非分光红外法测量CO2探空新技术

"该文介绍了一种新的二氧化碳(CO2)探空测量技术，基于比尔-朗伯定律和非分光红外法，通过选择适当的红外光源和探测器设计实验装置，实现对大气中CO2浓度的精确测量。在与EC9820型CO2分析仪的对比实验中，该方法的24小时连续测量误差在-10×10^-6至10×10^-6之间，平均误差为3.76×10^-6，证明了其可行性，并能满足大气CO2探空的精度要求。" 本文详细探讨了利用大气光学原理进行CO2探测的新方法，其核心是应用比尔-朗伯定律，这是光学遥感中用于计算光吸收的基本定律。比尔-朗伯定律指出，光通过一个均匀的吸收介质时，透射光强度与初始光强度和介质的吸收系数成指数关系，与光程长度成正比。在这个过程中，非分光红外法被采用，意味着不进行光谱分解，而是通过检测特定波长下红外光的减弱来确定CO2分子的存在和浓度。 为了实现这一测量，文章提到需要精心选择红外光源和探测器。红外光源应能发射出CO2分子吸收的特定波长的光，而红外探测器则用于接收并转化这些减弱后的光信号。通过设计合理的电路，可以将接收到的光强转换为CO2浓度的数值。这一转换过程需要通过定标来确保准确度，即在已知浓度的CO2标准气体中校准设备，建立光强与浓度之间的精确对应关系。 实验证明，设计的探空测量装置在连续24小时的观测中表现稳定，误差范围在±10ppm(10×10^-6)内，平均误差仅为3.76ppm(3.76×10^-6)。这样的精度对于监测大气中CO2的变化至关重要，因为全球气候变化研究和气候模型都需要高精度的数据支持。此外，这一成果为开发更高级别的CO2探空仪提供了理论和技术基础，有助于未来进一步提升大气CO2测量的能力和效率。 关键词涉及的大气光学是指研究大气对光的传播、散射、吸收等现象的科学，与CO2探空测量密切相关。CO2探空测量则是指在垂直方向上测定大气中CO2的分布，以了解其动态变化和地球能量平衡。比尔-朗伯定律和非分光红外法是实现这一测量的关键技术手段。通过这些技术，科学家能够更好地理解和预测气候变化，为环境保护和气候政策制定提供科学依据。