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Tesi etd-03032006-161529
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Tipo di tesi Tesi di laurea specialistica
Autore Fabozzi, Anna
URN etd-03032006-161529
Titolo Calibrazione e caratterizzazione di uno spettroradiometro
Settore scientifico disciplinare SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI, FACOLTA'
Corso di studi FISICA APPLICATA
Commissione
Nome Commissario Qualifica
Dr. Emilio Simeone relatore
Prof. Nicolò Beverini relatore
Parole chiave
  • UV
  • spettroradiometria
Data inizio appello 2006-03-20
Disponibilità unrestricted
Riassunto analitico
Il lavoro di tesi si è sviluppato sostanzialmente in due fasi ed è stato svolto in collaborazione con alcuni enti e strutture private, fra cui il CNR di Pisa (dipartimento di biofisica), A.R.P.A.T. di Pisa, oltre che naturalmente con la Flyby s.r.l. di Livorno.
Lo scopo principale è stato quello di calibrare e caratterizzare uno spettroradiometro, un dispositivo in grado di misurare la quantità di radiazione ottica presente e di effettuare con esso alcune misure di radiazione solare per ricavare parametri importanti sia dal punto di vista ambientale che fotobiologico (quantità di ozono stratosferico e dosi efficaci di radiazione ultravioletta).
L’intervallo spettrale di misura dello spettroradiometro utilizzato va da 290nm a 850nm.
Durante la prima fase è stata messa a punto una procedura di calibrazione dello spettroradiometro di proprietà del CNR prodotto e distribuito dalla stessa Flyby. Il CNR, oltre allo strumento da calibrare ha messo a disposizione una lampada alogena calibrata NIST che emette fra 250nm e 2400nm e un laboratorio munito di un banco ottico e attrezzato con strutture in grado di garantire un’opportuna distribuzione della luce.
La fase di calibrazione si sviluppa in due parti: la prima consiste nella calibrazione dello strumento in lunghezza d’onda che è stata effettuata misurando con lo spettroradiometro la luce emessa da una lampada a mercurio, in dotazione alla Flyby di Livorno; la seconda parte consiste nella calibrazione in irradianza ed è in questa sede che è stata utilizzata la lampada calibrata del C.N.R.
In seguito è stata eseguita un’accurata analisi degli errori e delle caratteristiche fondamentali dello spettroradiometro.
Una volta definita e collaudata la procedura, è stato calibrato anche uno spettroradiometro di proprietà Flyby leggermente diverso dotato di shutter automatico che permette di effettuate misure automatizzate.
Nella seconda fase della tesi lo spettroradiometro è stato utilizzato per eseguire delle misure di quantità di diverso interesse ambientale. È stato infatti misurato l’albedo spettrale di superfici diverse per la caratterizzazione della quantità effettiva di radiazione UV che viene riflessa dal suolo ed è stata misurata la radiazione solare globale orizzontale per la stima della quantità di ozono stratosferico tramite modelli di trasferimento radiativo.
Le misure di albedo spettrale sono state eseguite sul territorio che va da Pisa fino a Tirrenia (PI). Questa parte è stata svolta in collaborazione con l’A.R.P.A.T. e lo scopo principale è stato quello di creare una mappa interattiva sul sito internet dell’A.R.P.A.T. stessa che ha permesso agli utenti interessati, durante tutto il mese di agosto, di ottenere informazioni precise sulla quantità di radiazione UV che effettivamente raggiunge la persona nella zona indicata dall’utente e caratterizzata da una particolare riflettività del terreno. Le misure di albedo ottenute hanno interessato infatti diversi tipi di superfici, fra cui: erba, asfalto, sabbia, ghiaia, campi arati, terra battuta e campi di frumento.
Le misure sono state eseguite ad intervalli di circa venti minuti durante l’arco di tutta una giornata (dalle 10:00 fino alle 17:00).
Queste misure, oltre che alla stima dell’albedo in diverse condizioni di distribuzione spaziale della radiazione solare sono servite anche per caratterizzare ulteriormente lo spettroradiometro stesso.
La seconda serie di misure, come accennato precedentemente, concerne la stima della quantità di ozono stratosferico.
Tali misure sono in corso alla sede della Flyby a Livorno; una volta ottenute saranno confrontate con delle simulazioni al computer di modelli di trasferimento radiativo atmosferico.
Per la stima dell’ozono stratosferico si utilizzano metodi classici che si basano sulla correlazione della quantità di ozono il rapporto fra bande spettrali. Tali dati vengono quindi confrontati con quelli ottenuti da satellite ENVISAT dell’ESA.
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