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TDLAS技术中不同背景气体的混合气体浓度算法 被引量:6
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作者 陈昊 鞠昱 +1 位作者 韩立 常洋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3015-3020,共6页
可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)是目前发展十分迅速的光谱检测技术,被广泛用于检测工业环境中的易燃易爆等危险气体;这些危险气体往往是多种气体混合而成,待测气体的直接吸收光谱在不同的背景气体下会发生改变,浓度计算结果存在误差;... 可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)是目前发展十分迅速的光谱检测技术,被广泛用于检测工业环境中的易燃易爆等危险气体;这些危险气体往往是多种气体混合而成,待测气体的直接吸收光谱在不同的背景气体下会发生改变,浓度计算结果存在误差;故而提出一种新型的混合气体浓度算法。针对不同背景气体下的混合气体浓度算法进行了讨论,研究了不同背景气体下洛伦兹吸收谱产生变化的原因,并分析了峰值算法和积分算法在计算混合气浓度存在误差的原因,提出了采用Levenberg-Marquardt算法拟合出洛伦兹吸收谱,利用面积系数与标准浓度进行二次拟合来表征混合气浓度的算法。实验搭建了基于TDLAS技术的气体检测系统,采用中心波长为1368.59 nm的激光器,气室长度为30 cm,以水汽为待测气体,干燥空气、氮气、氩气作为背景气体,利用国瑞智双压法湿度发生器GRZ5013产生40%~80%的相对湿度环境,以Mitchell-s8000露点仪的测量结果作为参考值,通过计算干燥空气为背景气体下的峰值、积分和面积系数,拟合三者与Mitchell露点仪测量的水汽浓度结果,得到三种算法二次拟合关系,再对氮气和氩气背景下的水汽浓度进行计算,对比了峰值、积分和面积系数的浓度算法的相对误差。实验表明:氮气下峰值、积分和面积系数算法的最大相对误差为-11.64%,2.65%和1.76%,最小误差为-7.79%,-0.56%和-0.54%,相对误差均方值为0.88%,0.03%和0.01%;氩气下峰值、积分和面积系数算法的最大相对误差为-109.27%,-10.13%和2.96%,最小误差为73.04%,-5.51%和1.34%,相对误差均方值为87.51%,0.61%和0.06%;面积系数表征浓度算法最优,误差最小,结果最为准确。 展开更多
关键词 TDLAS 混合气 浓度算法 洛伦兹吸收谱
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矢量距浓度免疫算法在配电网重构中的应用 被引量:5
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作者 李樊 刘天琪 +1 位作者 李兴源 江东林 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期79-83,共5页
针对免疫算法在配电网重构中收敛速度慢,易收敛到局部最优解等问题,提出矢量距浓度免疫算法。抗体的亲和度决定它的矢量距,并由矢量距得出抗体的浓度、选择概率和期望繁殖率,根据选择概率自适应调整抗体的变异率,根据期望繁殖率进行克... 针对免疫算法在配电网重构中收敛速度慢,易收敛到局部最优解等问题,提出矢量距浓度免疫算法。抗体的亲和度决定它的矢量距,并由矢量距得出抗体的浓度、选择概率和期望繁殖率,根据选择概率自适应调整抗体的变异率,根据期望繁殖率进行克隆操作以保证抗体的多样性和全局最优解的生成,最后结合疫苗接种和免疫记忆机制促进全局最优解的生成。算例结果表明,该算法能有效提高收敛速度和保证全局最优解的生成。 展开更多
关键词 矢量距浓度免疫算法 配电网重构 变异 克隆 疫苗接种 免疫记忆
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基于β射线强度涨幅起落规律的粉尘浓度检测新算法 被引量:2
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作者 吴付祥 《电子设计工程》 2019年第10期39-44,共6页
基于β射线法检测粉尘浓度的基本算法和检测电路,文中通过实验分析方法揭示了β射线强度涨幅起落的本质规律和基本算法的局限性;针对基本算法中的决定因子ln(I1/I2)值,开展了粉尘高低浓度时一系列ln(I1/I2)值的规律研究,证明了ln(I1/I2... 基于β射线法检测粉尘浓度的基本算法和检测电路,文中通过实验分析方法揭示了β射线强度涨幅起落的本质规律和基本算法的局限性;针对基本算法中的决定因子ln(I1/I2)值,开展了粉尘高低浓度时一系列ln(I1/I2)值的规律研究,证明了ln(I1/I2)值仍有涨幅起落规律,且呈交变状态,与粉尘浓度成正相关关系;然后通过实验分析和数学推演的方法,提出一种基于β射线涨幅起落规律的粉尘浓度检测新算法;最后,对新算法进行了大量实验验证,实验结果表明:基于β射线强度涨幅起落规律的粉尘浓度检测新算法提高了粉尘浓度的检测精度。 展开更多
关键词 β射线涨幅起落 实验分析 ln(I1/I2)值规律 粉尘浓度检测新算法
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一种新颖的乳化液浓度的检测方法 被引量:9
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作者 丁恩杰 陈桂珍 刘云霞 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z1期333-334,共2页
提出了一种新的乳化液浓度测量与计算方法。该方法以文丘里流量计测量原理为基础 ,利用伯努利方程计算出所配乳化液的浓度。并且根据不同的进水压力 ,通过调节乳化油的液面 ,来改变所配乳化液的浓度。方法简单直观。利用此原理设计的自... 提出了一种新的乳化液浓度测量与计算方法。该方法以文丘里流量计测量原理为基础 ,利用伯努利方程计算出所配乳化液的浓度。并且根据不同的进水压力 ,通过调节乳化油的液面 ,来改变所配乳化液的浓度。方法简单直观。利用此原理设计的自动配液装置结构简单 ,配液精度稳定 。 展开更多
关键词 文丘里流量计 浓度算法 配液装置
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差分吸收光谱法在线测量烟气浓度实验研究 被引量:24
