Autor: Martin Hoben, B.Sc.
Titel: Versuche zur Refraktionsbestimmung - ein Vergleich zwischen IATS, Szintillometer und Temperaturgradiententurm
Art: Master's Thesis
Jahr, Nr.: 2013, #418
Betreuer: Dipl.-Ing. Christoph Reith

Ziel der Arbeit ist es, zu untersuchen, wie sich der Einfluss der Refraktion auf die Zenitwinkelmessung auswirkt. Es kann hierbei zwischen zwei Refraktionsanteilen unterschieden werden: dem quasistatischen und dem stochastischen Anteil. Der quasi-statische Anteil bedingt die Strahlkrümmung, die quantitativ durch den Refraktionswinkel beschrieben wird. Der stochastische (auch: turbulente) Anteil wird von atmosphärischen Turbulenzen verursacht und wirkt sich als hochfrequente Richtungsfluktuationen aus. Diese Turbulenzen stehen in direktem Zusammenhang zum vertikalen Temperaturgradienten. Sie definieren sich durch die zwei voneinander unabhängigen Parameter, dem Brechungsindexgradienten C2n und der inneren Skalenlänge l0. Sind diese bekannt, lässt sich nach der Monin-Obukhov-Similaritätstheorie über einen komplexen Formelapparat Refraktionskoeffizient und -winkel ableiten. Zum einen ist es möglich, C2n und l0 mit einem Szintillometer zu bestimmen. Andererseits gibt es die Möglichkeit, die hochfrequenten Richtungsfluktuationen durch Aufzeichnung einer Zielmarke mit der Kamera eines Videotachymeters zu bestimmen. In den Kantenbildern der Bildserie kann durch die Detektion geometrischer Primitive die Varianz der Richtungsfluktuationen bestimmt werden. Die Varianzen finden bei dieser indirekten Methode schließlich Eingang in den Formelapparat der Monin- Obukhov-Similaritätstheorie und führen zu den gesuchten Größen wie dem Brechungsindexgradienten C2n , der inneren Skalenlänge l0, dem vertikalen Temperaturgradienten dT dz , dem Refraktionskoeffizienten k und dem Refraktionswinkel . Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die prinzipielle Funktionsweise der Bestimmung der gesuchten atmosphärischen Parameter durch Szintillometrie, Videotachymetrie und durch einen Temperaturgradiententurm nachgewiesen. Die Ergebnisse der verschiedenen Sensoren werden diskutiert und gegeneinander abgewogen. Dabei hat sich gezeigt, dass vorwiegend die Ergebnisse gleichzeitig messender Videotachymeter gut bis sehr gut zusammenpassen. Nicht geklärt werden konnte der Umstand, weshalb die durch Szintillometrie erhaltenen Werte nicht immer zu den anderen Sensoren gepasst haben, was bereits in früheren Arbeiten nachgewiesen werden konnte.