基于激光外差探测的大气N2O 吸收光谱测量与廓线反演*

薛正跃 李竣 刘笑海 王晶晶 高晓明 谈图†

1) (中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,合肥 230031)

2) (中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,合肥 230031)

激光外差光谱探测由于其光谱分辨率高、体积小、重量轻等优点近年来得到了快速的发展,可用于大气温室气体垂直廓线测量和碳卫星地面定标等.本文报道了利用3.939 μm 带间级联激光器作为本振光源的测量大气N2O 的激光外差系统,自制高精度太阳跟踪仪收集太阳光作为激光外差的信号光源,其跟踪精度达到7 arcsec,激光外差系统的光谱分辨率达到0.004 cm—1,测量了合肥地区(31.902°N,117.167°E)大气N2O 吸收光谱,得到2838.336 和2539.344 cm—1 两个强吸收峰,并对吸收信号进行波长标定,得到了N2O 分子的整层大气透过率谱,信噪比为93.将高分辨率光谱数据进行归一化处理和频率校正,利用参考正向模型和最优估计算法得到N2O 大气整层浓度廓线,标准偏差体积分数为0.000031 × 10—6—0.0026 × 10—6,对应相对误差范围为0.009%—0.83%.研究结果表明,所搭建的激光外差系统能够实现对大气中N2O 的吸收光谱测量以及对N2O 的廓线反演,为长期观测大气N2O 浓度提供保证.

1 引言

氧化亚氮(N2O)是大气中仅次于CO2和CH4的一种重要的温室气体.全球大气中氧化亚氮的体积分数已从工业化前约270 × 10—9,增加到现在的340 × 10—9[1].氧化亚氮总排放量中超过三分之一是来源于人为排放[2],主要来自于农业,但是目前对N2O 的时空分布尚不明确.因此,持续准确地检测大气中N2O 的时空分布对气候变化的影响具有重要意义.

基于……