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作者 汤光华 许传龙 +1 位作者 邵礼堂 王式民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期244-249,共6页
本文将大气痕量气体浓度监测的DOAS技术应用于烟气浓度测量,在此基础上提出了基于DOAS思想的烟气浓度反演算法。采用将粉尘和气体分离的方法,首次在DOAS法测量气体浓度实验中加入了粉尘颗粒,对此方法的理论依据进行了简单的推导。实验... 本文将大气痕量气体浓度监测的DOAS技术应用于烟气浓度测量,在此基础上提出了基于DOAS思想的烟气浓度反演算法。采用将粉尘和气体分离的方法,首次在DOAS法测量气体浓度实验中加入了粉尘颗粒,对此方法的理论依据进行了简单的推导。实验测量了常温常压下SO2和NO2气体吸收截面,并对处于流动状态烟气中的SO2和NO2气体浓度进行了反演。研究结果表明,该算法能够在短光程(0.5m)下以较快的速度(<2s)和较高的准确度同时检测出烟气中多种气体浓度。 展开更多
关键词 差分吸收光谱(DOAS) 烟气浓度反演算法 短光程 实验研究
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基于改进粒子群算法的配电网故障自愈算法 被引量:4
6
作者 吴静子 魏登峰 《电力学报》 2014年第3期206-210,222,共6页
首先根据配电故障自愈系统的基本功能及配电网的供电要求,建立了以计算最大自适应度值为计算目标的配电网故障自愈目标函数及其相关参数的约束条件;随后介绍了基于浓度的改进粒子群寻优算法的工作原理及其实现步骤;最后结合配电网故障... 首先根据配电故障自愈系统的基本功能及配电网的供电要求,建立了以计算最大自适应度值为计算目标的配电网故障自愈目标函数及其相关参数的约束条件;随后介绍了基于浓度的改进粒子群寻优算法的工作原理及其实现步骤;最后结合配电网故障自愈目标函数和改进粒子群算法,提出了基于改进粒子群算法的配电网故障自愈控制算法,并给出了算法的实现流程图和仿真结果。仿真结果表明,所提配电网故障自愈控制算法具有较好的收敛性。 展开更多
关键词 配电网 基于浓度改进粒子群算法 故障自愈
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天然气井甲烷逸散激光遥测光学收发传输特性研究
7
作者 贾亚君 王明吉 +4 位作者 吕妍 王迪 李玉爽 惠丽丽 周围 《化工自动化及仪表》 CAS 2023年第6期769-777,共9页
为提升天然气井非合作目标条件下逸散甲烷激光遥测系统回波信号的接收效率,通过蒙特卡洛光线追迹分析非合作目标下甲烷遥测系统光学收发模块的光路传输特性,开展光学收发模块不同F数菲涅尔透镜聚光性能分析、激光收发光机结构(共轴、离... 为提升天然气井非合作目标条件下逸散甲烷激光遥测系统回波信号的接收效率,通过蒙特卡洛光线追迹分析非合作目标下甲烷遥测系统光学收发模块的光路传输特性,开展光学收发模块不同F数菲涅尔透镜聚光性能分析、激光收发光机结构(共轴、离轴)回波信号接收性能分析以及非合作目标下不同孔径菲涅尔透镜回波信号接收性能分析。研制基于波长调制浓度反演算法的甲烷逸散激光遥感测试装置,由浓度反演标定实验数据拟合得到2f/1f信号幅值与CH_(4)浓度间的线性关系(R^(2)=0.99244)。测试结果表明:甲烷激光遥测系统最小检测限(MDL)为3.81 ppm·m、平均时间456.2 s,证实系统具有较优性能与便捷性。 展开更多
关键词 波长调制浓度反演算法 甲烷遥测 天然气逸散 可调谐半导体吸收光谱 光路传输 激光 离轴结构
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具有温度补偿的非分光红外CO_(2)传感器设计 被引量:8
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作者 刘灿 靳长明 +2 位作者 谭秋林 张磊 张雅楠 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期184-190,共7页
近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量... 近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量系统,主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计,并对气室进行了光学仿真,最终确定了气室的尺寸,有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路,将有效信号从噪声中提取并放大,提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法,滤除干扰与杂波,提取数据中的有效值,提高信噪比。数据处理方面,搭建CO_(2)气体测试平台,通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响,再使用25℃下曲线拟合法计算气体浓度值,最终通过串口输出。经过测试,该系统测量范围为5%,相对误差值在1500 ppm以内,能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。 展开更多
关键词 非分光红外(NDIR) 气室光学仿真 信号处理电路 温度补偿浓度算法
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基于激光技术结合温度修正的高温HF气体检测方法研究(英文) 被引量:8
9
作者 何莹 张玉钧 +3 位作者 尤坤 高彦伟 陈晨 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期964-970,共7页
氟化氢(HF)是变电站气体绝缘开关进行故障诊断的重要特征气体之一,因此HF气体的高测量精度,快速响应,实时在线检测的方法是工业和环境领域的研究重点之一。结合激光吸收光谱技术和蒙乃尔钢材加工的耐腐蚀多次反射池搭建HF检测实验系统;... 氟化氢(HF)是变电站气体绝缘开关进行故障诊断的重要特征气体之一,因此HF气体的高测量精度,快速响应,实时在线检测的方法是工业和环境领域的研究重点之一。结合激光吸收光谱技术和蒙乃尔钢材加工的耐腐蚀多次反射池搭建HF检测实验系统;分析了HF气体在不同温度下的激光吸收光谱特性,根据HITRAN数据库的HF气体配分函数系数得到配分函数曲线和吸收线强曲线;在研究工作中重点设计了结合激光光谱解析和温度参数修正的浓度反演算法以实现气体浓度的准确检测;结合多次反射吸收池的温度特性利用不同浓度配比的HF样气得到连续实验结果。多次反射池加热后并稳定工作在313和323 K时,温度修正前浓度反演的最大相对误差分别为5.33%和5.87%,温度修正后浓度反演的最大相对误差分别为1.20%和1.47%。通过连续检测和计算,系统在323K时HF检出限为8.7×10^(-5)mmol·mol^(-1),高于290K时的检出限6.3×10^(-5)mmol·mol^(-1)(20 m光程)。尽管高温环境下温度修正后的检测误差大于室温情况,但是同一高温下温度修正后的检测误差仍低于未经过温度修正的值。通过该研究证明了本浓度反演算法工作稳定、可靠,可以满足化工生产现场HF实时监测的需求,对于我国工业HF气体的安全排放监管和环境保护起有效的技术支持。 展开更多
