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《多轴差分吸收光谱技术测量no2对流层垂直分布及垂直柱浓度》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、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.20(2013)200705多轴差分吸收光谱技术测量NO2对流层垂直分布及垂直柱浓度*王杨李昂谢品华陈浩牟福生徐晋吴丰成曾议刘建国刘文清(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,合肥230031)(2013年5月23日收到;2013年7月19日收到修改稿)研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的对流层NO2垂直廓线及垂直柱浓度反演方法.该方法采用了先反演气溶胶廓线,然后在此基础上反演痕量气体垂直分布的两步反演方法.其中痕量气体廓
2、线反演时采用了非线性最优估算法,使反演更少地依赖于先验信息,更有利于自动获取痕量气体廓线.首先研究了应用非线性最优估算法的痕量气体垂直廓线反演算法中权重函数、先验廓线及其协方差矩阵的计算方法,设计了适合于痕量气体垂直分布变化剧烈地区的迭代方案.通过计算机仿真,研究了算法重建盒子型和抬高型NO2廓线的效果,研究表明两种典型分布下算法都可以较好地重建2km以下的NO2分布,在近地面的反演精度达到0.6%.然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种典型条件下,研究了算法重建同一NO2廓线的效果,研究表明不同气溶胶条
3、件下反演算法都可以得到相似的结果.分析了错误的气溶胶状态对于NO2廓线反演的影响以及反演算法的误差来源.在合肥地区开展连续观测实验,并将观测的NO2垂直柱浓度与卫星对比,相关性系数达到了0.85.将MAX-DOAS反演的近地面NO2浓度与长程DOAS结果对比,相关性系数达到0.76.此外简化的MAX-DOAS痕量气体垂直柱浓度反演方法中常采用固定典型的气溶胶状态,将两步法结果与简化方法结果进行对比,两者的最大相对偏差为112%.因此准确获取气溶胶状态,尤其是气溶胶光学厚度,对准确反演对流层NO2垂直柱浓度十分
4、必要.关键词:多轴差分吸收光谱,对流层NO2垂直廓线,对流层NO2垂直柱浓度,最优估算法PACS:07.88.+y,42.68.Ca,42.72.BjDOI:10.7498/aps.62.200705在国内,2007年李昂等[7]首次介绍了发展的1引言MAX-DOAS系统,并研究了多角度NO2斜柱浓度(SNO)的反演方法.2009年,付强等[8],2010年徐2随着工业和交通的快速发展,气体排放很大程晋等[9]研究了对流层NO2垂直柱浓度(VCD)的度的影响了对流层NO2等痕量气体浓度分布.NO2反演,由SN
5、O2转化到VCD所需要的大气质量因子是重要的大气组分,控制着对流层的氧化能力,也(AMF)[10]是在测量地区典型的气溶胶条件下利用是二次颗粒物的重要前体物[1].监测NO2等痕量大气辐射传输模型计算的,但是AMF对气溶胶状态气体空间分布的演化规律,对于认识其在大气化的变化十分敏感,而且城市等污染地区附近气溶胶学过程中的作用和制定有效的污染防治测量都是的变化也十分剧烈,因此这种固定气溶胶状态的简十分必要的.天空散射光的多轴差分吸收光谱技化方法会给VCD的计算引入误差.2011年周海金术(MAX-DOAS)[2
6、−4]在测量对流层痕量气体柱浓等[6]研究了采用线型最优估算法的NO2垂直廓线度[5]和垂直分布[6]方面具有很大的应用潜力.该反演算法,但是其气溶胶也是采用了固定的lowtran技术具有连续、实时、多组分监测等优势,以太阳数据库夏季城市型气溶胶.光为光源,系统结构简单,成本较低,便于实现大范在国际上,2011年日本的海洋陆地科学与技术围组网观测.研究所Irie等[11]研究了基于最优估算方法的参数*国家自然科学基金(批准号:41275038)、环保公益性项目(批准号:201109007)和安徽省自然科学基金
7、(批准号:1308085QF124)资助的课题.通讯作者.E-mail:angli@aiofm.ac.cn⃝c2013中中中国国国物物物理理理学学学会会会ChinesePhysicalSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn200705-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.62,No.20(2013)200705化气溶胶和痕量气体垂直分布反演算法.采用两20◦和90◦高度角的大气质量因子(AMF),通过(1)步反演方法,利用MAX-DOAS同步测量的O4信式计算出对流层NO2垂直
8、柱浓度(VCD):息获得气溶胶分布,然后在此基础上反演痕量气体20◦SNO2分布.该方法获得了更加准确的痕量气体分布,相VCD=A20◦−A90◦:(1)MFMF对简化,但是该参数化方法空间分辨率较低,对于由多个高度角的SNO2(测量值y)反演NO2浓MAX-DOAS更为灵敏的01km范围内的大气没度的垂直分布廓线(状态量x)的问题是病态的,可有做更细的区分.2011年德国马普化学所的Wag-以采用
