Озон. Физика и химия озона. Химия атмосферного озона. Стратосферный озон и особенности его распределения, страница 27

В частности, если для измерений используются всего две длины волны, такая пропорциональность обеспечивается всегда, и различия в спектрах зондирующих излучений не могут быть выявлены в принципе. Следовательно, не могут быть выявлены и систематические ошибки в расчете концентрации озона. Если для измерений используется много длин волн, позволяющих достаточно адекватно отразить специфический спектральный ход сечения поглощения озоном в области 260-290 нм,  упомянутую выше ситуацию следует считать маловероятной. Можно ожидать, что функция   всегда будет включать заметную составляющую , «уничтожение» которой посредством юстировки оптической системы повлечет за собой одновременное «уничтожение» и составляющей, пропорциональной  . Тем не менее, стопроцентной уверенности в таком результате быть не может. Следовательно, метод измерений теряет свою абсолютность, если совпадение спектров зондирующих излучений на опорной и рабочей трассах не обеспечено конструктивными особенностями аппаратуры и методикой его юстировки.

Как правило, обсуждаемое расхождение в спектрах зондирующего излучения представляется весьма гладкой функциональной зависимостью, не обладающей существенными структурными деталями. Поэтому интуитивно ясно, что чем  более сложный ход имеет коэффициент поглощения озона для выбранного набора рабочих длин волн, тем меньшее влияние будет оказывать различие в спектрах зондирующего излучения на результат измерений. Это заключение подтверждается на примере упомянутого выше крайне неудачного случая двух длин волн (линейная зависимость сечения поглощения от длины волны), материалами следующего раздела и приводимым ниже модельным примером.

Для анализа влияния числа используемых длин волн на точность получаемой концентрации озона при наличии различия в спектрах зондирующего излучения на опорной и рабочей трассах мы исследовали две модели:

1. 

2.  , где длина волны задана в нанометрах.

Были использованы различные наборы рабочих длин волн из списка 245, 250, 254, 258, 263, 280, 285, 295 нм. Приведенные данные и сведения о сечении поглощения озоном излучения на выбранных длинах волн позволяют рассчитать систематическую ошибку определения концентрации озона при заданных условиях и вид «видимой» части различия в спектрах – функции . На рис. 11.20 приведены сечения поглощения и обе рассмотренные функции в зависимости от длины волны (масштабы для наглядности изменены).  В таблице 11.1  показано относительное изменение систематической ошибки определения концентрации озона при использовании различных наборов длин волн. За единицу принята погрешность, получаемая с использованием пары волн 295, 285 нм. Видно, что в первом случае увеличение числа рабочих длин волн снижает систематическую ошибку не более, чем в два раза. Во втором подобное снижение составляет почти порядок. Графики нормированных (деленных на ) функций  для наборов из трех (295, 285, 280 нм), пяти (295, 285, 280, 263, 258 нм) и всех восьми длин волн и обоих вариантов различия в спектрах зондирующего излучения даны на рис. 11.21.

Для оценки качества и стабильности юстировки удобно пользоваться величиной , характеризующей степень отличия набора значений от нуля. Очевидно, требование  является необходимым, но недостаточным условием совпадения спектров зондирующего излучения на обеих трассах. Как следует из сказанного выше, удается выявить только ту часть различия в спектрах, которая не влияет на измеряемую концентрацию озона. Самая же существенная часть остается «невидимой» в том смысле, что невозможно оценить ее влияние на погрешность определения концентрации озона и ввести соответствующую коррекцию.

Таблица 11.1. Изменение вклада в систематическую погрешность расчета концентрации озона за счет различия в спектрах зондирующего излучения