Espectrofotómetro DOBSON

Nota Técnica DivMV nº 1/2018

Procedimentos para a observação da quantidade total de Ozono, utilizando a Radiação Solar, Direta com o espectrofotómetro DOBSON

Lourdes Bugalho Jorge Marques

Março 2018 Instituto Português do Mar e da Atmosfera, I.P. Rua C - Aeroporto de Lisboa 1749-077 Lisboa, Portugal

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Índice Índice ................................................................................................................................ 2 Motivação ......................................................................................................................... 3 Capítulo I - Conceitos Gerais sobre o espectrofotometro Dobson ................................... 4 1. Introdução................................................................................................................. 4 2. Conceitos teóricos do funcionamento do espectrofotometro Dobson ...................... 5 3. Princípio da operação com o espectrofotometro Dobson......................................... 7 Capítulo II - Procedimentos para observação do ozono total com o Dobson (Observação tipo solar directa) .............................................................................................................. 9 1. Introdução................................................................................................................. 9 2. Procedimento para realizar uma observação utilizando a radiação solar direta ....... 9 Capítulo III - Procedimentos para teste das lâmpadas.................................................... 12 1. Introdução............................................................................................................... 12 2. Algumas precauções e cuidados de segurança ....................................................... 12 3. Procedimento para a realização do Teste da lâmpada padrão ................................ 12 Capítulo IV - Procedimentos para teste da lâmpada de mercúrio .................................. 15 1. Introdução............................................................................................................... 15 2. Algumas precauções e cuidados de segurança ....................................................... 15 3. Procedimento para a realização do Teste da lâmpada padrão ................................ 15 Referências ..................................................................................................................... 18

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Motivação O espectrofotómetro “Dobson 13”, utilizado na medição da quantidade total de ozono na camada atmosférica na estação meteorológica Gago Coutinho em Lisboa, foi reparado no “Meteorological Observatory Hohenpeissenberg” durante o ano de 2016/2017, após alguns anos de inatividade por avaria. Este Dobson (D013) está em Portugal ao cuidado da Meteorologia desde 1959, pertencendo à Comissão Internacional do Ozono, da OMM (Organização Mundial de Meteorologia).

Após a reparação o Dobson D013 foi calibrado, em setembro de 2017, numa campanha internacional (ElAreno2017) em El Arenosillo, Espanha (Figura 1). Torna-se, agora, necessário reorganizar e retomar a observação operacional da quantidade total de Ozono na coluna atmosférica em Lisboa.

Figura 1 – Campanha Internacional de Calibração ElAreno2017.

Trata-se de um instrumento essencialmente mecânico, mas com amplificador e medidor de sinal (elétrico) concebido (1924), antes da II Guerra Mundial, na primeira metade do século XX, mas ainda atualmente considerado como instrumento de referência na medição do ozono total.

Esta nota técnica pretende dar a conhecer o espectrofotómetro Dobson e o princípio do seu funcionamento (Capítulo I- Conceitos Gerais sobre o DOBSON), os procedimentos para a medição da quantidade total de ozono com o DOBSON, usando a medição da radiação solar directa (Capítulo II – Procedimentos para a Observação), assim como os procedimentos para os testes de lâmpadas (Capítulo III – Procedimentos para o teste de Lâmpadas) e da lâmpada de mercúrio (Capítulo IV- Procedimentos para o teste da Lâmpada de Mercúrio).

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Capítulo I Conceitos Gerais sobre o espectrofótometro Dobson 1. Introdução O primeiro espectrofotómetro Dobson foi construído em meados da década de 1920 por Gordon Miller Bourne Dobson1 com o objetivo de investigar a circulação atmosférica, medindo variações no ozono atmosférico. As observações da quantidade de ozono total na atmosfera foram realizadas de forma isolada até à década de 1960 (há cerca de 50 anos).

