不同温度压力对浓度反演精度的定量分析*王钰豪 1)2) 刘建国 1)2) 徐亮 2)† 刘文清 1)2)宋庆利 3) 金岭 2) 徐寒杨 2)1) (中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 合肥 230026)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, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 合肥 230031)3) (黑龙江龙凤山大气成分本底国家野外科学观测研究站, 哈尔滨 150209)(2020 年 10 月 10 日收到; 2020 年 11 月 23 日收到修改稿)自研傅里叶变换红外光谱仪在龙凤山大气本底站测量 CO2, CH4 等温室气体. 自研仪器的测量结果与符合世界气象组织标准的本底站仪器的测量结果进行对比, 结果表明: 自研仪器与本底站仪器测量的 CO2 浓度值相关系数为 0.9576, 均方根误差为 18.6015. 自研仪器使用标准温度、压力下的校准光谱反演浓度, 但测量气体的温度随着气温变化, 导致自研仪器反演浓度有误差. 基于以上分析, 提取高分辨率透射分子吸收数据库参数计算吸收截面并结合仪器线形计算不同温度、压力下的校准光谱, 根据不同温度、压力下的校准光谱来校准反演浓度. 校准后, 自研与本底站仪器测量的 CO2 浓度值相关系数为 0.9637, 均方根误差为 6.7800. 自研与本底站仪器测量的 CO2 浓度值相关系数提高, 绝对误差减小, 说明校准算法提高了测量结果的精确度.关键词：傅里叶变换红外光谱技术, 温室气体, 温度, 压力PACS：32.30.Bv, 02.70.Hm, 07.57.Ty, 42.30.Kq DOI: 10.7498/aps.70.20201672 1 引 言温室气体的观测数据是研究气候变化的重要数据基础, 观测技术的发展使得温室气体数据精度不断提高. 1995 年, Keeling 等 [1] 使用非色散红外法 (non-dispersive infrared, NDIR) 对温室气体 CO2 进行长期观测. NDIR 和气相色谱法 (gaschromatography, GC) 具有精度高、稳定性好等优点, 成为测量温室气体的主要方法 [2]. 随着技术的不断发展, 光谱学仪器自动化程度和测量精度不断提高. 光腔衰荡光谱 (cavity ring-down spectros-copy, CRDS) 法、傅里叶变换红外光谱法 (Fouriertransform infrared spectroscopy, FTIR) 仪器也逐渐应用于大气监测领域, 能够实现长期无人观测 [3].CRDS 和 FTIR 最初应用于抽取式仪器, 定点测量的 CRDS 和 FTIR 抽取式仪器能够提供高精度、多种类气体数据, 但定点测量方式下 CRDS 和FTIR 仪器无法提供区域大气变...
