Использование пассивной оптической методики для получения профилей тропосферного озона

Исследовательская группа под руководством профессора Си Фуци из Хэфэйского института физических наук (HFIPS) Китайской академии наук (CAS) разработала новый метод для получения профилей тропосферного озона. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Science of the Total Environment.

Озон участвует в различных процессах химического превращения атмосферных загрязнителей и является типичным вторичным загрязнителем, особенно в городских районах. Точный мониторинг концентрации озона у поверхности и его вертикального распределения важен для усиления мер по предотвращению и контролю озонового загрязнения.

Многоосевая дифференциальная оптическая абсорбционная спектроскопия (MAX-DOAS) — это пассивная оптическая методика, позволяющая получать данные о многокомпонентных следовых газах. Однако сильное поглощение стратосферным озоном делает задачу получения профилей тропосферного озона с помощью техники MAX-DOAS очень сложной.

В данном исследовании доцент Ло Юхань и доктор Цянь Юаньюань из HFIPS инновационно применили измерения MAX-DOAS для получения профилей тропосферного озона. Они использовали методы в радиационной модели SCIATRAN, чтобы определить влияние стратосферного поглощения на извлечение этих профилей.

Благодаря алгоритму оптимального оценивания исследователи точно определили поглощение тропосферным озоном и получили надежные профили тропосферного озона.

Метод инверсии оказался точным, согласно оценке команды. С его помощью были получены концентрации тропосферного озона во время кампании PRIDE-GBA.

Исследователи получили дифференциальные наклонные столбцовые плотности озона, используя «временно-интерполированный зенитный спектр» в качестве референсного спектра. Вычитая смоделированные дифференциальные наклонные столбцовые плотности стратосферного озона, они рассчитали точные дифференциальные наклонные столбцовые плотности тропосферного озона. Моделирование стратосферной составляющей было выполнено с помощью модели SCIATRAN.

«Мы сравнили наблюдаемый профиль озона и концентрации озона у поверхности с измерениями лидара и in situ», — сказал Ло, — «результаты показали высокую корреляцию».

Это исследование расширяет сферы применения прибора MAX-DOAS и предоставляет новое решение для изучения механизма образования тропосферного озона.

В сочетании с полученными профилями NO₂ и HCHO с помощью измерений MAX-DOAS, механизмы регионального загрязнения тропосферным озоном можно анализировать более точно. При этом стоимость наблюдений и обслуживания приборов будет значительно снижена.