Original paper

Boundary layer photochemistry during a total solar eclipse

Fabian, Peter; Rappenglück, Bernhard; Stohl, Andreas; Werner, Herbert; Winterhalter, Martin; Schlager, Hans; Stock, Paul; Berresheim, Harald; Kaminski, Uwe; Koepke, Peter; Reuder, Joachim; Birmili, Wolfram

Meteorologische Zeitschrift Vol. 10 No. 3 (2001), p. 187 - 192

published: May 1, 2001

DOI: 10.1127/0941-2948/2001/0010-0187

BibTeX file

O

Open Access (paper can be downloaded for free)

Download paper for free

Abstract

Simultaneous measurements of radiation, photolysis frequencies, O3, CO, OH, PAN and NOx species were carried out in the boundary layer, along with pertinent meteorological parameters, under total solar eclipse conditions. This experiment performed at about 34 solar zenith angle and noontime conditions thus provided a case study about the interactions between radiation and photochemistry under fast ''day-night'' and ''night-day'' transitions, at high solar elevation. The results reveal a close correlation of photolysis frequencies jO(1D) and jNO2with the UV radiation flux. All three parameters show, due to the decreasing fraction of direct radiation at shorter wavelengths, much weaker cloud shading effects than global solar radiation. NO and OH concentrations decrease to essentially zero during totality. Subsequently, NO and OH concentrations increased almost symmetrically to their decrease preceding totality. The NO/NO2 ratio was proportional to jNO2over 30 min before and after totality indicating that the partitioning of NOx species is determined by jNO2. Simple box model simulations show the effect of reduced solar radiation on the photochemical production of O3 and PAN. WÄhrend der totalen Sonnenfinsternis am 11. August 1999 wurden simultane und kontinuierliche Messungen von O3, CO, OH, PAN and NOx, Strahlung, Photolysefrequenzen und relevanten meteorologischen Parametern durchgefÜhrt. Dieses Experiment, durchgefÜhrt etwa am Mittag, bei 34 Zenithwinkel der Sonne, ermöglichte die Untersuchung der Interaktion von Strahlung und Photochemie fÜr schnelle Tag-Nacht und Nacht-Tag-ÜbergÄnge bei hohem Sonnenstand. Die Ergebnisse zeigen eine enge Korrelation der Photolysefrequenzen jO(1D) und jNO2 mit dem UV-Strahlungsfluss. Alle drei Parameter zeigen, wegen des abnehmenden Anteils direkter Sonnenstrahlung bei kurzen WellenlÄngen, erheblich geringere AbschwÄchung durch Wolken als die Globalstrahlung. NO und OH gehen wÄhrend der Verdunkelungsphase auf Null herunter. Danach steigen NO und OH nahezu symmetrisch zum vorherigen Abfall wieder an. Das NO/NO2-VerhÄltnis war 30 min vor bis 30 min nach der TotalitÄt proportional zu jNO2 und zeigte damit, dass die Partitionierung von NOx durch jNO2 bestimmt wurde. Mit einem einfachen Boxmodell wurde der Effekt der reduzierten Sonnenstrahlung auf die photochemische Produktion von O3 und PAN berechnet.