• / 8
  • 下载费用:1 下载币  

利用多轴差分吸收光谱技术反演对流层NO2

关 键 词:
利用 多轴差分 吸收光谱 技术 反演 对流层 NO2
资源描述:
第30卷,第9期2 0 1 0年9月光谱学与光谱,分析0,。469010利用多轴差分吸收光谱技术反演对流层,谢品华。,司福祺,窦 科,李 昂,刘 宇,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,安徽合肥230031摘要介绍了基于多轴差分吸收光谱技术(演对流层用差分吸收光谱技术(D()扣除太阳夫琅和费结构及合得到合不『结合辐射传输模型并进一步计算得到了对流层息。为确保数据的准确性和可比性,将计算结果与长光程差分吸收光谱仪(测量结果进行对比,二者具有较好的一致性,其相关系数40 27和0.969 24。关键词大气光学;对流层垂直柱浓度;多轴差分吸收光谱技术;大气质量因子中图分类号:0433.4 文献标识码:A 0.3964/j.000010109—2464—06引 言随着伞球工业化速度的加快和人口的增多,大气环境问题(刺激性气味并且具有很强腐蚀作用的气体,在空气中浓度很低,属于一种痕量气体。虽然N()2含量很低,但却在大气的光化学过程中起着重要的作用,对环境和人类牛活有着非常霞要的影响,测鼋大气中N(】2的浓度对于控制城市中的大气污染有着极其重要的意义。当前用于测量括点式化学发光测量法、长光程主动差分光学吸收光谱法等,但他们都只是测量近地面法得到整个对流层大气中的轴差分吸收光谱仅(基于被动太拜1散射光为光源,利用合不同的离轴角度还能得到对流层早的地基格陵兰的实验中,真止意义上的()]。目前地基浓度和廓线研究、大气气溶胶研究[4]以及火山的排放研究等。本文中利用自己研制的地基用多轴差分吸收光谱技术结合辐射传输模型2垂直柱浓度信息;将测量结果分别与安装在同一站点的比的一致性说明了利用多轴差分吸收光谱技术获取对流层原理被动用气体分子对太阳光辐射的特征吸收对气体进行定性、定量测最的一种光谱探测技术。入射光经过气体吸收和散射衰减后的光强和原始光强的定量关系可由 々]一“A)如))其中,f(A)为经过气体吸收和散射后的光谱强度,)为光的原始强度(或称参考光谱强度),气体在波长是入射光穿过大气的路径长度,c(s)是气体浓度。由于大气中存在多种气体的吸收、瑞利散射和米散射,收稿日期:2009—12—12。修订日期:2010家自然科学基金项目(40805015),国家高技术研究发展计划(863)项目(2006中国科学院知识创新工程重大项目(1)资助作者简介:徐晋,1981年生,中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生 ∞*通讯联系人 万方数据第9期 光谱学与光谱分析 2465如果定义))可写为]一>-.]a)脚一‰(】)瓢(2)西表示气体于瑞利散射和米散射引起的光强衰减随波长为“慢变化”,因此将测匿到的光谱进行高通数字滤波,即可除去光谱中的慢变化。再经过低通滤波,可减少高频噪声的影响。最终得到差分光学厚度r(^)以)= (3)最后将标准拟合参考光谱(实验窜精确测定的气体的标准光谱)与处理后得到的差分吸收光谱进行最小二乘拟合,可同时获得多种气体的柱浓度S。地基通过测量天顶方向和几个离轴方向的大气吸收光谱来获取大气中污染气体的宅问分布。在监测过程中,反射镜指向正北,通过步进电机带动反射镜分别转至5。,10。,15。,20。和90。完成一个测域循环,从而实现对不问角度的测量,图1所示为l of 主要由棱镜、单远镜、光纤、光谱仪、控制电机、计算机等组成。实验中光谱仪温度控制在25℃,它能测量的光谱范围为290~407咖,分辨率为0.6 次测母平均100次,并町根据光谱强度的大小。自动调整积分时间,以得到较好的信噪比。在每个角度测蜃完成以后,电机驱动塑远镜后方的挡光板挡住光路,进行背景测量。最终测鲢得到的光谱数据通过一条到实验数据处理3.1光谱数据处理在数据处理时需要对太气效应等进行处理,以准确获得污染气体的斜柱浓度,主要考虑的是畸2 f 阳夫琅和费结构是由于太阳光球原子的选择性吸收和发射引起的,在紫外/可见波段的太阳散射光中占有莺要的地位[5],会给污染气体的反演造成很大影响,因此必须去除。一般采用测量光谱除以夫琅和费参考光谱的方法进行去除。于大气分子的旋转拉曼散射If|如果不去除.将无法完全去除犬琅和费结构对反演结果的影响。从而造成较大偏莛,尤其是对于浓度较低的污染气体。本文中利用后将其作为一种气体截面参与气体浓度的反演。将测量到的光谱数据利用I)里选用2008年8月16日中午12点的一条90。方向的测虽光谱为夫琅和费参考谱,即反演时,参与拟合的痕量气体包括用294 ]以及,在拟合前先将高分辨吸收截丽跟仪器函数进行卷积。仪器函数通过334 3所示为选取的8月22日15点08分的一条测营光谱进行反演计算的例子,实线表示各种吸收截面,虚线表示测量光谱中的吸收。为取360~390 11到6×10”余噪声约为5.4×利用得到了图4所尔。图中给出的是8月8日、8月9日、8月13日、8月17日、8月23只和8月24日共6天的计算结果。以8月17日结果为例。如图4(b)。从图中可以看出.较小角度下的测量结果比较大角度下要大,最大差值5。结果比90。结果高约4~5倍,这是由于在一个循环中在较小角度下光穿过大气的路径比较长。其测量结果也就是在这个较艮路径上浓度的积分值。3.2对流层方法得到的N(于本文讨论的是对流层此必须去除平流层吸收。