Atualmente, mais de 70 agências em cerca de 50 países membros da OMM contribuem com observações de ozono para o programa GAW (Global Atmosphere Watch) da OMM, fornecendo dados essenciais para a compreensão do estado e da mudança da camada de ozono. Esses dados começaram a ser analisados cuidadosamente quando, no início da década de 1970, os resultados científicos evidenciaram o potencial dos clorofluorocarbonos (CFCs) e dos halons (gases não reactivos compostos de carbono, bromo e outros halogéneos), que destroem o ozono com graves implicações ambientais.

Estes estudos forneceram a base para as negociações lideradas pelo UNEP (United Nations Environmental Programme) para a conclusão da Convenção de Viena sobre a Proteção da Camada de Ozono (1985) e seu Protocolo de Montreal (1987). Hoje, essas avaliações constituem a base para emendas e ajustes ao Protocolo de Montreal, cujo mais recente foi acordado em Montreal em setembro de 2007.

Dentro da rede global de monitorização do Ozono Atmosférico da GAW cerca de 80 estações com o espectrofotómetro Dobson medem e relatam regularmente a quantidade de ozono total na coluna atmosférica. A série mais longa de dados contínuos é do site alpino suíço Arosa, activo desde 1926. Os instrumentos da estação da rede atual precisam ser comparados regularmente (pelo menos uma vez a cada quatro anos) com instrumentos padrão regionais por intercomparações. Os instrumentos padrão regionais são comparados pelo menos nos mesmos intervalos com o instrumento primário mundial Dobson. As intercomparações regulares de Dobson, organizada pelos centros oficiais de calibração da OMM (NOAA em Boulder, no Colorado (USA), a nível global e Potsdam, na Alemanha à escala regional europeia) começou com Boulder 1977, Arosa 1978 e Potsdam 1979. Após a integração da rede Dobson no programa GAW da OMM, o seu sistema de calibração preliminar tornou-se parte da tarefa QA / QC (Quality Assessment / Quality Control) do GAW, permitindo desenvolver e melhorar o sistema de calibração Campanhas de intercomparação mais frequentes com um número cada vez maior de instrumentos participantes conduziram a uma modificação do sistema de calibração. A responsabilidade do WDCC (World Dobson Calibration Center) (NOAA, GMD, Boulder) para a organização e realização da maioria das campanhas internacionais em todo o mundo foi delegada aos RDCC (Regional Calibration Dobson Center), estabelecidos para cada RA (Região da OMM). Em 1996, o grupo de ozono no MOHp (Meteorological Observatory Hohenpeissenberg), Alemanha, foi designado como RDCC para a Europa. O Dobson padrão regional pertencente a este Observatório é o 1

Físico e meteorologista britânico (25 de fevereiro de 1889; Oxford, 11 de março de 1976)

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espectrofotómetro Dobson número D064. A rede europeia de Dobson, com os seus 25 instrumentos operacionais a que se juntam mais 4 instrumentos operados pela British Antarctic Survey (BAS) na Antártida, é grande pelo que foi necessário designar uma outra instituição para apoio às intercomparações necessárias, o SOO.HK (Solar and Ozone Observatory Hradec Kralove) da República Checa, com o espectrofotómetro Dobson número D074. Ambos os observatórios contribuem para a tarefa comum de acordo com sua experiência e capacidades específicas.

Em Portugal, as primeiras observações da quantidade total de ozono foram efectuadas na Ilha de Santa Maria (Açores) no ano de 1953, utilizando um espectrofotómetro Dobson (D013) cedido pela IOC (International Ozone Commission), dada a importância das medições do ozono para o estudo da circulação geral da atmosfera e do balanço de radiação. Estas observações estariam integradas na campanha observacional do Ano Geofísico internacional (1957/58). No entanto, devido a avarias surgidas antes da campanha, não foi possível concretizar este objectivo. O Instrumento foi transferido para Lisboa e em 1965 procedeu-se à sua completa revisão, na fábrica, financiada pela IOC.

2. Conceitos teóricos do funcionamento do espectrofotómetro Dobson Este instrumento mede a coluna de ozono pela técnica de absorção diferencial da luz ultravioleta (UV) com o Sol (ou a lua) como fonte de luz. Ao comparar a intensidade da luz UV em comprimentos de onda que são fortemente absorvidos e fracamente absorvidos pelo ozono, o seu conteúdo na coluna atmosférica é determinado com precisão.

