1 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, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
5 中国环境监测总站, 国家环境保护环境监测质量控制重点实验室, 北京 100012
大气水汽的吸收强度从微波区域到可见蓝光区域逐渐降低, 然而在紫外波段的吸收却经常被人忽略。 多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动光学遥感技术, 可以同时反演气溶胶、 多种痕量气体(如NO2, SO2, HCHO, HONO等)以及水汽, 常用于区域大气立体分布及输送监测, 具有成本低、 时间分辨率高、 稳定、 可实时监测等特点。 水汽是一种重要的温室气体, 在紫外波段反演一些痕量气体时水汽的吸收经常不被考虑, 可能对紫外波段痕量气体的反演造成影响, 从而产生系统误差。 介绍了基于MAX-DOAS对紫外波段大气水汽的反演, 于2020年6月1日—9月24日在西安乾县进行观测, 通过选取最优反演波段, 并将反演结果与可见蓝光波段的水汽进行对比, 证实了紫外波段存在水汽吸收, 评估了紫外水汽的吸收对同波段痕量气体反演的影响。 首先, 根据不同拟合波段反演的水汽均方根误差(RMS)以及水汽和O4的吸收截面情况, 选取紫外和可见蓝光波段水汽的最优反演波段分别为351~370和434~455 nm。 其次, 通过DOAS拟合得到紫外和可见蓝光波段O4和H2O的对流层差分斜柱浓度(DSCD), 分别将紫外和可见波段的O4 DSCD和H2O DSCD做相关性分析, 两个波段O4 DSCD的相关系数r=0.85, H2O DSCD的相关系数r=0.80。 为消除不同波段的辐射传输差异, 将同波段的H2O DSCD和O4DSCD作比值, 两个波段H2O DSCD/O4DSCD的相关系数r=0.89。 紫外和可见蓝光波段H2O DSCD/O4DSCD的高相关系数表明, 即使在相对沿海城市水汽浓度较低的西安市, 在363 nm附近的紫外波段同样存在水汽吸收, 这将会对采用DOAS技术在紫外波段反演其他痕量气体造成影响。 最后, 分别对可能受紫外波段水汽吸收影响的气体(O4, HONO和HCHO)进行DOAS反演误差评估, 紫外波段水汽的吸收将使O4 DSCD, HONO DSCD以及HCHO DSCD在DOAS拟合过程中增加, 分别对应于+1.16%, +8.55%和+9.04%的变化。
多轴差分吸收光谱 紫外波段 水汽 误差评估 MAX-DOAS Ultraviolet band Water vapor Error evaluation 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3314
1 中国环境监测总站, 北京 100012
2 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
3 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
4 无锡中科光电技术有限公司, 江苏 无锡 214135
针对2018年3月9日至14日京津冀地区的一次污染过程,利用在北京及其西南传输通道 (保定-石家庄-邢台-新乡)和东南输送通道(天津-沧州-德州-济宁)的地基激光雷达观测网数据和车载激光雷达走航观测数据, 并结合各城市空气质量监测站点的数据、气象数据以及HYSPLIT后向轨迹结果对本次北京地区污染过程的形成进行了研究。 研究结果表明,本次污染过程是一次典型的区域污染累积和传输过程,并且持续时间较长,影响范围较广。在此次污染过程中, 在北京西南输送通道沿线城市存在明显的气溶胶污染气团传输特征,污染气团沿北京西南输送通道由南向北输送导致北京PM2.5浓度 快速上升。基于地基激光雷达组网和车载激光雷达走航的联合观测,可有力地支撑京津冀及周边区域对大气污染物跨界传输的联防联控的研判。
激光技术 激光雷达 激光雷达组网 走航观测 输送通道 laser technigues lidar lidar network mobile observation transport pathway
