Neues Referenzgerät zur Bestimmung der Wärmestrahlung Besser kalibriert: Den Treibhauseffekt genau messen

Um die Stärke des Treibhauseffekts kontinuierlich zu messen, werden Infrarotmessgeräte, so genannte Pyrgeometer, eingesetzt. Die langfristige Verlässlichkeit dieser Messungen ist nun deutlich verbessert worden. Möglich macht das die Kalibrierung der Pyrgeometer mithilfe eines neuen Referenzgeräts der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB)

Die Welt als ein Treibhaus – dieses Bild meint: Die Sonnenstrahlung gelangt ungehindert hinein, als Wärme müsste diese Strahlung aus der Atmosphäre wieder hinausgelangen – aber leider verhindert dies das dicker werdende „Gewächshausdach“ aus Kohlendioxid und anderen Gasen. So wird die Erde immer wärmer, und unser Klima mit ihr. Um die Stärke des Treibhauseffekts kontinuierlich zu messen, werden Infrarotmessgeräte, so genannte Pyrgeometer, eingesetzt. Die langfristige Verlässlichkeit dieser Messungen ist nun deutlich verbessert worden. Möglich macht das die Kalibrierung der Pyrgeometer mithilfe eines neuen Referenzgeräts der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), das in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Metrologia beschrieben wird.

Messung der Gegenstrahlung mit Pyrgeometern

Ein Maß für die Stärke des Treibhauseffektes ist die atmosphärische Gegenstrahlung, jene Strahlung, die vom „Gewächshausdach“ zur Erde zurückgeworfen wird. Schon seit Jahren wird sie mithilfe von Pyrgeometern, die auf der Erde stehen, kontinuierlich gemessen. Diese Infrarotmessgeräte sind spektral breitbandig, erfassen also viele Wellenlängen. Sie decken auch einen sehr großen Winkel ab, sodass sie nahezu die gesamte Hemisphäre des Himmels überblicken. Um langfristig die Aussagekraft und die Vergleichbarkeit der Messdaten sicherzustellen, müssen Pyrgeometer regelmäßig kalibriert, also messtechnisch auf Normale rückgeführt werden.

Der neue Referenz-Schwarzkörper der PTB

Solch ein Normal ist der neue Referenz-Schwarzkörper, genannt Hemispherical Blackbody (HSBB), der von der PTB innerhalb der europäischen Forschungsprojektserie „Metrology for Earth Observation and Climate“ (MetEOC) in Kooperation mit dem Physikalisch-Meteorologischen Observatorium Davos / World Radiation Center (PMOD/WRC) entwickelt wurde. Er erfüllt die speziellen Anforderungen an diese Kalibrierungen und ist über die Strahlungstemperaturskala der PTB auf die Internationale Temperaturskala ITS-90 und damit auf das Internationale Einheitensystem (SI) rückführbar.

Damit gibt es nun eine zweite unabhängige Art der Rückführung, zusätzlich zum bisherigen Verfahren am PMOD/WRC, das auf Kontaktthermometrie und optischen Simulationen beruht. Gleichzeitig stellt die beobachtete Übereinstimmung in den Bestrahlungsstärke-Skalen von PMOD/WRC und PTB eine Validierung der bisherigen Rückführung dar. Diskrepanzen, die es bei den weltweiten Messungen der atmosphärischen Gegenstrahlung bisher gab, können nun ausgeräumt und die atmosphärische Gegenstrahlung genauer gemessen werden.

Originalpublikatiion: M. Feierabend, J. Gröbner, I. Müller, M. Reiniger, C. Monte: Opens external link in new windowBilateral Comparison of Irradiance Scales between PMOD/WRC and PTB for Longwave Downward Radiation Measurements. Metrologia 60 (2), 2023, DOI: 10.1088/1681-7575/acbd51

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