As observações totais de ozono feitas com o espectrofotómetro Dobson, medem as intensidades relativas de pares selecionados de comprimentos de onda ultravioleta, denominados pares de ondas A, B, C e D, que emanam do Sol, da lua ou da radiação dispersa (também chamada radiação do céu). O par de comprimento de onda A, por exemplo, é composto por 3055 A.U (Angstrom Unit), comprimento de onda que é altamente absorvido pelo ozono, e o mais intenso 3254 A.U. comprimento de onda que é relativamente não afetado pelo ozono. Fora da atmosfera terrestre, a intensidade relativa desses dois comprimentos de onda permanece essencialmente fixa, mas ao passarem pela atmosfera, ambos os comprimentos de onda perdem intensidade devido à dispersão da luz por moléculas de ar e partículas de poeira; Além disso, o comprimento de onda 3055 A.U é fortemente atenuado ao passar pela camada de ozono, enquanto a atenuação do comprimento de onda 3254 A.U. é relativamente fraca. A intensidade relativa do par de comprimento de onda A varia com a quantidade de ozono presente na atmosfera, uma vez que se a quantidade de ozono aumenta na atmosfera a intensidade observada no comprimento de onda de 3055 A.U. diminui, e a intensidade do comprimento de onda 3254 A.U. permanece praticamente inalterada. Assim, medindo as intensidades relativas dos pares de ondas adequadamente selecionados com o instrumento Dobson, é possível determinar a quantidade de ozono presente em uma coluna vertical de ar que se estende do nível do solo até o topo da atmosfera na vizinhança do instrumento. O resultado é expresso em termos da espessura de uma camada de ozono puro à temperatura e pressão padrão.

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Refere-se apenas um resumo das equações relevantes. Para as observações de ozono feitas em comprimentos de onda de um único par, como o par A, B, C ou D, a equação geral de redução de dados é dada por: Eq. 1

Onde X é a quantidade total de ozono expresso em unidades Dobson (1 DU = 10-5 m de ozono puro para a pressão e temperatura padrão, STP),ou em atmo.cm. (1 DU = 10−3 atmos. cm = 2.6867×1020 moléculas de ozono por m2,ou 2.1415x104 µg(O3)m-2); N = L0 - L = log (I0 / I0 ') - log (I / I')

Eq.2

Onde I0 e I0 ' são as intensidades de radiação solar nos dois comprimentos de onda, respectivamente, do par de comprimentos de onda considerados, fora da atmosfera; I e I ' são as intensidades da radiação solar nos dois comprimentos de onda considerados, medidas no solo, respectivamente; β e β ' são os coeficientes de dispersão Rayleigh do ar nos comprimentos de onda considerados, respectivamente; m (massa de ar) é a relação dos caminhos real e vertical da radiação solar através da atmosfera, levando em consideração a refração e a curvatura da Terra; p é a pressão observada na estação e p0 é a pressão média ao nível médio do mar; δ e δ ' são os coeficientes de dispersão de partículas de aerossol nos comprimentos de onda considerados, respectivamente; SZA é o ângulo do zénite solar; α e α' são os coeficientes de absorção do ozono nos comprimentos de onda considerados; µ é a relação dos caminhos real e vertical da radiação solar através da camada de ozono, sendo a altura média da camada de ozono de 22 km, se não for aproximada pela latitude da estação.

Um dos problemas da resolução da Eq.1 é que o termo devido aos aerossóis (δ-δ ') é desconhecido ou dificilmente estimado. Na prática, portanto, as observações são normalmente feitas em duplos, por exemplo, os comprimentos de onda A e D. Uma vez que ambos os pares de ondas de onda A e D são aproximadamente igualmente dispersos pela atmosfera, o efeito de dispersão é quase cancelado, de modo que a absorção pelo ozono torna-se, de longe, o principal fator que afeta as intensidades relativas desses comprimentos de onda. Para as observações de ozono feitas em combinações de pares de comprimentos de onda, como o par AD, BD, CD ou AC, a equação geral de redução de dados é:

Eq. 3

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onde os subscritos 1, 2 referem-se aos dois pares de comprimentos de onda e (δ-δ ')1 (δ-δ')2 é assumido como igual a zero. Aqui, também, a pressão média da estação, p, pode ser usada sem erro significativo.

