基于傅里叶变换红外光谱技术观测海边大气水汽及其稳定同位素

傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)收集的近红外太阳吸收光谱,利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法,反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度,并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素δD_(ET)。在2023年2月27日到3月11日观测期间,干空气柱平均摩尔混合比X_(H_(2)O)的平均值为3226.11 mg/kg,标准偏差为27.42 mg/kg,ln(X_(H_(2)O))与大气地表温度高度相关,相关系数为0.94。观测期间,水汽同位素比δD在-122.52‰和-16.54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系,结果发现ln(δD×1000+1)与ln(X_(H_(2)O))之间有着显著的相关性(R=0.74),表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后,利用Keeling比值分析方法进行分析,结果显示,大气水汽蒸散同位素特征δD_(ET)在(-289.92±8.89)‰和(21.79±7.19)‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化,为海边大气水循环研究提供了基础数据。

基于地基便携式FTIR的CO_(2)与CH_(4)柱浓度观测研究

地基傅里叶变换红外光谱技术(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)由于其具有高的时空分辨率、对地表大气浓度变化敏感等优点,已成为遥测温室气体柱浓度的重要技术。基于便携式的傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)采集的太阳光谱来反演北京市区CO_(2)与CH_(4)柱浓度。通过与高分辨率FTIR观测结果比对,验证了EM27/SUN观测的准确性和可靠性。同时利用正午观测的CO_(2)和CH_(4)柱浓度结果计算了CO_(2)与CH_(4)观测精度。其中CO_(2)的观测精度为0.16×10^(-6),CH_(4)的观测精度为1.4×10^(-9)。最后,给出了CO_(2)与CH_(4)时间序列变化,CO_(2)与CH_(4)在观测期间的变化较为一致。该研究表明了便携式FTIR观测CO_(2)与CH_(4)柱浓度结果的准确性和可靠性。