковых структур. Однако слабая общая чувствительность и недостаточная селективность сенсоров к газам с близкими физико-химическими свойствами затрудняет их применение для анализа какой-либо одной газовой составляющей атмосферы и, в частности, озона.

Институтом электроники НАН Республики Беларусь был разработан оригинальный газовый сенсор на основе оксида никеля. Исследование данного типа сенсоров показали хорошую чувствительность к низким концентрациям озона, т. е. тех, которые наблюдаются в приземном слое атмосферы. На основе данного сенсора в ННИЦ МО БГУ был создан малогабаритный макет прибора для измерения концентрации приземного озона [7] (см. рис. 2.1, d).

Испытания прибора и параллельные измерения концентраций приземного озона совместно с оптическим анализаторомTEI49С дали хороший результат. В связи с этим было принято решение провести дальнейшие испытания прибора в полярных условиях Антарктиды.

Работы выполнялись по заданию «Организация и проведение комплексных исследований состояния

The system passed a series of laboratory and field tests at the Minsk Ozone Station and was utilized to maintain monitoring in the seasonal 2015-2016 BAE.

A meter of surface ozone concentrations. There has been a growing interest towards the chemistry of the tropospheric ozone due to its important role in chemical oxidation reactions in the atmosphere, the harmful impact on flora and fauna, and a significant contribution to the «greenhouse» effect.

The Polar Regions are on top for research activities because the human influence is insignificant here as a consequence of low population density and lack of industry. Under these conditions, the surface ozone level is, to high extent, determined by natural processes and vertical transfer of ozone abundance from the stratosphere.

Data on the surface ozone concentration in high latitudes are particularly important to assess its background level as one indirectly indicating global change in troposphere ozone concentration.

For a several years, in NOMREC BSU one has been persistently working to engineer easy-to-operate compact indicators and meters of the surface ozone concentration that will allow positively monitoring this gas component and significantly reducing the cost of performing such measurements.

Among promising directions is that of creating a gas analyzer using active elements (sensors) on the basis of certain semiconductor structures. However, the total weak sensitivity and selectivity of the sensors to the gases with similar physico-chemical properties make it difficult to use them for analysis of a single gas component of the atmosphere, in particular, ozone.

The original gas sensor based on nickel oxide has been devised in Institute of Electronics, National Academy of Sciences of the Republic of Belarus. Studies have shown its good sensitivity to low ozone concentrations, i.e. those being observed in the surface layer of the atmosphere. On the basis of the sensor, NOMREC specialists have designed a compact model of a device to measure the surface ozone concentration [7] (see Fig. 2.1, cf).

Tests of the instrument and parallel measurements of surface ozone concentrations along with an optical analyzerTEI 49C have given a good result followed with a decision to proceed with further tests in polar conditions of Antarctica.

Activities have been pursued within Government Program «Monitoring the Earth's polar regions and

Рис. 2.5. Малогабаритный ППС измеритель концентрации приземного озона на полевой базе РАЭ «Молодежная» Fig. 2.5. A compact semiconductor gas sensor meter of the surface ozone concentration at the field base «Molodezhnaya»

озоносферы и ультрафиолетовой радиации в Антарктике, гидрометеорологическое обеспечение деятельности белорусской антарктической экспедиции и проведение климатических исследований» Государственной программы «Мониторинг полярных районов Земли и обеспечение деятельности арктических и антарктических экспедиций на 2011 -2015 годы».

В период с 24.12.2011 г. по 12.03.2012 г. на полевой базе РАЭ «Молодежная» был развернут экспериментальный макет прибора (рис. 2.5) и проведена серия измерений концентрации приземного озона. Полученные результаты показали перспективность предложенного подхода.

Полупроводниковый сенсор на основе оксида никеля, разработанный Институтом электроники НАН Беларуси, показал хорошую чувствительность к низким концентрациям озона, однако процесс изготовления не позволяет получить с сенсоры с одинаковыми характеристиками.