关键词 激光吸收光谱 温度修正 浓度反演算法 多次反射池 氟化氢
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基于红外光谱技术的秸秆还田环境下土壤氨挥发特征分析(英文) 被引量:4
10
作者 何莹 张玉钧 +3 位作者 尤坤 高彦伟 赵南京 刘文清 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期397-402,共6页
研究氨近红外光谱特性并建立浓度反演算法模型,重点优化相关性分析和温度修正功能.利用开放式激光吸收光谱技术建立氨区域监测系统,于2015年在安徽涡阳秸秆还田示范区开展监测实验,研究玉米和小麦种植情况下的土壤氨挥发特征.研究结果表... 研究氨近红外光谱特性并建立浓度反演算法模型,重点优化相关性分析和温度修正功能.利用开放式激光吸收光谱技术建立氨区域监测系统,于2015年在安徽涡阳秸秆还田示范区开展监测实验,研究玉米和小麦种植情况下的土壤氨挥发特征.研究结果表明,氨浓度具有日变化趋势:白天浓度上升在正午达到最高值,逐步降低到夜间至最小值.夏、秋季典型小时浓度变化范围为0.6×10^(-3)~1.34×10^(-3)mmol/mol和1.14×10^(-3)~1.82×10^(-3)mmol/mol,秋季玉米和夏季小麦秸秆还田的最大氨日均浓度为4.6×10^(-4)mmol/mol和1.7×10^(-3)mmol/mol,还田一个多月后氨浓度明显上升,并存在一定季节性差异.近红外光谱技术为明晰土壤氨排放规律提供了技术支持. 展开更多
关键词 近红外激光吸收光谱 氨挥发 秸秆还田 开放式监测 浓度反演算法
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NDIR红外探测器的嵌入式软件系统设计 被引量:1
11
作者 许言午 邓新欣 +1 位作者 张涛 王健 《物联网技术》 2015年第1期16-19,共4页
催化燃烧式气体探测器具有选择性差、易中毒、使用寿命短等缺点,针对这种情况,设计了具有选择性好、不会中毒、使用寿命长等诸多优点的新型气体探测器——NDIR红外探测器。针对该探测器结合STM32单片机设计了相应的嵌入式软件系统,介绍... 催化燃烧式气体探测器具有选择性差、易中毒、使用寿命短等缺点,针对这种情况,设计了具有选择性好、不会中毒、使用寿命长等诸多优点的新型气体探测器——NDIR红外探测器。针对该探测器结合STM32单片机设计了相应的嵌入式软件系统,介绍了软件方面的整体框架和各模块的构成。重点描述了对通过放大器后的信号进行采样、滤波,再通过相应的算法对信号进行处理,并最终获得气体的浓度的过程。 展开更多
关键词 STM32 NDIR红外探测器 嵌入式软件系统 浓度算法
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嵌入式消防火场模拟有毒气体侦检系统设计
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作者 马晓鑫 檀朝彬 +1 位作者 李利 梁星 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第2期470-473,共4页
为了消防官兵第一时间掌握火灾现场毒气种类和浓度,做出正确的消防措施,将有毒气体进行二进制编码,并建立了有毒气体距离与时间的扩散模型,提出了有毒气体浓度解析算法,设计了基于单片机+Lab VIEW的北斗导航模拟侦检训练系统,实现了消... 为了消防官兵第一时间掌握火灾现场毒气种类和浓度,做出正确的消防措施,将有毒气体进行二进制编码,并建立了有毒气体距离与时间的扩散模型,提出了有毒气体浓度解析算法,设计了基于单片机+Lab VIEW的北斗导航模拟侦检训练系统,实现了消防人员在有毒环境中的模拟训练与考核。经测试,该系统可正确判断毒气种类,气体浓度测试值与理论值误差较小。结果表明系统通信可靠,运行稳定,具有安全环保,经济高效的优点。 展开更多
关键词 无线通信 消防侦检系统 嵌入式 浓度解析算法
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基于浓度梯度算法控制的自动寻污船应用于暗管排查 被引量:1
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作者 杨帆 杨喆 +4 位作者 胡林涛 郭子瑜 汪达 宋爽 马军 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2022年第13期8-14,共7页
针对我国水域潜在的暗管偷排漏排污水问题,设计了一款自动寻污水质监测船。船体搭载监测模块、采样模块、自动寻污方向控制模块、自动避障模块以及动力系统,可实时获取电导率、pH、氨氮、总磷等水质监测数据。行船方向控制基于自行编写... 针对我国水域潜在的暗管偷排漏排污水问题,设计了一款自动寻污水质监测船。船体搭载监测模块、采样模块、自动寻污方向控制模块、自动避障模块以及动力系统,可实时获取电导率、pH、氨氮、总磷等水质监测数据。行船方向控制基于自行编写的浓度梯度算法,可在指定水域范围内自动搜寻偷排暗管等水质指标异常区域并记录监测数据,与定位坐标一并传输储存至云平台。船体搭载的采样模块可自动采集异常水样用于进一步分析,为暗管排查固定证据。小船的自动寻污方向控制、区域巡航及自动采样等功能在多处湿地河道内完成测试验证。与现有水质监测船相比,其具有自动寻污、全天巡查、安全机动、节能低耗等优势,可有效排查污水偷排漏排问题。 展开更多
关键词 水质监测 无人船 浓度梯度算法 自动寻污 偷排
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Prediction of dust fall concentrations in urban atmospheric environment through support vector regression 被引量:2
14
作者 焦胜 曾光明 +3 位作者 何理 黄国和 卢宏玮 高青 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2010年第2期307-315,共9页
