El espectrofotómetro Dobson , también conocido como Dobsonímetro , espectrómetro Dobson o simplemente Dobson , es uno de los primeros instrumentos utilizados para medir el ozono atmosférico .
El espectrómetro Dobson fue inventado en 1924 por el físico y meteorólogo británico Gordon Dobson . [2] Aquí se puede encontrar una historia del desarrollo del instrumento [3] y un ejemplo de uno de los instrumentos del propio Dobson permanece en exhibición en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford. [4]
Los espectrofotómetros Dobson se pueden utilizar para medir tanto el ozono total en columna como los perfiles de ozono en la atmósfera . [5] [6] El ozono es oxígeno triatómico, O 3 ; las moléculas de ozono absorben la luz ultravioleta dañina en la atmósfera antes de que alcance la superficie de la tierra. Ninguna radiación UVC penetra hasta el suelo ya que es absorbida en el ciclo ozono-oxígeno . [ cita requerida ] Sin embargo, algunas ondas más largas y menos dañinas UVB y la mayoría de las UVA no se absorben ya que el ozono es menos opaco a estas frecuencias, por lo que penetran hasta el nivel del suelo de la Tierra en mayores cantidades. Las fuentes de luz utilizadas pueden variar. Además de la luz solar directa, se puede utilizar la luz del cielo despejado, la luna o las estrellas .
El espectrómetro Dobson mide el ozono total midiendo la intensidad relativa de la radiación UVB que llega a la Tierra y comparándola con la de la radiación UVA a nivel del suelo. Si se eliminara todo el ozono de la atmósfera, la cantidad de radiación UVB sería igual a la cantidad de radiación UVA en el suelo. Como el ozono existe en la atmósfera, el espectrómetro Dobson puede utilizar la relación entre la radiación UVA y UVB en el suelo para determinar cuánto ozono está presente en la atmósfera superior para absorber la radiación UVC.
La relación se determina girando el dial R, que se puede girar 300° en el instrumento. El espectrómetro compara dos intensidades de longitud de onda diferentes, UVB (305 nm) y UVA (325 nm), [7] para calcular la cantidad de ozono. Cuando se gira, el dial R filtra y bloquea la luz de la longitud de onda UVA hasta que la intensidad de las dos longitudes de onda de luz sea igual. La relación de las dos longitudes de onda en la incidencia se puede calcular una vez que las intensidades filtradas sean las mismas. Los resultados se miden en unidades Dobson , equivalentes a 10 μm de espesor de ozono comprimido a condiciones estándar de temperatura y presión (STP) en la columna. Si todo el ozono en la columna atmosférica que se estaba midiendo se comprimiera a STP, el espesor de la atmósfera comprimida en mm equivaldría a una respuesta en unidades Dobson dividida por 100.
La distribución vertical del ozono se obtiene mediante el método Umkehr . Este método se basa en las intensidades de la luz ultravioleta reflejada, en lugar de la directa . La distribución del ozono se obtiene a partir del cambio en la relación de las frecuencias del mismo par de rayos ultravioleta con el tiempo a medida que se pone el sol. Una medición "Umkehr" lleva aproximadamente tres horas y proporciona datos hasta una altitud de 48 km, con la información más precisa para altitudes superiores a 30 km.
El método Dobson tiene sus inconvenientes. Se ve muy afectado por los aerosoles y los contaminantes de la atmósfera, ya que también absorben parte de la luz en la misma longitud de onda. Las mediciones se realizan en una pequeña zona en la dirección del sol. Hoy en día, este método se utiliza a menudo para calibrar los datos obtenidos por otros métodos, incluidos los satélites.
Existen algunas versiones modernizadas del espectrofotómetro Dobson que continúan proporcionando datos.
Se han fabricado unos 120 medidores Dobson, la mayoría de ellos fabricados por R&J Beck de Londres, de los cuales unos 50 siguen en uso en la actualidad. Los más famosos son probablemente los números 31 y 51, con los que Joe Farman, del British Antarctic Survey, descubrió el agujero de ozono sobre el Polo Sur en 1984. El "Dobson estándar mundial", el número 83, es propiedad de la NOAA del Departamento de Comercio de los Estados Unidos y está a cargo de su funcionamiento, al igual que el estándar secundario, el número 65.
El instrumento más antiguo que todavía se utiliza es el n.º 8, situado en el tejado del Instituto Polar Noruego en Ny-Ålesund , Svalbard . Este instrumento tiene los últimos datos registrados en 1997.
El instrumento D003, que funcionaba en Kunming (China), informó datos hasta agosto de 2009. El historial de las estaciones y los instrumentos se puede consultar en el Centro Mundial de Datos sobre Ozono y UV. [8]
Environment Canada ( Alan West Brewer ) desarrolló espectrofotómetros de monocromador doble y simple conocidos como espectrofotómetro "Brewer" producido por Kipp & Zonen. [9]