Solar UV monitoring system: description and test results

In 1989 is een project gestart om het UV-klimaat in Nederland te bepalen. Het doel is het bepalen van het biologisch relevante UV-klimaat op het aardoppervlak. De meetgegevens moeten kennis verschaffen over het huidige biologisch relevante UV-klimaat en de afhankelijkheid van atmosferische parameters. Verder zullen meetgegevens over meerdere jaren geanalyseerd worden op eventuele trends in het UV-klimaat. Tevens zullen met de data UV-overdrachtsmodellen gevalideerd kunnen worden. In een eerste fase is in 1990 en 1991 een definitiestudie uitgevoerd naar de eisen die aan een dergelijke meetopstelling moeten worden gesteld. Het resultaat was een aanbeveling voor het gebruik van een combinatie van twee instrumenten ; een spectroradiometer voor metingen van in het bijzonder het UV-B en een spectrograaf voor een instantane meting van het totale UV spectrum. De spectroradiometer bestaat uit een dubbele monochromator met een photon counting detectie systeem. Dit systeem moet voldoen aan bepaalde eisen zoals een groot dynamisch bereik, een laag donkersignaal, een laag strooilichtniveau en een hoge golflengte-nauwkeurigheid en -reproduceerbaarheid. Dit zijn belangrijke parameters voor een accurate meting van de steile flank in het zonnespectrum in het UV-B golflengtegebied. De spectrograaf bestaat uit een enkele monochromator met een diode array voor een meting van in het bijzonder het UV-A. De voordelen van de combinatie zijn uitvoerig beschreven in de definitiestudie. In 1992 is de opstelling gebouwd en geinstalleerd in een mobiele container. De container is lichtdicht en temperatuur-gestabiliseerd binnen +/- 1 graden C. De mobiliteit biedt de mogelijkheid deel te nemen aan internationale vergelijkingen van UV meetapparatuur en metingen te verrichten in gebieden met verschillende milieu-omstandigheden. In de bouwperiode is ook optica ontwikkeld, dat het licht afkomstig van de integrerende bol inkoppelt in de spectrometers. Het is een periscoop-achtig systeem bestaande uit twee lenzen en twee spiegels. Na het gereedkomen (eind 1992) is de opstelling eind 1992 en begin 1993 getest of deze voldeed aan de in de definitiestudie gestelde eisen. Sinds april 1993 worden op reguliere basis metingen verricht. Dit rapport beschrijft het systeem zoals het functioneerde in 1993 en 1994. De verschillende componenten van de opstelling worden beschreven evenals het besturen van de opstelling. De testresultaten worden bediscussieerd. De resultaten laten zien dat de opstelling voldoet aan de meeste van de gestelde eisen. Het is gebleken dat het photon counting signaal gecorrigeerd moet worden voor dode tijd. Strooilicht in de dubbele monochromator is gereduceerd door aanpassingen aan de wand tussen de twee monochromators en bij de in- en uitkoppel spleten. Het is nu kleiner dan het donker signaal. De cosinus respons van de integrerende bol is beter dan voor diffusers. Echter voor bepaalde hoeken van inval, waarbij het oppervlak tegenover de uitgang van de bol verlicht wordt, vertoont de integrerende bol een overrespons in vergelijking tot de cosinuswet. Strooilicht in de enkele monochromator van de spectrograaf is een, nog op te lossen, probleem. Een methode voor het controleren van de golflengte-stabiliteit van de spectrometers is ontwikkeld. Hierbij wordt de Fraunhofer structuur op het gemeten spectrum vergeleken met de structuur van een buitenaards spectrum. Het calibreren van het systeem voor het meten van absolute irradiantie niveaus en de controle van de calibratie-stabiliteit worden nog onderzocht. Onderzoek naar het gebruik van een calibratie-unit heeft uitgewezen dat het gebruik van een dergelijke unit de calibratie- nauwkeurigheid aanzienlijk verslechtert. Geen van de internationaal gerenommeerde standaard laboratoria levert standaard lampen voor gebruik in een behuizing. Voor de controle van de stabiliteit wordt momenteel een 200 Watt lampbehuizing ontwikkeld. Aangezien het slechts een relatieve meting van een 200 Watt lamp betreft is de stabiliteit van de lamp de enige eis. Als laatste wordt het monitoring protocol voor 1994 gegeven en worden enkele voorlopige resultaten getoond.<br&gt