1 中国科学技术大学地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 南京信息工程大学大气物理学院，江苏 南京 210044
分析了国内外主要的温室气体通量测量方法，包括针对地球生态系统通量的测量方法和针对人为排放通量的测量方法。梳理了地基原位通量测量网络、地基和星载被动遥感技术和以激光雷达为代表的主动遥感技术的研究现状与进展，分析了当前测量技术对人为碳排放的探测能力。结合国内外发展趋势，展望了为满足全球和区域人为碳排放监测的需求，需要同化原位探测与主动遥感探测数据、通过科学的卫星组网提高时空分辨率并建立不同尺度的模型。
遥感 温室气体通量 生态系统通量 人为排放 光学学报
2023, 43(18): 1899906
兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室, 甘肃 兰州 730050
激光气体氮化工艺可在钛合金表面快速生成氮化层, 提高钛合金表面硬度和耐磨性, 促进钛合金应用。 采用光纤激光气体氮化Ti-6Al-4V合金, 为了明确氮化过程光谱发射区是否形成等离子体, 采用探针法检测了光谱发射区导电性; 为了研究工艺参数对光谱特性、 光谱发射区温度及等离子数量的影响, 采用光谱仪采集了氮化过程发射光谱, 并采用高速摄像拍摄了光谱发射区域照片。 试验表明, 光纤激光气体氮化Ti-6Al-4V合金过程中, 光谱发射区可以导电, 形成了金属蒸汽等离子体, 这与CO2激光气体氮化钛合金工艺过程中形成的氮等离子体完全不同。 采用光纤激光氮化Ti-6Al-4V钛合金工艺过程中, 工艺参数显著影响金属蒸汽等离子体的数量, 当激光功率较大, 扫描速度较小, 离焦量较小和氮气含量较高时, 光谱发射区可产生金属蒸汽等离子体。 氮化过程发射光谱由连续光谱和线状光谱组成, 连续光谱主要由热辐射产生, 连续光谱强度可以表征光谱发射区温度, 线状光谱主要由等离子区域原子核外电子跃迁产生, 线状光谱强度可以表征等离子体数量。 氮化过程, 随激光功率增大或扫描速度减小, 连续光谱和线状光谱增强, 表明光谱发射区温度升高, 等离子体数量增加; 随离焦量增大, 连续光谱和线状光谱呈先减小后增大之后又减小的复杂变化趋势, 表明光谱辐射区温度先降低后升高之后又降低, 等离子体数量先减少后增加之后又减少; 氮气中加入少量氩气, 可强烈影响氮化过程, 使连续光谱和线状光谱大幅减弱, 随氩气流量进一步增加, 线状光谱和连续光谱继续减弱, 表明氮气中加入少量氩气使光谱发射区温度大幅降低, 等离子体数量大幅减小, 随氩气量进一步增加, 光谱发射区温度继续降低, 等离子体数量继续减少。
工艺参数 光纤激光气体氮化 光谱发射特性 等离子体 Process parameter Fiber laer nitriding Ti-6Al-4V Spectral Emissions Characterization Plasma Ti-6Al-4V
针对污染气体监测系统中机动车尾气排量计算问题, 提出了基于光流法的气体排量计算模型。该方法先通过红外相机获取多帧气体图像序列, 再经过光流法处理得到气体羽流一段时间之内的光流速度场矩阵, 最后与二维气体浓度图相结合处理得到气体瞬时排量。经过使用不同的光流法进行实验对比可知Farneback光流法在该模型中的适应性更好, 能够得到更好的处理效果, 该光流法计算得到的气体排量拟合度最大达到了93%, 并且在保证处理精度的同时运算速度也优于Lucas-Kanade光流法和Horn-Schunck光流法, 在低排放速度和高排放速度的气体排量计算中也有更好的稳定性。该方法为非接触式气体监测提供了新的思路。
光流法 Farneback光流法 尾气监测 气体排量 非接触 optical flow method Farneback optical flow method gas monitoring gas emissions non-contact
1 宁波大学 光电子功能材料重点实验室, 宁波 315211
2 大连海事大学 物理系, 大连 116026
采用改进的坩埚下降法成功生长了Ce 3+/Yb 3+离子双掺杂LiLuF4单晶, Ce 3+的初始离子掺杂浓度为0.1mol%, Yb 3+离子浓度从0变化到2.0mol%。在波长291 nm激发时观察到Yb 3+在1020 nm( 2F5/2→ 2F7/2)附近的强近红外发射以及Ce 3+在300~350 nm(5d→4f)的紫外发射。通过吸收光谱、荧光光谱研究了Yb 3+离子掺杂浓度对Ce 3+/Yb 3+共掺杂LiLuF4单晶光谱性质的影响及Ce 3+到Yb 3+离子的能量转移机理。通过变温光谱的研究发现, 当环境温度从298 K增加到443 K时, 其荧光发射强度不断降低。Ce 3+/Yb 3+共掺杂LiLuF4单晶发光波长主要位于紫外和近红外, 这种独特的发光属性可望用于防伪技术和公共安全事务中。
Ce
3+/Yb
3+ 紫外和近红外发射 LiLuF4单晶 能量转移 Ce
3+ and Yb
3+ ultraviolet and infrared emissions LiLuF4 single crystal energy transfer
哈尔滨工程大学动力与能源工程学院船舶发动机电子控制技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150001