Utilizando os valores da tabela 1 e assumindo que a diferença das espessuras ópticas dos aerossóis (δ1-δ2) é a mesma para todos os pares de comprimento de onda, as expressões utilizadas para o cálculo da quantidade total de ozono na coluna atmosférica são dadas por: Eq. 4

Tabela 1 Coeficientes de absorção do ozono e de dispersão atmosférica (coeficiente de Rayleigh) para pares de comprimentos de onda do espectrofotómetro Dobson.

Par

Comprimento de onda (nm)

Coef.Abs.O3 (atm.cm)**-1

Coef Disp.Atm (atm**-1)

λ1

305.5

1.915

0.489

A

λ2 λ1

325.4 308.9

0.109 1.239

0.375 0.466

B

λ2 λ1

329.1 311.5

0.062 0.873

0.355 0.450

C

λ2 λ1

332.4 317.5

0.040 0.384

0.341 0.414

D

λ2

339.9

0.017

0.310

3. Princípio da operação com o espectrofotómetro Dobson A radiação entra no instrumento através de uma janela na parte superior do instrumento e, após a reflexão num prisma de ângulo reto, entra na fenda S1 (Figura 1) de um espectroscópio. Este espectroscópio consiste numa lente de quartzo que torna a luz paralela, um prisma que separa as luzes em cores espectrais e um espelho que reflete a luz através do prisma e da lente para formar um espectro no plano focal do instrumento.

Os comprimentos de onda necessários são isolados por meio das fendas S2, S3 e S4 localizadas no plano focal do instrumento (Figura 2).

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Figura 2- Esquema do espectrofotómetro Dobson.

Uma observação é uma combinação de medidas da diferença de intensidade dos pares (A, C e D) de comprimentos de onda selecionados, projetados para serem analisados quanto às quantidades de ozono atmosférico.

Uma observação única não é tão confiável como duas observações. As observações feitas apenas uma vez num dia não são tão úteis como várias observações durante o dia, dando conhecimento sobre mudanças diárias de ozono total e estabilidade da atmosfera (por exemplo, quantidade de aerossóis). Os resultados do ozono das observações AD e CD geralmente não concordam. Este é um problema baseado na aplicação dos valores dos coeficientes de absorção de ozono obtidos laboratorialmente à atmosfera real. Para usar o instrumento na amplitude máxima possível de µ (a massa de ar óptica da camada de ozono), as medições de AD são feitas com valores baixos da massa óptica, µ.

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Capítulo II Procedimento para observação do ozono total com o Dobson (Observação tipo solar directa) 1. Introdução A observação da quantidade total de ozono, com o espectrofotómetro Dobson, pode ser feita utilizando a radiação solar direta (DS), ou a luz do céu ou da lua.

Uma observação é uma combinação de medições da diferença de intensidade de pares de comprimentos de onda selecionados projetados para serem analisados para as quantidades de ozono atmosférico (ver Tabela 1, do Cap.I). A, C e D são os pares de comprimentos de onda utilizados nas observações normais.

