|
|
|
Een scintillometer is een instrument voor het detecteren van de verandering in helderheid (Cn²), of scintillatie, van een elektromagnetische straal die door de atmosfeer gaat als gevolg van de variatie in de brekingsindex van de lucht langs zijn baan. Deze variatie wordt veroorzaakt door de
verdeling van temperatuur, druk en vochtigheid in het aangetroffen luchtvolume, evenals turbulentie in het medium. |
| |
| Dit alles maakt het mogelijk om de uitwisseling van voelbare warmte tussen de grond en de atmosfeer te bestuderen wanneer licht uit het zichtbare spectrum wordt gebruikt en de stroom van latente warmte (evapotranspiratie) als het microgolven is. Dit apparaat moet niet worden verward met de scintillatiedetector, een instrument voor het detecteren van de fotonen die worden uitgezonden door een splijtbaar materiaal of die een energiedepositie volgen door interactie van straling. |
|
| De elektromagnetische golf ondergaat breking die wordt veroorzaakt door variaties in temperatuur (T), druk (p) en vochtigheid (e) die het voortplantingspad van de elektromagnetische golf wijzigen. De brekingsindex van lucht (n) is gewoonlijk ongeveer gelijk aan 1.000 maar varieert volgens: |
|
 |
|
Wanneer een golf zich door de atmosfeer voortplant, ondergaat hij naast breking ook verschillende soorten modificaties. Scintillometrie is daarom mede gebaseerd op de theorie van golfvoortplanting in
een turbulent medium, afhankelijk van de chemische samenstelling van de atmosfeer en de zwevende deeltjes die diffusie en absorptie veroorzaken. |
| |
Het pad dat de scintillometerstraal volgt, zal variaties in deze parameters zien als gevolg van turbulentie
in de atmosferische grenslaag. De wervels wijzigen het traject van de elektromagnetische golf op verschillende manieren, afhankelijk van de verhouding tussen hun grootte en de grootte van de bundel. |
|
|
 |
| De zender van een scintillometer met grote opening -Universiteit Wageningen |
|
| |
| De Grote wervels hebben de neiging om te werken als dioptrie die de straal zijdelings afbuigen. Die van gemiddelde grootte gedragen zich als convergerende of divergerende lenzen (afhankelijk van de waarde van n), terwijl de kleinste een buigende rol hebben. De grootte van de bundel is daarom erg belangrijk om te weten welke wervels de meeste invloed zullen hebben op de voortplanting. Het is de studie van deze variaties die de fluxen in de atmosfeer doorkruist zal geven. |
| De scintillometer bestaat uit een zender en een ontvanger die enkele honderden meters van elkaar verwijderd zijn. De zender produceert een elektromagnetische bundel dankzij een bron en een methode van focussering door spiegels, lenzen of antennes. Het kan een vrij eenvoudige projector zijn of een laser. De ontvanger in een sensor die de intensiteitsvariaties van deze golf registreert en vertaalt naar structurele parameters van de brekingsindex. |
| |
| Een scintillometer wordt gekenmerkt door: |
| |
- De straaldiameter: voor optische systemen wordt de grootte van de bundel gebruikt om de gebruiksafstanden te definiëren, evenals de grootte
van de meest invloedrijke wervelingen; |
- De emissiegolflengte: maakt het mogelijk om de gevoeligheid van Cn² voor temperatuur (in het geval van golflengten in het zichtbare / nabij-
infrarood) of voor vochtigheid (in het geval van golflengten in de microgolf) te verhogen. |
| Scintillometer met grote en extra grote opening |
| Dit zijn apparaten die een straal uitstralen met een grote diameter variërend van 15 tot 30 cm om een afstand tot 8,5 km af te leggen. De productie van de brede bundel wordt uitgevoerd door middel van een parabolische spiegel die het uitgestraalde licht in het brandpunt concentreert, of door een Fresnel-lens. De bron kan een diode zijn waarvan het emissiespectrum in het zichtbare/nabij-infraroodbereik ligt of een microgolfzender. |
| |
| Laserscintillometer |
| Het is een variant op de klassieke scintillometers die een dunne laserstraal gebruiken en trajecten van 50 tot 250 m5 bestrijken. De emissie wordt uitgevoerd met een bron bij 670 nm. Deze instrumenten maken het mogelijk om metingen uit te voeren die complementair zijn aan die van de Cn²: wervelingen op de interne schaal van de luchtpakketten, snelheid van de dwarswind, enz. |
| |
| Dubbele scintillometer |
Deze apparaten gebruiken een dubbele zender en een enkele ontvanger. Ze maken het mogelijk om transecten tussen 500 m en 5 km te bestrijken en werken bij een golflengte van 880 nm5. De afmeting van de balken is circa 15 cm. De voortplanting van twee parallelle bundels maakt het
mogelijk om de snelheid van de dwarswind te berekenen met behulp van een meting van de covariantie van de twee signalen ontvangen op het niveau van de detector5. Dit instrument heeft de originaliteit van het gebruik van een cirkelvormig netwerk van light-emitting diodes (LED's) op emissieniveau, wat de uitlijning van de instrumenten bevordert. |
| Bronnen: Wikipedia-fr |
|
|
|
|
|
|
