Meettechniek en analyse

Om lange termijn veranderingen te kunnen waarnemen is een hoge stabiliteit van de metingen vereist.

Om verschillende effecten van UV te kunnen bestuderen, doet het RIVM spectrale metingen. De spectrale irradiantie wordt gemeten: de geprojecteerde radiantie (energie per tijdseenheid, per golflengte, per oppervlak, per ruimtehoek) op een horizontaal vlak.

Meetlocatie

De meetlocatie ligt op 52,1198° NB en 5,19511° OL. Het RIVM heeft twee spectrometers. Een staat permanent op het dak van het Cohengebouw op het RIVM terrein. De tweede is geïnstalleerd in een portakabin en kan gemakkelijk naar andere locaties worden verplaatst, bijvoorbeeld om deel te nemen aan vergelijkende meetcampagnes. De temperatuur in de meetruimtes wordt gestabiliseerd op 20 °C. De meetlocatie werd in 1993 officieel geopend door de toenmalige minister van VROM J.G.M. Alders.

Spectrale meting

De UV-straling valt door een koepel van kwarts (5 cm diameter) op een vlakke horizontale teflon diffuser en wordt via een optische fiber naar de spectrometer geleid. De spectrometers zijn beide van het type DILOR-XY uitgerust met een dubbele monochromator. De golflengtescan loopt van 285 tot 380 nm met 0,5 nm stappen. Het spectraal oplossend vermogen is 0,32 nm. Dagelijks wordt van zonsopgang tot ondergang elke 12 minuten een spectrum opgenomen. Dit komt neer op 40 tot 90 spectra per dag, en 20 duizend spectra op jaarbasis. De meetkop, inkoppeloptiek en kwartskoepel wordt op een minimum van 25 °C gehouden zodat de koepel sneeuw en condensatie vrij blijft.

RB-meting

Het RIVM beschikt ook over Robertson-Berger (RB)-meters. Deze apparaten hebben een spectrale gevoeligheid die lijkt op het erytheem actiespectrum. Hiermee wordt in een keer het effectief UV gemeten. Nadeel van deze apparaten is de gevoeligheid voor vocht en variatie in temperatuur, waardoor de spectrale respons in de loop van de tijd verandert. Het RIVM gebruikt deze dataset alleen voor het aanvullen van de meetreeks. De ijking van RB-meters wordt jaarlijks aangepast aan die van de spectrometers op basis van de gemeenschappelijke meetmomenten.

Pyranometers

Naast de UV-metingen, meet het RIVM ook de globale straling met een pyranometer. Deze metingen worden gebruikt om correcties op UV-metingen te kunnen uitvoeren, en om de invloed van bewolking op de UV-irradiantie te kunnen modelleren.

Spectrale analyse

De spectra worden gecorrigeerd voor de respons van de meetkop die niet perfect is. Dit zijn de transmissie van de diffuser als functie van de hoek van inval, en ongewenste opwarming van de meetkop. De golflengteschaal van de gemeten spectra wordt zeer nauwkeurig (tot op enkele tientallen picometers) vastgelegd door gebruik te maken van de Fraunhofer absorptielijnen in het zonnespectrum. Met een deconvolutie wordt het effect van het beperkt spectraaloplossendvermogen geëlimineerd. Ook worden gestandaardiseerde spectra uitgevoerd en effectieve UV-waarden berekend voor zo'n 20 verschillende actiespectra. Meer details en het spectrale analyse programma zijn te vinden op SHIC. Het achterwege laten van deze correctie brengt een te grote onnauwkeurigheid mee voor het doel van metingen: o.a. lange termijn veranderingen in de UV-belasting vastleggen.

Constructie dagsommen

Dagsommen worden berekend door de effectieve UV-waarden over de dag te integreren. Maand- en jaarsommen volgen uit sommatie van de dagsommen. De gemiste dagsommen worden aangevuld met RB-meetwaarden of modelwaarden waarbij model en RB-meters geijkt worden op de spectrale UV-metingen. De verschillen tussen de aanvulmethoden resulteren in een kleine additionele onzekerheid in de bepaalde jaarsom, gemiddeld 0,6%.

Foto van een meetopstelling

Meetkop belicht door een 250W standaardlamp voor een stabiliteitsbepaling. De lamp bevindt zich in een geventileerde behuizing.

Kalibratie

De irradiantieschaal wordt maandelijks getest op stabiliteit, en minstens 1 maal per jaar geijkt met een kalibratielamp. Het RIVM gebruikt daarvoor 1000W kalibratielampen die zelf weer geijkt zijn met behulp van een primaire standaard, in dit geval een zwarte straler op een vaste temperatuur. De stabiliteitslampen hebben geen absoluut gekalibreerde schaal. De golflengteschaal, op nanometer niveau, wordt gekalibreerd met behulp van een kwiklamp en indien nodig gecorrigeerd.

Kwaliteit

Alle spectra worden binnen het meetprogramma op een tiental kwaliteitsaspecten beoordeeld. Een voortgangscontrole vindt plaats op deze beoordeling en kan aanleiding geven tot een extra onderhoudsbeurt of kalibratie van irradiantie- of golflengteschaal. Spectra met te grote afwijkingen worden niet gebruikt. De ontwikkelde spectrale analyse techniek heeft internationale erkenning gekregen en wordt nu standaard toegepast bij de Europese UV-database. Het programma en meer informatie zijn te vinden op SHIC.

Operationaliteit

Het RIVM meet ongeveer 340 dagen per jaar (93%). De overige tijd is de opstelling door onderhoud of storing niet operationeel. Daarnaast past het RIVM selectiecriteria toe op de gerealiseerde meetdichtheid per dag, zodat een dagsom niet op een paar metingen gebaseerd wordt. Hiermee wordt nog eens 5% van de gemeten dagen afgekeurd. Dit brengt de operationaliteit over de afgelopen 12 jaar op 88%.

Validatie

Metingen en modellering spelen hier een onderling verwisselbare rol. De UV-metingen zijn van cruciaal belang om de werkelijke dagdosis te bepalen en de gemodelleerde invloed van bewolking op de UV-belasting te kunnen valideren. Langetermijn stabiliteit van de meting wordt echter het best gevalideerd met behulp van modellering. Veranderingen van de gevoeligheid van de apparatuur kunnen op deze manier opgemerkt worden en aanleiding geven tot herkalibratie.

voorbeeld van drie grafieken met de gemeten dagsommen

Het verschil tussen model en meting op dagsombasis kan nog vrij groot zijn, gemiddeld 15%. De verschillen op maandsombasis zijn al veel kleiner, rond de 5%. Op jaarsombasis is het verschil 1 tot  2%.

Home / Onderwerpen / U / UV ozonlaag en klimaat / Meettechniek en analyse

RIVM De zorg voor morgen begint vandaag
Menu