O4测量法改进DS-DOAS技术的云消除与NO2浓度精度提升

直射太阳光差分吸收光谱（DS-DOAS）技术是一种在大气光学领域广泛应用的气体监测方法，特别是在NO2（二氧化氮）等污染物的垂直柱浓度长期观测中。然而，当观测过程中仪器视场中出现云层时，云内的颗粒会通过多次散射影响光的传输路径，导致DS-DOAS测量结果产生显著的误差。这种干扰主要源于云对直射阳光的复杂反射和散射效应，使得原本直接的光线路径变得复杂，使得光谱分析难以准确进行。 为解决这个问题，研究者们利用DS-DOAS技术中的同步测量O4（臭氧四原子分子）垂直柱浓度的方法来判断是否存在云。O4分子在大气中也有一定的垂直分布，并且其浓度的变化相对稳定，不受云层影响。通过对晴朗天气下O4浓度的统计分析，发现由于反演误差和大气扰动等因素，O4垂直柱浓度的测量值变化幅度通常小于6%。因此，当O4浓度变化超过这个阈值，即大于6%，则可推断视场内存在云层。 通过这一方法，研究团队对连续4天的NO2垂直柱浓度监测结果进行了修正，结果显示这种方法显著提高了DS-DOAS技术的测量精度。修正后的数据更接近真实情况，反映了更为准确的大气污染状况。这一成果对于提升空气质量监测的可靠性和准确性具有重要意义，尤其是在对气候变化和环境污染进行长期监测时，能够减少因云层影响导致的误差，从而为环境保护决策提供更为精确的数据支持。因此，利用O4作为云检测指标并结合DS-DOAS技术，已成为一种有效的大气光学测量策略，值得进一步推广和应用。