使用无源光学监测技术检索对流层臭氧剖面

中国科学院(CAS)合肥物理科学研究院(HFIPS)司福奇教授领导的一个研究小组开发了一种新的方法来检索对流层臭氧剖面。相应的结果发表在《全面环境科学》上。

臭氧参与了大气污染的各种化学转化过程，是一种典型的二次污染物，尤其是在城市地区。准确监测地表臭氧浓度和垂直分布对加强臭氧污染防治具有重要意义。

多轴差分光学吸收光谱(MAX-DOAS)是一种无源光学监测技术，可以检索多组分痕量气体。然而，平流层臭氧的强烈吸收使得使用MAX-DOAS技术反演对流层臭氧剖面是一项非常具有挑战性的任务。

在这项研究中，HFIPS的罗宇涵副教授和钱媛媛博士创新地使用MAX-DOAS测量来反演对流层臭氧剖面。他们在SCIATRAN辐射传输模型中应用了这些方法，以确定平流层吸收对这些剖面的反演的影响。

得益于最优估计算法，研究人员准确地获得了对流层臭氧的吸收和可靠的对流层臭氧剖面。

据该团队称，反演方法是准确的。他们在PRIDE-GBA活动期间用它获得了对流层臭氧浓度。

他们使用“时间插值天顶光谱”作为参考光谱来检索臭氧差分斜柱密度。通过减去模拟的平流层臭氧差斜柱密度，他们计算了精确的对流层臭氧差斜柱密度，这是从SCIATRAN模型模拟的。

“我们将观测到的臭氧剖面和地表臭氧浓度与激光雷达和现场测量进行了比较，”罗说，“结果高度相关。”

本研究拓展了MAX-DOAS仪器的应用场景，为研究对流层臭氧形成机制提供了新的解决方案。

结合使用MAX-DOAS测量反演的NO2和HCHO剖面，可以更准确地分析区域对流层臭氧污染的机制。同时，观测和仪器维护成本也将大大降低。