NOx是柴油机排放的主要污染物质, 它对人体和环境的危害极大, 其中NO含量又占NOx总量的90％以上, 因此合理准确的检测柴油机排放物中NO的含量对NOx含量的检测尤为关键。 现有的测试方法由于采用采样分析法, 不能及时反映真实情况, 光学检测方法作为一种新型的测试技术, 在很多领域都有应用。 结合光学检测方法对稳态和瞬态过程下的NO浓度用TLAS技术开展研究, 通过模拟NO浓度的变化情况, 验证这种方法在柴油机上应用的可行性, 选择一台中心波长为5 263 nm的带间级联激光器用于检测, 为获得不同浓度的混合气体设计一套配气混合系统, 用高纯度的ＮＯ作为被测气体, N2作为背景气体, 配比不同浓度的测试样气, 在稳态测量时, 分别配比浓度为500, 1 000, 2 000 ppm的样气进行试验, 得到相对误差小于1%, 最大绝对误差为115 ppm。 在瞬态测量中, 分别对浓度增加与减少过程进行试验, 实时测量气室内的浓度变化情况, 在1 ms时间分辨率的情况下可实现52%的最大相对误差。 通过设计的系统, 可以实现NO浓度的瞬态测量, 能将此方法应用到柴油机上, 这种方法有利于研究柴油机的排放物含量。
瞬时测量 柴油机 排放 Transient measurement Diesel engine NO NO Emissions 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1960
中国科学技术大学自动化系, 安徽 合肥 230022
机动车尾气是当前城市污染的主要元凶之一。通过摄像机抓拍和图像识别方法得到街道的车流量信息,结合国家环境保护部发布的车辆排放因子信息,计算得到街道 的排放源强,接着运用湍流模型和多孔介质理论,结合计算机数值模拟的方法得到街道峡谷内的流场和污染物浓度分布,可以为城市道路设计和尾气污染治理提供科学合理的依据。
街道峡谷 数值模拟 湍流 机动车尾气 street canyon numerical simulation turbulence vehicle emissions 大气与环境光学学报
2016, 11(6): 448
生物质燃烧是全球痕量气体和颗粒物排放的重要来源,对全球的空气质量、气候变化以及人类健康有显著的影响;生物质燃烧排放的准确估算对全球气候 变化、区域空气质量评估预测研究具有重要意义。近20年来,基于卫星遥感的生物质燃烧排放估算研究得到了长足的发展,从以下四个方面对相关研究 进展进行了系统介绍: 1)基于燃烧面积和火辐射功率遥感产品的生物质燃烧排放估算方法; 2)燃烧排放估算中关键参量(在燃火点、燃烧面积、火点辐 射功率)获取方法及相关产品; 3)生物质燃烧排放清单产品; 4)对生物质燃烧排放估算未来研究方向进行了展望。
卫星遥感 生物质燃烧 排放 进展 satellite remote sensing biomass burning emissions research progress 大气与环境光学学报
2016, 11(6): 402
大连海事大学 信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
针对IP(互联网协议) over WDM(波分复用)网络的节能保护问题, 综合考虑业务持续时间和利用混合能源供能等因素, 提出了一种HTAGSPP(业务持续时间感知的绿色共享通路保护)算法, 鼓励选择业务持续时间内需要额外消耗传统能源最少的路径建立连接。仿真结果表明, 与传统节能共享保护算法相比, HTAGSPP算法消耗的传统能源更少且可使用更多的可再生能源, 在保持较低阻塞率的同时, 降低了业务平均传统能耗和二氧化碳排放量。
IP over WDM网络 业务持续时间 可再生能源 共享通路保护 低碳排放 IP over WDM network hold-time of traffic renewable energy shared path protection low carbon emissions
1 安徽大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230039
2 北京农业智能装备技术研究中心, 北京市农林科学院, 北京 100097
氧化亚氮（N2O）的过量排放会对臭氧层造成破坏, 合理施肥和采取减排措施对减缓温室效应具有重要的现实意义。 本文利用FTIR光谱法研究了施肥和水分对白菜地土壤排放N2O的影响。 为了提高系统的灵敏度, 我们利用多个反射镜加长了光程。 通过比对施肥前后N2O红外光谱和NIST谱库N2O红外光谱, 最终选取2 160～2 225 cm-1作为定量计算N2O的特征波段。 研究发现, 施肥和水分能促进白菜地土壤N2O气体排放, 这为农田N2O的减排和减缓温室效应提供了理论依据。 最后, 还研究了施肥后土壤N2O的昼夜排放规律, 结果表明, N2O白天的排放量高于晚上, 通过和前人研究结果对比, 验证了此方法的可行性。 本文研究证实, 基于长光程的FTIR光谱法是一种测量土壤排放N2O气体规律的快速有效方法, 它可以对施肥后的白菜地土壤N2O气体排放进行测量, 相对其他传统测量方法具有高速、 简便等优势。
傅里叶变换红外光谱 土壤 氧化亚氮 气体排放 Fourier transform infrared Soil Nitrous oxide Gas emissions 光谱学与光谱分析
2015, 35(11): 3063
上海交通大学物理与天文系激光等离子体教育部重点实验室, 上海 200240
强激光脉冲与气体靶作用是产生高功率太赫兹(THz)辐射的一个重要途径。利用光电离电流模型研究了同向传播的波长为0.8 mm 的激光及其半频光为1.6 mm 的激光与气体作用产生强太赫兹辐射的过程。讨论了气体种类、激光振幅、双色激光相位差对离化电流的影响。与通常的0.8 mm 激光及其倍频光组合相比，在同等激光强度下利用半频光组合可以产生更强的太赫兹辐射，约为倍频情况下的两倍。通过改变双色激光偏振方向的夹角，当两个光的偏振垂直时，即使半频光的强度远低于基频光，离化电流的方向也由半频光的偏振方向决定。
光谱学 太赫兹辐射 双色激光 离化电流模型 偏振夹角 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 073001