As observações usando pares de comprimento de onda com radiação solar direta, com placa de quartzo moída na janela de entrada (observações AD-DSGQP), são definidas como as mais confiáveis e as mais utilizadas. No entanto, podem ser feitas outros tipos de observações de rotina, listadas na Tabela 2, com o instrumento Dobson. Os tipos de observações a serem realizadas a qualquer momento dependem das condições do céu (quantidade de nebulosidade), do Ângulo Solar Zenital (SZA), do Sol e das características do instrumento. Por exemplo, as observações fundamentais de ADDSGQP só podem ser feitas quando o Sol está desobstruído pelas nuvens e quando está bastante alto no céu (µ é inferior a 3,0 ou SZA é inferior a cerca de 70 graus). Quando a elevação do Sol é superior a 80 ° (SZA <10 ° ou µ <1,015), a redistribuição da radiação solar do instrumento torna-se inutilizável e as observações AD-DSGQP não podem ser feitas. Em geral, as observações do tipo DSGQP não devem ser feitas com valores elevados de µ, já que com baixos valores de elevação do Sol (elevados valores de SZA) o brilho do céu na vizinhança do Sol pode ser comparável em brilho ao disco solar para comprimentos de onda curtos. Como a radiação solar dispersa, do céu, tem uma composição espectral diferente da luz solar direta, as leituras do espectrofotómetro podem ser afetadas negativamente. Além disso, para comprimentos de onda de par A, os erros devidos à luz dispersa no instrumento ocorrem com valores elevados de massa óptica.

2. Procedimento para realizar uma observação utilizando a radiação solar direta São indicados, por ordem, os procedimentos a realizar para uma observação da quantidade total de ozono, por observação da radiação direta (Figura 3).

• •

•

Ligar o instrumento (a) e o termómetro digital (b) com sensor de temperatura colocado no interior do equipamento (c); Colocar o “periscópio” (d), procurar e verificar com a janela do periscópio aberta (e) a posição para que a luz solar entre, centradamente, no interior do instrumento, regulando a entrada da luz na roda do prisma (f). Depois de acertar a entrada da luz fechar a janela (e); As posições dos manípulos (g) são da esquerda todo para dentro e da direita todo para fora (g);

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•

•

•

A tensão fotomultiplicadora é ajustada de forma a ter sensibilidade no disco R, utilizando o potenciómetro (h), em geral colocado próximo dos 900V e o botão de acerto (k); Para medir a diferença de intensidade de um par de comprimento de onda designado, os seletores (i) de comprimento de onda do instrumento (as alavancas Q) são ajustados para a posição desse par na temperatura do instrumento. Isto é, ajusta-se o quadro Q2 (esquerda) para a temperatura de 15 ºC (valor fixado na tabela) e o quadro Q1(direita) para a temperatura do instrumento, lida no termómetro digital; As alavancas dos quadros Q (Q1 e Q2) são ajustadas para a posição A (em cima), D (posição mais abaixo) e posição central C, de acordo com a tabela Q. As posições extremas (A e D) são fixadas por meio de parafusos (j). (Note-se que a tabela Q é construída para cada instrumento com base nos testes da lâmpada de mercúrio, e varia quando a posição do instrumento varia, sendo sensível à pressão média do local do instrumento).

f) d m)

e

j)

i)

c) a) k) h) g)

b)

l)

Figura 3

•

– Espectofotómetro D013

As medições são iniciadas para a posição C (central) dos quadros Q2 e Q1.

Coloca-se o botão de acerto (k), em geral entre a posição 3 a 5 e roda-se o disco de leitura (m) até que o micro-amperímetro (l) externo indique zero - indicando que o instrumento “vê” cada comprimento de onda do par como igualmente

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•

intenso. O sinal é frequentemente ruidoso (a agulha do micro-amperímetro vibra), e o sinal geralmente fica aquém do movimento do disco de leitura.

Após a leitura do comprimento C deve-se desligar o botão de acerto (k), posicionar as alavancas Q2 e Q1 todas para baixo, tornar a ligar o botão de acerto (k) e na roda do atenuador óptico, disco de leitura, “ler” o comprimento de onda D. Para o comprimento de onda A deve-se fazer o mesmo procedimento mas com as alavancas de Q2 e Q1 na posição superior. Os valores a “ler” no disco de leitura são sempre quando o micro-amperímetro regista o valor zero.

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Capítulo III Procedimentos para teste das lâmpadas 1. Introdução O teste das lâmpadas é importante, sendo essencial que seja realizado corretamente.

