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时间:2019-03-03
《直射太阳光差分吸收光谱反演no2整层垂直柱浓度》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第32卷,第4期光谱学与光谱分析Vol.32,No.4,pp893-8972012年4月SpectroscopyandSpectralAnalysisApril,2012直射太阳光差分吸收光谱反演NO2整层垂直柱浓度王杨,谢品华*,李昂,徐晋,曾议,司福祺,吴丰成中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽合肥230031摘要在直射太阳光差分吸收光谱技术(DS-DOAS)中,通常采用测量期间较干净大气条件下太阳天顶角最小时的测量谱作为参考谱反演整层垂直柱浓度(VCD)。由于参考谱中依然含有未知的NO2吸收结构,因此得到的是VCD的相对值。该文将大气外层高精度太阳夫琅禾
2、费标准光谱与仪器函数卷积后作为参考谱,避免了参考谱中含有NO2的吸收结构引入的误差。通过研究3月7日用此新方法获得的斜柱浓度(SCD)与通常方法获得的差分斜柱浓度(dSCD)的比较,新方法反演SCD的误差小于1.6×1016-2;通molecules·cm常方法反演SCD的误差在4.25×1016-2附近,采用新方法误差减少了62%以上。最后将molecules·cmDS-DOAS测量的NO2整层VCD与多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)测得的NO2对流层VCD进行了对比,结果表明新方法可以有效的改进通常方法计算VCD的误差。关键词直射太阳光差分吸收光谱;整层垂直柱浓度;夫琅禾费
3、光谱;NO2中图分类号:O433.5+1文献标识码:ADOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2012)04-0893-05[4]。星的TotalColumn结果校准引言本研究采用大气外层高精度太阳夫琅禾费标准光谱与仪器函数进行卷积作为参考谱反演整层垂直柱浓度绝对值。搭[1]。对NO2的浓度的监测具有重要的科学和实际意义建了DS-DOAS测量NO2垂直柱浓度的平台,在合肥地区对当前用于测量NO2的方法包括点式化学发光测量法、长光NO2进行了3d测量实验,用于验证该方法的可行性。[2]程主动差分吸收光谱法等,都关注地面NO2的浓度。近些年发展起来的多轴差分吸收光谱技术可
4、以获得对流层NO21原理[3],但其主要用于获取对流层垂直柱浓度。直射太浓度信息阳光差分吸收光谱技术(DS-DOAS),具有光通量大、时间分1.1DS-DOAS技术原理辨率高、大气质量因子的计算简单而准确、可以获得精度较DS-DOAS技术是以被动差分光学吸收光谱(DOAS)理[4]论[7]为核心,通过选择夫琅禾费参考谱将由于太阳光球原子高的垂直柱浓度信息等优势。DS-DOAS对于平流层和对[8],反演流层的吸收同样敏感,可用于卫星TotalColumn结果的校的选择性吸收和发射引起的太阳夫琅禾费结构去除[4]。痕量气体的斜柱浓度(SCD)。准2000年日本千叶大学的Xue等采用测量期间
5、相对干净的大气条件下中午最小天顶角的测量谱作为参考谱反演[5]。2006年香港城市大学物理及材料科学系的NO2柱浓度陈茂兴等,将测量仪器搭载到飞机上,在11.2km的高度上[6]。该方法避开对流层的吸收,最获得的天顶谱作为参考谱大程度的减少了参考谱中NO2吸收结构引入的误差。但是这种方法较为复杂、成本较高。2009年美国国家宇航局Fig.1Theatmospheretransmissionpathofdirectsunlight(NASA)的JayHerman研究组成功的将最小值外推法应用于DS-DOAS,获得了NO2垂直柱浓度绝对值,并与OMI卫根据太阳光的传播路径计算出每条光谱的A
6、MFi,由式收稿日期:2011-07-24,修订日期:2011-10-16基金项目:国家自然科学基金项目(40905010)和国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2009AA063006)资助作者简介:王杨,1986年生,中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生e-mail:ywang@aiofm.ac.cn*通讯联系人e-mail:phxie@aiofm.ac.cn894光谱学与光谱分析第32卷(1)可以将各个时刻的斜柱浓度转化成垂直柱浓度,从而方[11],自动对准太阳;光所示),望远镜系架设在寻星赤道仪上便的比较不同天顶角下吸收气体的浓度。谱系统放在恒温室内,用以保证光谱的
7、稳定;通过光纤将望SCDi远镜收集的光传输到光谱仪。面阵CCD采用半导体制冷,以VCDi=(1)AMFi降低系统热噪声。对同时获得的多条光谱进行平均,减少了1.2DS-DOAS中AMF的计算CCD的随机噪声,提高信噪比,同时在保证信噪比的条件[4]在直射光测量时,大气质量因子采用以下公式计算下,减少了光谱累加次数,提高了系统的时间分辨率。AMF=sec{arcsin[r·sin(SZA*)]}(2)(r+rEFF)3数据处理和分析式中r是地球中
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