高精度光譜技術(shù)在小型水體溫室氣體排放中的應(yīng)用研究.pdf

1、獲得高精度的溫室氣體通量數(shù)據(jù)，并對(duì)不同區(qū)域之間的溫室氣體排放量級(jí)進(jìn)行比較，是控制大氣溫室氣體排放的主要途徑。光譜技術(shù)的發(fā)展為通量觀測(cè)，特別是對(duì)信噪比較?。ㄈ缧⌒退w等）的區(qū)域提供了高精度的技術(shù)手段。驗(yàn)證光譜儀在野外觀測(cè)中的適用性和穩(wěn)定性，明確不同光譜儀之間的測(cè)量差異，不僅對(duì)野外連續(xù)觀測(cè)以及不同通量觀測(cè)方法中儀器的選擇和應(yīng)用提供了參考價(jià)值，同時(shí)也進(jìn)一步拓寬了光譜技術(shù)在大氣溫室氣體探測(cè)方面的應(yīng)用研究。
　　本研究基于離軸積分腔輸出光譜

2、(OA-ICOS)、波長(zhǎng)調(diào)制光譜(WMS)、非色散紅外光譜(NDIR)原理的三種光譜儀構(gòu)建了通量梯度(FG)和渦度相關(guān)通量觀測(cè)系統(tǒng)(EC)，對(duì)小型水體水-氣界面溫室氣體濃度和通量進(jìn)行了原位高頻觀測(cè)，驗(yàn)證了光譜儀在野外觀測(cè)中的適用性和穩(wěn)定性;同時(shí)闡述了不同通量觀測(cè)方法之間的原理差異、WPL和光譜校正對(duì)原始通量數(shù)據(jù)的影響，并明確了基于高精度光譜儀構(gòu)建的通量梯度系統(tǒng)對(duì)小型水體的通量信號(hào)的檢測(cè)能力，主要結(jié)果如下:
　　(1)對(duì)光譜儀在線計(jì)

3、算氣體濃度原理和濃度觀測(cè)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn):對(duì)于CO2濃度，NDIR光譜儀和OA-ICOS分析儀測(cè)量值的有效數(shù)據(jù)量分別為59％和89％，NDIR光譜儀測(cè)量的CO2濃度低于OA-ICOS分析儀測(cè)量值約為18.10μmol mol-1，對(duì)于H2O濃度，NDIR光譜儀和OA-ICOS分析儀測(cè)量值的有效數(shù)據(jù)量分別為63％和89％，NDIR光譜儀測(cè)量的H2O濃度低于OA-ICOS分析儀測(cè)量值約為3.8mmol mol-1，產(chǎn)生偏差的原因主要由系統(tǒng)誤差、

4、密度和濃度之間轉(zhuǎn)化時(shí)大氣溫度和壓強(qiáng)波動(dòng)以及開(kāi)路儀器存在漂移帶來(lái)的誤差;對(duì)于CH4濃度，WMS分析儀和OA-ICOS分析儀測(cè)量值的有效數(shù)據(jù)量分別為71％和91％，WMS分析儀測(cè)量CH4的濃度值在觀測(cè)期間低于OA-ICOS測(cè)量值約為0.01μmol mol-1，并且通過(guò)研究不同濕度條件下不同光譜儀測(cè)量值偏差的變化，發(fā)現(xiàn)低濕條件下(相對(duì)濕度為30％～40％)NDIR光譜儀以及WMS分析儀與OA-ICOS分析儀的測(cè)量值更為接近，以上分析結(jié)果表明

5、:OA-ICOS分析儀在野外觀測(cè)中由于受大氣環(huán)境因素波動(dòng)影響較小，因此有效數(shù)據(jù)量和濃度準(zhǔn)確度更高，可以作為野外觀測(cè)中測(cè)量溫室氣體濃度儀器選擇的參考。
　　(2)利用不同光譜儀構(gòu)建通量梯度與渦度相關(guān)通量觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)小型水體進(jìn)行通量觀測(cè)發(fā)現(xiàn):不同光譜儀構(gòu)建的通量觀測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)低信噪比區(qū)域小型水體的溫室氣體通量觀測(cè)，且兩種通量觀測(cè)方法都能夠捕捉到通量的時(shí)間變化特征，其中利用OA-ICOS分析儀結(jié)合自組裝的便攜式通量梯度系統(tǒng)能夠觀測(cè)到大