Güneş ışınımının spektral analiz yoluyla atmosfer yapısının belirlenmesi ve bu yolla Muğla ilindeki hava kirliliğinin tespiti

Abstract

IV GÜNEŞ IŞINIMININ SPEKTRAL ANALİZİ YOLUYLA ATMOSFER YAPISININ BELİRLENMESİ VE BU YOLLA MUĞLA İLİNDEKİ HAVA KİRLİLİĞİNİN TESPİTİ (Yüksek Lisans Tezi) Fatma YILMAZ MUĞLA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 2003 ÖZET Muğla (28° 21' D, 37° 12' K, 646 m) ilindeki hava kirliliğinin boyutlarının belirlenmesi amacıyla, Muğla Üniversitesi Fizik Böltimü'nde, 2001 yılından beri güneş ışınımının dalga boyuna karşı ölçümleri alınıp, analiz yapılmaktadır. Işınım ölçümleri S2000 spektrometre ile 200nm-1100nm dalga boyu aralığında alınmaktadır. S2000 spektrometresi toplam sekiz kanaldan oluşan 2048 tane düzenli- sıralı CCD dedektöre sahip katı hal spektrometredir. Atmosferde bulunan gaz, molekül ve zerreciklerin güneş ışığını soğurması, saçması ve kırması nedeniyle yeryüzüne gelen güneş ışınımının bazı dalga boylarında azalma olur. Atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşan ışınım miktarı Bouguer-Beer-Lambert kanununa uyar. Güneş ışınımının atmosferde aldığı yol boyunca parçacıkların sayısının artması veya yol uzunluğunun artması dünya yüzeyine ulaşan enerji miktarının azalmasında etkilidir. Işınımın atmosferde aldığı yol hava kütlesiyle belirlenir. Mor ötesi, görünür bölge ve yakın kırmızı ötesi (UV-VIS-NIR) spektral bölgesinde alman ölçümlerle SO2, NO2, O3 gazlarının ve zerreciklerin azaltma yaptıkları dalga boylarındaki ışıma değerleri bulunur. Alman ışınım ölçümlerini Langley metodu ile analiz ederek optik derinlikleri belirlenmektedir. Alman veriler FORTRAN bilgisayar dilinde yazılmış programla analiz edilmiştir. Dalga boyuna bağlı ışınım verileri analiz edilerek atmosferdeki O3, NO2, SO2 gazlarının ve zerreciklerin aylara göre optik derinlik değişimleri incelenmiştir. Langley metodu sadece güneşli günlerde geçerli olduğundan veriler güneşli günlerde alınmıştır. Atmosferde bulunan bu gaz veparçacıkların miktarlarını belirlemek için atm-cm cinsinden sütun değerini, o maddenin optik derinliği ve spektral soğurma katsayısı kullanılarak bulunmuştur. Genel olarak mevsime bağlı NO2 sütunu miktarı yazın en yüksek, kışın ise en düşük değerdedir. SO2 Nisan ve Aralık aylarında artarken, CVün en yüksek olduğu ay Temmuz ve Aralık olarak saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: Soğurma katsayısı, optik derinlik, hava kütlesi, zenit açısı, güneş yükseklik açısı, atmosfer, hava kirliliği, Bouguer-Beer-Lambert kanunu, Langley metodu. Sayfa adedi: 89 Tez yöneticisi: Prof. Dr. Şener OKTİK

VI DETERMING OF ATMOSPHERE STRUCTURE BY MEANS OF SOLAR IRRADIANCE SPECTRAL ANALYSIS AND MEASURING AIR POLLUTION IN MUGLA COUNTY VIA THIS METHOD (Ph.M. Thesis) MUGLA UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 2003 ABSTRACT In order to analyse dimension of air pollution in Mugla county analysis of solar irradiance against the wavelength have been carried by Muğla University, department of physics since 2001. Solar irradiance measurements have been obtained between S2000 spectrometer and 200nm- HOOnm. S2000 spectrometer is a solid- state spectrometer which has 2048-element linear CCD-array detector having total eight channels. Solar irradiance during its passage through the atmosphere is attenuated by various atmospheric constituents, the most important of which are gas, molecules, absorbing of particles, scattering, and diffraction causes decrease in some wavelength of solar irradiance. Amount of solar irradiance passing through the atmosphere and reaching the earth suits Bouguer-Beer-Lambert law. During its passage through the atmosphere decrease or increase of solar irradiance particles is effective on the amount of energy reaching the surface of the world. The distance which solar irradiance travelled is determined by air mass. The solar radiation on wavelengths which SO2, NO2, O3 and particles decrease is obtained by measurements made in the ultraviolet, visible and near infrared spectral regions. The optical depth is determined by analysing the obtained solar irradiance measurements with the Langley method. Data obtained have been analyzed using a programme written in the FORTRAN computer language. The optical depth changes of O3, NO2, SO2 gasses and particles in the atmosphere have been studied in monthly periods by analysing the solar irradiance data depending on the wavelength. Since Langley method is only valid for sunny days, the data have been obtained on sunny days. In order tovn determine the amounts of gas and particles in the atmosphere, atm-cm column value has been found out by using the optical depth of that substance and the spectral absorption coefficient. Generally NO2 column amount, depending on the season has the highest value in the summer and the lowest value in the winter. While SO2 increases in April and December, the highest value of O3 is obtained in July and December. Key Words: Absorption coefficient, optical depth, air mass, zenith angle, solar altitude angle, atmosphere, air pollution, Bouguer-Beer-Lambert law, Langley method. Page number: 89 Adviser: Prof. Dr. Şener Oktik