Deve ser realizado uma a duas vezes por mês, ajudando a monitorizar a deriva de calibração entre intercomparações. Estes testes são também importantes pois os valores são usados no processamento como um fator de correção para a geração do ozono total.

Por outro lado, mudanças súbitas ou drásticas nos valores de correção da lâmpada são indicativas de problemas no instrumento, podendo ajudar a sua identificação.

2. Algumas precauções e cuidados de segurança Para a realização do teste das lâmpadas devem ter-se alguns cuidados que se passam a enumerar: • Nunca tocar no apoio das lâmpadas nem nas mesmas • Conservar as lâmpadas num lugar fresco e seco • As tampas da lâmpada nunca devem ser colocadas sobre a lâmpada quente.

Isso pode causar danos à lâmpada, a queima prematura da lâmpada, ou, em alguns casos, um incêndio se forem manipuladas indevidamente.

• É necessário ter cuidado na remoção das unidades de lâmpada, pois aquecem muito e muito rapidamente.

• Só se deve tapar as lâmpadas para bloquear a luz; cobrir as lâmpadas pode causar sobreaquecimento à unidade e queima.

3. Procedimento para a realização do Teste da lâmpada padrão São indicados, por ordem, os procedimentos a realizar para que seja efectuado o teste (ver Figura 1): • Com os valores da tabela de configuração de Q coloca-se no quadro Q2 o valor para A, C e D, para 15ºC, fixando o A (posição acima) e o D (posição abaixo), tendo a posição C intermédia de ser colocada a cada observação, podendo fazer-se uma marca para mais rápido reposicionamento.

• No quadro Q1 é colocado o valor de A, C e D da tabela de configuração de Q para a temperatura medida na altura da medição. Como para o Q2 (onde se colocam os valores para 15ºC) no quadro Q1 fixa-se o valor de A e D, sendo o valor de C (intermédio) colocado para cada observação (neste quadro para a temperatura de observação).

• Coloca-se a lâmpada Q2 (ou Q7 ou Q8, sendo o procedimento idêntico) e deixa-se aquecer cerca de 10 minutos.

• Acerta-se o DP (potenciómetro) para os 800V e com o botão de amplificação de sinal ajusta-se a sensibilidade de medida, verificando-se a variação no micro-amperímetro (talvez posição 4 ou 5).

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• A leitura é feita no disco de medição depois de se colocar a zero (0) o microamperímetro.

Note-se que o botão de amplificação do sinal deve ser colocado SEMPRE na posição 1 quando se altera os quadros Q1 e Q2, para que não haja alterações bruscas de sinal.

Assim, durante a medição, SEMPRE que se acaba uma medição, e se passa para a medição seguinte, deve fechar-se (posição mais baixa) o botão de amplificação do sinal. i. A primeira leitura é feita para C, colocando no quadro Q1 o valor de C intermédio (Tabela de Q para os 15ºC) e no quadro Q2 o valor de C para a temperatura de observação (Tabela de Q). Faz-se a medição no disco de medição depois de se colocar a 0 o micro-amperímetro rodando para a direita ou esquerda o disco de leitura. Deve-se mover o disco devagar para que não existam variações bruscas no micro-amperímetro, podendo ajustar-se a sensibilidade. As leituras são realizadas, movendo o disco de leitura de forma a ter o 0 no micro-amperímetro. Regista-se o valor. ii. Repete-se o procedimento anterior colocando o quadro Q2 em A (posição mais acima acertada pela Tabela Q para os 15ºC) e o quadro Q1 em A (posição mais acima acertada pela Tabela Q para a temperatura de medição). Realiza-se a medição para A (micro-amperimetro em zero e ler o disco de medição). iii. Repete-se o procedimento para D, com o quadro Q2 na posição de D (em baixo) com o valor de 15ºC da Tabela de Q e o quadro Q1 na posição D para a temperatura de observação.

