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高分辨率傅里叶变换红外光谱反演环境大气中CO2浓度的质量优化方法
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:X131.1[环境科学与工程—环境科学]
  • 作者机构:[1]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, [2]中国科学技术大学环境光学学院,安徽合肥230031
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41275038);中国科学院重点部署项目(KJZD-EW-TZ-G06);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2014AA06A508,2014AA06A511);安徽省科技攻关项目(1301022083)资助
中文摘要:

高质量的CO2反演结果有助于准确认知其源汇信息、预测未来气候变化趋势及提升全球碳循环的理解。基于非线性最小二乘光谱拟合技术,研究地基高分辨率傅里叶变换红外光谱反演环境大气中CO2浓度的反演产品质量优化方法。借助O2窗口的反演结果,将CO2柱浓度转化为柱平均干空气摩尔分数(column-averaged dry air mole fraction,XCO2),能有效修正系统共有误差;采用一种经验修正模型,能有效修正与大气质量因子相关的虚假日变化;通过建立一定的红外光谱筛选法则,能有效控制XCO2反演产品质量。以一天的典型观测结果为例,对产品质量优化前后的反演结果进行了对比,优化后反演误差减小了60%,以正午为中心两边各取一小时计算了XCO2的反演精度,为0.071%(相当于0.28ppm),符合TCCON(total carbon column observing network)规定的〈0.1%精度范围。

英文摘要:

CO2retrievals with high quality facilitate resolving the sources and sinks of CO2 are helpful in predicting the trend in climate change and understanding the global carbon cycle.Based on a nonlinear least squares spectral fitting algorithm,we investigate the optimization method for CO2 products derived from ground-based high resolution Fourier transform infrared spectra.The CO2 vertical column densities(VCDs)are converted into column-averaged dry air mole fraction XCO2 by using the fitted O2 VCDs,and thus the system errors(e.g.pointing errors,ILS errors,zero-level offset)are corrected greatly.The virtual daily variation which is related to air mass factor is corrected with an empirical model.The spectra screening rule proposed in this paper can greatly improve the XCO2 quality.The CO2 retrievals before and after the optimized method are compared using a typical CO2 daily time series.After using the optimized method,the fitting error is reduced by 60%,and the two-hours-averaged precision is0.071%(equals to0.28ppm),which is perfectly in line with the TCCON(the total carbon column observing network)threshold,i.e.,less than 0.1%.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642