В 2015 г. в ННИЦ МО БГУ был создан малогабаритный макет прибора для измерения концентрации приземного озона на базе полупроводникового сенсора MS2610 на основе оксида олова (SnO₂). Данный сенсор выпускается промышленностью серийно и обладает минимальным разбросом характеристик. Чувствительность и селективность сенсора представлены на рис. 2.6 и 2.7 соответственно.

Как видно из рис. 2.6, сенсор MS2610 обладает достаточной чувствительностью для измерения концентраций озона в приземном слое атмосферы. Сенсор MS2610, как и любой другой полупроводниковый сенсор, чувствителен и к другим газовым составляющим атмосферы (рис. 2.7). Однако использование специального катализатора в приборе позволяет регистрировать только изменения озона.

maintaining the Arctic and Antarctic expeditions in 2011-2015 years» (the section «Organization and realization of complex studies of the ozone layer and ultraviolet radiation in Antarctica, hydrometeorological support of the Belarusian Antarctic Expedition and providing of climate research»).

An experimental model of the instrument was operated at the field base «Molodezhnaya» of the RAE in the period from 24.12.2011 to 12.03.2012 (Fig. 2.5) performing a series of measurements of the surface ozone concentration. The results demonstrated the prospects of the approach proposed.

The semiconductor nickel oxide based sensor engineered in Institute of Electronics, National Academy of Sciences of the Republic of Belarus, has shown good sensitivity to low concentrations of ozone but its production process does not provide the sensors with the same characteristics.

In 2015, NOMREC specialists created a small-size model of the instrument on the basis of an MS2610 semiconductor sensor with tin oxide (SnO₂) to measure the surface ozone concentration. This sensor is commercially available and has a minimum variation in the main characteristics. The sensitivity and selectivity of the sensor are displayed in Fig. 2.6 and 2.7, respectively.

As can be seen from Fig. 2.6, the sensor MS2610 has a quite high sensitivity to measure the ozone concentration in the surface layer of the atmosphere. Like any other semiconductor sensor, the MS2610 sensor is sensitive to various gaseous components of the atmosphere as well (fig. 2.7). However, utilizing a special catalyst in the device enables to detect only ozone variations.

R s / R -і

Рис. 2.7. Селективность сенсора MS2610

Fig. 2.7. Ozone selectivity ofMS2610 sensor

Рис. 2.6. Чувствительность сенсора MS2610 к озону

Fig. 2.6. Ozone sensitivity ofMS2610 sensor

Внешний вид нового прибора показан на рис. 2.8. Основные технические характеристики приведены в табл. 2.4. Прибор прошел тестовые испытания в Антарктиде в период работы сезонной БАЭ 2015— 2016 гг.

Спектрограф изображения MARS-B (см. рис. 2.1, е) предназначен для мониторинга общего содержания и вертикальных профилей концентрации двуокиси азота в атмосфере. Прибор регистрирует рассеянное

The appearance of the new device is shown in Fig. 2.8. Main technical characteristics are given in Table 2.4. The instrument was tested in Antarctica during the seasonal BAE in 2015-2016.

The image spectrograph MARS-B (see Fig. 2.1, e) is designed to monitor total amount and vertical profiles of nitrogen dioxide in the atmosphere. The instrument registers the scattered solar light in the atmosphere in

Рис. 2.8. Внешний вид нового прибора для измерения концентраций приземного озона

Fig. 2.8. Original instrument for measuring the surface ozone concentrations

Таблица 2.4. Основные технические характеристики прибора

Table 2.4. Main characteristics of original instrument

атмосферой солнечное излучение в ультрафиолетовом и видимом диапазонах в пределах малого телесного угла под различными углами возвышения к горизонту.

MARS-B собран на базе спектрографа изображения ORIEL MS257, построенного по оптической схеме Черни-Тернера. Регистрирующим датчиком является двумерная ПЗС-матрица (Andor Technology DV420-OE, 1024 х 256 пикселей), охлаждаемая с целью уменьшения теплового шума до -50 °С.

Зарегистрированные спектры яркости различных участков небесной сферы обрабатываются по методу DOAS, в результате чего восстанавливаются дифференциальные наклонные содержания двуокиси азота (DSCD NO₂), которые затем преобразуются в вертикальные профили общего содержания NO₂ с помощью дополнительной процедуры.