Os procedimentos de i a iii são repetidos 3 vezes para cada lâmpada. Cuidado ao tirar a lâmpada, após o teste, devendo deixar-se arrefecer Notar que devido à variação da temperatura pode ser necessário acertar o Q1 nas posições de A, C e D

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Figura 4 – Esquema do Dobson para o teste da lâmpada padrão onde a) é o dispositivo onde se coloca a lâmpada. Nesta foto a lâmpada está tapada com uma caixa de cartão para a realização do teste; b) Disco de leitura do Dobson; c) Quadro Q2; d) Quadro Q1; e) botão de acerto da sensibilidade, com influência na amplificação do sinal para o micro-amperímetro, também referenciado como 12SS; f) Potenciómetro (DP) onde se coloca a voltagem de trabalho, sendo para o teste da lâmpada o valor de cerca de 800V; g) micro-amperímetro.

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Capítulo IV Procedimentos para teste da lâmpada de mercúrio 1. Introdução O teste das lâmpadas de mercúrio é importante para a verificação da Tabela de Q. Se a diferença dos resultados obtidos para uma dada temperatura e os que se encontram na Tabela de Q para a mesma temperatura forem superior (ou inferior) a +0.3 (a -0.3) a Tabela deve ser recalculada.

2. Algumas precauções e cuidados de segurança Antes do teste, e antes de ligar o instrumento deve certificar-se que o microamperímetro esteja no zero quando o instrumento está desligado. Caso não seja esse o caso deve ajustar-se com o pequeno parafuso na parte frontal do medidor. Ligue o instrumento e coloque a Placa de Quartz de Terra (GQP) dentro da janela de entrada.

Ligue e aqueça a luz de mercúrio por aproximadamente 5 minutos. NÃO olhe diretamente para a luz da lâmpada de mercúrio! O comprimento de onda Hg pode ser muito prejudicial para os olhos.

3. Procedimento para a realização do Teste da lâmpada padrão Com os valores da tabela de configuração de Q coloca-se no Q2, (Figura 5), o valor para os 15ºC, para o mercúrio (Hg)

Figura 5 – Quadro Q2 onde se coloca o valor de Q2 para os 15ºC, para o mercúrio.

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Importante ter a temperatura inicial e final do teste, medida por um termómetro digital, alínea b) da Figura 3 e Figura 6, ou outro, colocado na abertura da parte lateral direita do instrumento.

Figura 6 – termómetro digital para a medição da temperatura do instrumento na medição.

Figura 7– Esquema do Dobson para o teste da lâmpada de mercúrio onde a) é a lâmpada de mercúrio.; b) Disco de leitura do Dobson que deve ser colocado em 300; c) Quadro Q2; d) Quadro Q1; e) Potenciómetro (DP) onde se coloca a voltagem de trabalho, sendo para o teste da lâmpada de mercúrio o valor será à volta dos 220V, podendo ser um pouco mais, sendo o acerto conjunto com o botão de amplificação; f) botão de acerto da sensibilidade, com influencia na amplificação do sinal para o microamperímetro, também referenciado como 12SS.

A primeira parte do teste (S2Q1 e S2Q2) é feita com o manípulo A (Figura 8) para fora, posição de fechar as lentes S2 e S3. Neste caso fica aberto (puxado para fora), o que significa que fica aberto o circuito S2 e o S3 fica fechado.

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A Figura 8- manípulo A, botão que abre o circuito S2 e fecha o circuito S3, quando colocado para fora (como nos testes S2Q1 e S2Q2).

Procedimentos para o teste da lâmpada de Mercúrio: i.

Para o normal teste de mercúrio, que deve ser realizado uma vez por mês, Teste S2Q1, colocar o quadro Q2 no valor indicado na tabela para o mercúrio a 15ºC, à volta dos 83.6 (no caso da actual tabela), o 12SS no 11 e o DP à volta do 221. Deve mover se o DP de forma a colocar o micro-amperímetro em -20uA. O Disco de medição é colocado na posição máxima -300 Note-se que o DP e 12SS é para ter sensibilidade na micro-amperímetro e os valores anteriores são apenas indicativos.