Support vector regression (SVR) method is a novel type of learning machine algorithms, which is seldom applied to the development of urban atmospheric quality models under multiple socio-economic factors. This study... Support vector regression (SVR) method is a novel type of learning machine algorithms, which is seldom applied to the development of urban atmospheric quality models under multiple socio-economic factors. This study presents four SVR models by selecting linear, radial basis, spline, and polynomial functions as kernels, respectively for the prediction of urban dust fall levels. The inputs of the models are identified as industrial coal consumption, population density, traffic flow coefficient, and shopping density coefficient. The training and testing results show that the SVR model with radial basis kernel performs better than the other three both in the training and testing processes. In addition, a number of scenario analyses reveal that the most suitable parameters (insensitive loss function e, the parameter to reduce the influence of error C, and discrete level or average distribution of parameters σ) are 0.001, 0.5, and 2 000, respectively. 展开更多
关键词 support vector regression urban air quality dust fall soeio-economic factors radial basis function
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Self-adaptive CH_4 concentration detection system based on infrared spectrum absorption principle 被引量:6
15
作者 叶玮琳 于鑫 +4 位作者 郑传涛 赵从辛 丛梦龙 宋占伟 王一丁 《Optoelectronics Letters》 EI 2011年第3期217-221,共5页
Considering that the noises resulting from low modulation frequency are serious and cannot be totally eliminated by the classic filters,a novel infrared(IR) gas concentration detection system based on the least square... Considering that the noises resulting from low modulation frequency are serious and cannot be totally eliminated by the classic filters,a novel infrared(IR) gas concentration detection system based on the least square fast transverse filtering(LS-FTF) self-adaptive modern filter structure is proposed.The principle,procedure and simulation on the LS-FTF algorithm are described.The system schematic diagram and key techniques are discussed.The procedures for the ARM7 processor,including LS-FTF and main program,are demonstrated.Comparisons between the experimental results of the detection system using the LS-FTF algorithm and those of the system without using this algorithm are performed.By using the LS-FTF algorithm,the maximum detection error is decreased from 14.3 to 5.4,and also the detection stability increases as the variation range of the relative error becomes much smaller.The proposed LS-FTF self-adaptive denoising method can be of practical value for mid-IR gas detection,especially for weak signal detection. 展开更多
关键词 Absorption spectroscopy Algorithms Modulation Program processors Schematic diagrams
