对地球大气温室气体进行高精度的探测, 是当今数值天气预报和气候与大气环境变化监测的发展需求。 利用OP/FTIR测量法, 将一台国内率先自行研制的中波红外反射转镜式干涉光谱仪, 首次成功地用于地表大气CO2红外吸收光谱的测量。 该反射转镜式干涉光谱仪的工作谱段为2 100～3 150 cm-1, 光谱分辨率为2 cm-1。 设计了大气成分探测方法, 建立了大气浓度参数反演数理依据和定量分析算法。 采用基于比尔定律的直接法和基于HITRAN数据库及仪器函数的仿真拟合法, 建立了反演模型, 并对CO2分子的浓度进行了反演。 根据观测和模型分析, CO2的浓度反演结果在300～370 ppm, 呈现出随自然环境变化先缓慢降低再快速升高的趋势, 并在下午至傍晚之间达到低值; 同时, 随时间的变化, 用直接法计算的CO2浓度和用拟合法的仿真值表现出了良好的一致性, 所有测量数据之间的相关性高达99.79%, 相对误差不超过2.00%, 达到了较高的反演精度。 结果表明, 在遥感测量大气成分方面, 基于红外反射转镜式干涉光谱仪的OP/FTIR法是可行且有效的技术手段, 直接法或拟合法皆可实现高精度的浓度反演。

提出了一种基于统计量的差分吸收光谱SO2浓度反算方法, 利用差分吸收度标准差的大小表征SO2浓度的高低。 使用主元素分析(principle component analysis, PCA）方法对差分吸收光谱进行处理, 将处理结果、 信号相关度与标准差结合为综合统计量, 用于反算SO2的浓度。 该方法应用于光程为0.3 m的烟气浓度在线监测系统, 其SO2浓度测量的量程为0～5 800 mg·m-3。 对系统进行了非线性标定, 反算浓度的满量程误差不超过0.7%FS, 在没有气体的情况下测量数值为-4.54 mg·m-3。

差分吸收光谱技术(DOAS)由于时间分辨率高、高灵敏度和操作费用低等特点非常适合对大气中痕量气体HCHO进行实时追踪。对HCHO的测量方法和数据反演进行了研究，通过增大信噪比，扣除背景杂散光等手段对其进行了准确测量；详细介绍了数据的处理方法，包括反演波段的选择、干扰结构的去除、数据处理流程和谱线的非线性处理。对不同波段反演HCHO的干扰因素、反演浓度结果和反演准确度进行了分析与对比，结果显示，314～332 nm是HCHO浓度反演的最佳波段。对广州市的HCHO进行了实时、连续监测，并取得了有效数据。