由于在每一个循环中都有一个万方数据比l*?‘挑讲仆折l∥引晰“卜一薹‰F*4 Q^,13,17—23*吲…靠向的删啭瞒.而壤艟的站粜棚比】流膳N(^暖收僻‘}较刺.m『n:太刖漉联吸收埘扦十们度埴奉柳I.所l}904^向的澍艟站粜碱j、。。。冉阿的测艟目.粜.垭褂刮r¨谶胺N【浓度△仪仪Ⅲ№埘揽廿N(“D=d.一cH’n” (1乖^牲浓度W'D。7删mn ),ⅢF (a~咏远镜仲m≠为剌时^忙m.4质磷目子.为垂}算大’方数据第9期 光传输模喇气体&演致在奉史的计算中,琏取r 6十^云天气情况下的结果进{』溶腔消光系数廓线是昂重要的影响删索,在计算时丹=段得到气溶腔l m“J:取m~i 5Ⅲ)00 m“下范围内对气溶腔消光廓线进{时箱人数据库中对戊的北纬4M^牌线,井参考如嘲5(¨所Ⅲ;结台当地的&纬度、海拔等地理竹息,代人模碰进{r“算。翻s(a)所Ⅲ为计算的4、|_角下5个舶度的0 20 30 40 50∞"㈣ f'I 2】4 5^驯一…0”“0’ (¨.No in b)由式(5)结音计算得到的埘流层N(,8月9日、8月月17 n 8月2311和8月24 田6所Ⅲ。在计算中,利用5。1 5。和20。斜柱洁腥分别计算丁N(结果rⅡ个角度得剑r N(X 无关这也说叫算的Ⅲ确性。翟2俐7:著”懑’鬻2’1黜2㈨2 4%。O*V(Ⅻs,9 13 17,23∞”t)在牡取对流层N(k"差来潦大致可分为3部分:系统误差.中系统误嚣半要包括系统电子噪声误差和投器函数误羞,且大小约为0 8“{收截面、拟台波殴的琏取“及最小=乘珐“箅等引^的误差,苴大小约为9 75%(口004的博辐射传输摸Ⅷ计算中曲误差主蛋是在计算阳*顶角、痕量气件廓线等引^的,约为3 3计算结果的对比验证为辅保数据的正确性和讣算得到的对施膳N(『\=一二|}一~一|[一\,=~;...>;;一歹/一拳|r~,[∞,Ⅲ”"二-|、}谱学与光谱分析 第30卷收光谱仪(行对比。将界层高度参考安装在同一站点的激光雷达数据)矿、莎秽够、≯溢扣妒2520∞垂15当 内D,然后选取8月15日和8月23日的测量结果小时均值进行对比,如图7所示。80604020辱螈;瑶缪3∥0 12 14 16 18 20 22 10 20 30 40 50 60 70n。2 2 此图8所示,但在15 叮能是由于在上下班交通高峰期繁重的交通排放使得边界层内一天的变化趋势来看,者都观测到了一天中上下班期间出现的也说明,在这段时间里果主要受地面活动影响,自由对流层大气对其影响不大。将二者结果进行相关性分析,其相关系数40 27和0.969 24。4结论作为一种光学遥测手段,线、多种气体同时测鼍等优点,更加符合未来环境监测仪器的发展趋势。本文利用多轴差分吸收光谱技术结合安装在北京奥运场馆附近的一台垂直柱浓度信息,并将计算结果跟安装在同一站点的比结果显示出二者有较好的一致性,这充分说明了利用多轴差分吸收光谱技术获取对流层 考 文 献[1] I。,, W,et ,1997,49(5):496.[2],, U,et 005,39(5):977.[3],.002,36(15):2481.[4]”et 福祺。谢品华,刘建国,等).谱学与光谱分析).2008,28(10);2417.一了7∞∞∞——谱学与光谱分析 2469[5][6][7][8][9]11]。, 004,4:231. F,.962.193:762.,,,et of X)3—14 001.I. C,, C,et .1998,59:171. D, J. B,et .1990,95:18577.,,j D,et .2001,69:491.,,.006.72.02 i X)U I 113 30031。 of 02 in ()AS)he Ch of 02 5(1D)n' MF)I,N Oz m)of it of a .940 27 .969 24.2。2009;6,2010)万方数据利用多轴差分吸收光谱技术反演对流层徐晋, 谢品华, 司福祺, 窦科, 李昂, 刘宇, 刘文清, I e, u, 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刊名: 光谱学与光谱分析英文刊名: (期): 2010,30(9)参考文献(11条) L;; W 查看详情[外文期刊] 1997(05);; U O2 I 文期刊] 2005(05); rO 文期刊] 2002(15)品华;刘建国 查看详情 2008(10);; 查看详情[外文期刊] F; 查看详情[外文期刊] ;; 查看详情 C;; C 查看详情[外文期刊] D; J; B 查看详情[外文期刊] ;; D 查看详情[外文期刊] ;; 006本文读者也读过(8条)1. 于多轴差分吸收光谱技术的对流层刊论文]5(5)2. 于太阳光谱的刊论文]2(3)3. 刊论文]9(10)4. 分吸收光谱中光源的光谱结构去除研究[期刊论文]0(11)5. 三角地区大气中3、刊论文](2)6. 刊论文]7(7)7. 运期间北京对流层刊论文](5)8. 气刊论文]0(8) 本文链接:
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:利用多轴差分吸收光谱技术反演对流层NO2
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-63782.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开