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A comparison of atmospheric CO_2 concentration GOSAT-based observations and model simulations 被引量:6
16
作者 LEI LiPing GUAN XianHua +3 位作者 ZENG ZhaoCheng ZHANG Bing RU Fei BU Ran 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2014年第6期1393-1402,共10页
Satellite observations of atmospheric CO2 are able to truly capture the variation of global and regional CO2 concentration.The model simulations based on atmospheric transport models can also assess variations of atmo... Satellite observations of atmospheric CO2 are able to truly capture the variation of global and regional CO2 concentration.The model simulations based on atmospheric transport models can also assess variations of atmospheric CO2 concentrations in a continuous space and time,which is one of approaches for qualitatively and quantitatively studying the atmospheric transport mechanism and spatio-temporal variation of atmospheric CO2 in a global scale.Satellite observations and model simulations of CO2 offer us two different approaches to understand the atmospheric CO2.However,the difference between them has not been comprehensively compared and assessed for revealing the global and regional features of atmospheric CO2.In this study,we compared and assessed the spatio-temporal variation of atmospheric CO2 using two datasets of the column-averaged dry air mole fractions of atmospheric CO2(XCO2)in a year from June 2009 to May 2010,respectively from GOSAT retrievals(V02.xx)and from Goddard Earth Observing System-Chemistry(GEOS-Chem),which is a global 3-D chemistry transport model.In addition to the global comparison,we further compared and analyzed the difference of CO2 between the China land region and the United States(US)land region from two datasets,and demonstrated the reasonability and uncertainty of satellite observations and model simulations.The results show that the XCO2 retrieved from GOSAT is globally lower than GEOS-Chem model simulation by 2 ppm on average,which is close to the validation conclusion for GOSAT by ground measures.This difference of XCO2 between the two datasets,however,changes with the different regions.In China land region,the difference is large,from 0.6 to 5.6 ppm,whereas it is 1.6 to 3.7 ppm in the global land region and 1.4 to 2.7 ppm in the US land region.The goodness of fit test between the two datasets is 0.81 in the US land region,which is higher than that in the global land region(0.67)and China land region(0.68).The analysis results further indicate that the inconsistency of CO2concentration between satellite observations and model simulations in China is larger than that in the US and the globe.This inconsistency is related to the GOSAT retrieval error of CO2 caused by the interference among input parameters of satellite retrieval algorithm,and the uncertainty of driving parameters in GEOS-Chem model. 展开更多
关键词 GOSAT GEOS-CHEM atmospheric CO2 concentration INCONSISTENCY regional comparison
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