基于傅里叶变换红外光谱技术测量大气中CO2的稳定同位素比值

作者：单昌功; 王薇; 刘诚; 徐兴伟; 孙友文; 田园; 刘文清

来源：Acta Physica Sinica, 2017, 66(22): 149-157.

• 傅里叶变换红外光谱技术
• 二氧化碳
• 稳定同位素比值
• 柱浓度

长期监测大气中CO2及其稳定同位素不仅可以获得CO2源和汇信息,还可以确定不同排放源对大气中CO2的贡献.傅里叶变换红外光谱技术是目前大气中痕量气体柱浓度高精度遥测的一种重要方法.本研究基于地基高分辨率傅里叶变换红外光谱仪采集的近红外太阳吸收光谱反演出大气中CO2的稳定同位素13CO2和12CO2.在选择的13CO2的三个光谱窗口和12CO2的两个光谱窗口光谱拟合残差都很小,光谱拟合质量高.实验观测期间CO2同位素13CO2和12CO2的反演误差平均值分别为(1.18±0.27)%和(0.89±0.25)%;利用Allan方差计算出观测系统的碳同位素比值δ13C的测量精度为0.041‰.获得了2015年9月18日至2016年9月24日一年内大气中碳同位素比值δ13C的长时间序列.结果表明,在整个测量期间δ13C在-7.58‰--11.66‰范围内变化,平均值为(-9.5±0.57)‰;δ13C有着明显的季节变化,冬季最小,夏季最大.分析了取暖导致的化石燃料燃烧排放增多是冬季大气中CO2重同位素13CO2贫化的原因.观测结果显示了高分辨率傅里叶变换红外光谱仪具有准确和高精度观测大气中CO2的稳定同位素和同位素比值δ13C的能力.

• 单位
  中国科学院，安徽光学精密机械研究所; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学技术大学