被动多轴doas技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究

《被动多轴doas技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究》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38卷第5期光子学报Vo1．38NO．52009年5月ACTAPH()T()NICASINICAMay2009被动多轴DOAS技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究*付强～，刘文清，司福祺，张英华，谢品华(1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)(2中国环境监测总站，北京100029)摘要：介绍了基于太阳散射光的多轴被动差分吸收光谱技术与系统及其在大气污染气体垂直柱浓度监测中的应用．实验中利用夫琅和费光谱作为参考光谱，同时将Ring光谱作为一种吸收结构参与拟合去除太阳光谱中的夫琅和费结构和Ring效应对测量结果的影响，并结合辐

2、射传输模型将污染气体斜柱浓度转换为垂直柱浓度，通过“好运北京”奥运限车期间与()MI卫星的对比实验一致得出限车期间N()!有约2O的下降，证实了本方法的可行性．关键词：被动差分吸收光谱技术；多轴；垂直柱浓度；Ring效应中图分类号：()433．4文献标识码：A文章编号：1004—42l3(2009)05—1216-50引言及其反演算法，通过参考光谱的选择去除了太阳光谱中夫琅和费结构的干扰、将Ring效应作为一种吸采用紫外、可见波段散射光、基于差分吸收光谱收结构参与拟合过程减少了其对反演结果的影响、(DifferentialOpticalAbsorptionSpe

3、ctrum，D()AS)同时采用辐射传输模型Tracy。结合激光雷达气溶原理的大气痕量气体解析方法通常被称为“被动”胶测量数据计算大气质量因子将污染气体斜柱浓度D()AS技术，这种命名是相对于采用人工光源(如氙转换为垂直柱浓度，并通过“好运北京”奥运测试赛灯等)的“主动”DOAS技术而言的[】．近些年，随着限车期间与OMI卫星的对比实验，一致得出限车期全球臭氧测量系统(Global()zoneMonitoring间，由于车辆单双牌照行驶时间的限制，污染气体Experiment，GOME)、大气探测扫描差分吸收光谱N()。有约20的下降，证实了该方法的可行性．为系

4、统。(ScanningImagingAbsorption促进被动DOAS技术在中国的发展，进而实现平台SpectrometerforAtmosphericChartography，搭载打下良好的基础．SCIAMAHY)以及天底观测光谱仪全球()监测1实验系统系统(Dutch—FinnishNadir—PointingSpectrometer()MI)等星载大气成分探测系统的发射、运行成功，被动多轴D()AS系统结构如图1．系统由光学被动DOAS技术取得了长足的发展．相比主动导入系统、光纤、HR2000光谱仪、步进电机、电机温D()AS技术，被动DOAS技术具有以

5、下的优点：1)度控制电路及工控机等组成．太阳散射光经9O。反采用散射光作为光源，简化系统同时减少了系统的射镜反射后被望远镜接收、汇聚后经光纤导入安装难题；2)具有大范围监测的能力；3)易于实现平HR2000光谱仪中完成光谱信号的采集、数字化，经台搭载(如机载、星载等)．被动DOAS技术根据平台的不同可分为地基、空基与星载，其中地基系统相比于空基、星载系统不仅提供更为精细的数据，同时也是基与星载的数据校准源，此外地基亦是其他平台的发展基础，近年来，国际上已经开展了一些地基被动D()AS技术的研究工作，如BrO，NO等气体的测量．本文介绍了自行研发的多轴被动D()A

6、S系统中国高技术研究发展计划(2007AA12Z109)和中国科学院知识创新工程重大项目(kzcxlyw一0601)资助Tel：0551—5593348Email：sifuqi@aiofm．aC．CVI图1被动多轴I)()As结构示意收稿日期：2008703—24Fig．1ExpcrirnentalsetupformaxD()AS●5期付强，等：被动多轴DOAS技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究USB线传输到工控机进行光谱数据的处理、存储等j()一()exp[一∑(()SCD+工作．系统采用海洋公司的HR2OO0型光谱仪作为b()SCD)]g()(3)探测器，该

7、光谱仪集光谱色散、接收、数字化于一体，定义变量J。()表示慢变化部分采用Sony公司IIX511CCD为探测元件，光谱范L()一J。()exp[一(∑(，b(a)SCDi)]g()(4)围290～400nm，光谱分辩率0．5nm，同时为保证那么，差分光学厚度D光谱采集系统工作稳定，防止由于温度变化造成的D一In(j。()／J())一∑(()SCD，)(5)光谱漂移给反演带来的误差，系统采用温度控制系通过数字滤波去除随波长作慢变化的宽带光谱结统保证光谱仪工作温度恒定．构，保留光谱中的快变化部分，并与气体分子的标准参考光谱进行非线性最小二乘法拟合，从而得到各2反演算

8、法种气体的斜柱浓度(即污