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全球变化已经成为人类最关心的环境问题,它的核心是气候变化,含碳温室气体浓度增加所加剧的温室效应是气候变化的主要因为。正确客观的评价各类陆地生态系统对大气中主要温室气体浓度的贡献是当前全球变化和全球气候、环境变化研究中的重要内容。因此开展温室气体通量监测方法的研究是非常必要的。
可调谐半导体激光器调制光谱技术(TDLAS)利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析,具有高分辨率、高灵敏度以及响应时间快等特点,是痕量气体高灵敏快速监测的新方法。论文结合地气间区域水热及温室气体通量的光学遥测技术和系统研究项目,开展了开放光路TDLAS温室气体通量监测方法的研究工作。
本文研究主要包括以下几个部分:
1、介绍了现有的温室气体通量的测量方法。分析了开放光路TDLAS温室气体通量监测的基本原理。并且从光学,电学和软件三个方面详细介绍了温室气体浓度双开放光路监测系统的设计方案。
2、介绍了温室气体浓度双开放光路的关键技术,包括消除光强波动对温室气体浓度影响的方法,浓度标定技术和浓度拟合算法和滤波技术的应用。
3、最后用开放光路TDLAS系统在中国科学院封丘农业生态实验站进行了CO2温室气体通量测量的外场实验,并且将实验结果和同时期传统的涡度相关仪测量的CO2气体通量进行对比,获得了较理想的实验结果,进一步验证了该方法的可行性。