论文部分内容阅读
H2O和CO2、CH4、CO等温室气体,吸收长波辐射不但直接影响红外辐射传输,也是导致全球气候变暖的主要因素之一。相比星载、机载观测,地基观测灵敏度高、精度高并能连续测量,是温室气体浓度观测的最直观、最有效观测手段,被广泛应用于全球各地温室气体浓度的研究。总碳柱观测网TCCON是利用地基傅里叶变换光谱仪长期观测温室气体浓度的全球性观测网,搭建于合肥科学岛的FTIR125HR是国内唯一 TCCON候选站点。本文利用地基傅里叶变换光谱仪EM27/SUN结合最优估算法,开展了高精度太阳吸收光谱的观测以及多种温室气体柱浓度的同步反演,获得了典型站点温室气体柱浓度的时空分布及区域排放特征,并与卫星数据、模式模型以及其他观测数据进行了对比分析,以期为我国温室气体的源汇研究、光电系统的工程应用等提供有效的数据支撑和理论基础。主要研究工作和创新性成果如下:(1)开展了温室气体柱浓度反演的参数敏感性研究,获得了傅里叶变换光谱仪EM27/SUN仪器线型函数、地表气压、对流层顶高以及温度、压强和目标反演气体的先验廓线等对柱浓度反演影响的定量结果。(2)利用傅里叶变换光谱仪EM27/SUN开展了高精度太阳吸收光谱的观测,结合最优估算法进行了 H2O、CO2、CH4及CO四种主要温室气体柱浓度的同步反演研究,获得了内陆、沙漠、高原和沿海地区四个典型站点柱浓度的时空分布及区域排放特征。(3)基于地基观测数据及柱浓度反演结果,与GOSAT卫星数据、WACCM模式数据以及激光外差光谱技术的观测数据开展了对比分析研究,利用后向轨迹模型HYSPLIT开展了气流输送特征分析,获得了四个典型站点主要温室气体源与汇的特征数据。(4)利用辐射传输模型,结合地基观测与反演数据,开展了温室气体浓度日变化特征对整层大气传输效率的影响分析,获得了H2O、CO2气体浓度对整层大气透过率影响的定量结果。研究成果可为利用地基傅里叶变换光谱仪开展多种温室气体浓度的同步反演提供理论依据和数据支撑,为我国亚热带季风性气候、暖温带干旱性气候、高原温带半干旱季风气候以及亚热带季风性湿润气候温室气体的源与汇的研究提供了理论基础和数据支撑,也为激光大气传输、红外辐射传输的研究提供了关键数据。