Procura-se a posição máxima movendo o quadro Q1, Figura 9, para cima e baixo, e acertando com os botões DP e 12SS o valor de -20 uA no micro-amperímetro. Inicia–se então o teste. Fixa se a Q2 (no valor 83.6, lido na Tabela de Q actual para o mercúrio a 15ºC ) e move-se o Q1 para cima e para baixo para atingir o -10 uA. Vai-se apontando os valores lidos para cima e para baixo.

Figura 9- Quadro Q1

ii.

Para o teste S2Q2: Coloca-se no Quadro Q1 o valor obtido no teste anterior Q1. Procura-se que o microamperímetro marque -20 uA, movendo o apontador do Quadro Q2 e nos botões DP e Instituto Português do Mar e da Atmosfera, I.P. Rua C - Aeroporto de Lisboa 1749-077 Lisboa, Portugal

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12SS. Depois de fixado o Q1, procura-se o valor de -10uA movendo para cima e para baixo o Quadro Q2 e apontam-se os valores. iii.

Para o teste S3Q1 Empurra-se o manípulo A da Figura 8, que fecha o circuito S2 e abre o S3. Coloca-se no Q2 o valor obtido no teste anterior Move-se o 12SS e o DP de forma a ter sensibilidade do micro-amperimetro e procura-se a posição de 20 uA. No teste ficou DP=379 e o 12SS no 11. Volta-se a repetir o procedimento anterior movendo o Q2 para cima e para baixo iv.

Teste S3Q2 Idêntico ou teste S3Q1 mas onde se fixa o Q1 e se mexe para cima e para baixo o Q2

No final verificam-se as diferenças para a tabela utilizada, resultante da última calibração com a lâmpada de mercúrio. Se as diferenças observadas para a temperatura de teste forem superiores a 0.3 recalculam-se as tabelas.

Referências Operations Handbook -Ozone Observations with a Dobson Spectrophotometer Revised 2008 - GAW Report No. 183

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ANEXO Folhas de registo dos testes e das observações

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Instrumento nÂş D13 This set os special Mercury Test is to give information as to the optical alignment os the instrument.

Thse tests should be performed with the instrument temparature stabe and the mercury lamp warmed up so its output is stable too Normal Marcury Test Date ____________ time ____________

S2Q1

Start ____________ End Inst.Temperature 1 2

____________ 3

Mean: _____________ 4

5

up down mean Test Mean ___________ (S2Q1 value) Table Balue at Mean Temperature ___________ Difference ___________ Table Date ____________ Set Q1 lever to the test mean value from S2Q1 - perform test with Q2 lever Date ____________ time ____________

S2Q2

Start ____________ End Inst.Temperature 1 2

____________ 3

Mean: _____________ 4

5

up down mean Test Mean

___________ (S2Q2 value)

Se the Q2-lever to the Hg value at 15 deg.Cturn R-dial to Zero. Push long Short Rod in.

Reverse the polarity of the microAmmeter. Perform the Mercury test with Q1 Date ____________ time ____________

S3Q1

Start ____________ End Inst.Temperature 1 2

____________ 3

Mean: _____________ 4

5

up down mean Test Mean

Date ____________

S3Q2

___________ (S3Q1 value)

time

____________

Start ____________ End Inst.Temperature 1 2

____________ 3

Mean: _____________ 4

5

up down mean Test Mean

___________ (S3Q2 value)

Comment: Summary: S2Q1

S2Q2

S3Q1

S2Q!-S3Q1=

S2Q1-S2Q2=

S2Q2-S3Q2=

S3Q1-S3Q2=

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S3Q2

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Tipo (DS,ZC,ZB )

C D A C D A C D A C D A C D A C D A

Pa r

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Nº

Data (AAAA-MM-DD):

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Hora TUC (HH:MM)

R

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Nebulosidade total (oitavos)

Visibilidade (km)

Notas

Observador

FOLHA DE REGISTRO DE OBSERVAÇÕES DE OZONO TOTAL COM O ESPECTROFOTÓMETRO DOBSON Nº 13 Estação Aerológica de Lisboa/Gago Coutinho

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