Succesfuld anvendelse af et miniaturiseret instrument til kuldioxid vertikale observationer

Kuldioxid er den vigtigste drivhusgas i atmosfæren, og dens vertikale koncentrationsgradient er vigtig for en nøjagtig forståelse og fortolkning af global opvarmning, inversion af kulstofkilder og dræn, kalibrering og validering af atmosfæriske transportmodeller, og fjernmålingsmålinger.

Konventionelle instrumenter til måling af kuldioxid med høj præcision, på grund af den store størrelse, stor masse af støttesystemer og høj pris, er vanskelige at anvende til vertikal observation, så in situ måling af kuldioxid vertikale profiler inden for grænselaget er sjælden.

Efter mange års indsats, Carbon Cycle and Climate Change Group fra Institute of Atmospheric Physics (IAP), det kinesiske videnskabsakademi, og prof. Ning Zeng fra University of Maryland, OS., har med succes udviklet et billigt miniaturiseret kuldioxidovervågningsinstrument baseret på ikke-dispersiv infrarød teknologi. Instrumentets lille størrelse og lette vægt gør det nemt at montere på en pejleanordning til lodret observation af kuldioxidkoncentrationer (Figur 1).

I løbet af 8.-14. januar 2019, forskerholdet indlæste instrumentet på et lodret detektionssystem af den tøjrede ballon fra Sub-Center of Atmospheric Sciences, kinesisk økosystemforskningsnetværk, IAP og gennemførte med succes in situ observationer af kuldioxidens lodrette fordeling i grænselaget (0-1000 m) i den sydvestlige del af Shijiazhuang City, Hebei-provinsen, Kina. Dr. Yinghong Wang, en forsker fra prof. Yuesi Wangs gruppe, indsamlede gasprøver af forskellig højde og målte dem præcist med en gaskromatograf i laboratoriet.

Fra dataanalyse, det miniaturiserede instrument producerede meget konsistente kuldioxid vertikale profilresultater med dem opnået med konventionelle gaskromatografianalysatorer. "Efter en uges kontinuerlige observationer, vi fandt, at kuldioxidkoncentrationen grundlæggende har en tendens til at falde med stigende højde, og at den vertikale fordeling af kuldioxidkoncentrationen i grænselaget hovedsageligt er påvirket af stabiliteten af ​​grænselaget og emissionskilderne, og disse resultater blev yderligere bekræftet af atmosfæriske modelsimuleringer, " forklarer den tilsvarende forfatter, Dr. Pengfei Han, fra IAP. Alle disse resultater er for nylig blevet offentliggjort i Atmosfæriske og oceaniske videnskabsbreve .

Det miniaturiserede instrument giver en enkel og effektiv metode til vertikal kuldioxidobservation, som er lovende for applikationer og har høj replikationsværdi. "Baseret på støtte fra det nationale nøgleforsknings- og udviklingsprogram [tilskudsnummer 2017YFB0504000], vi oprettede et observationsnetværk med høj tæthed i Beijing, Tianjin, og Hebei-regionerne ved at bruge fordelene ved et sådant lavpris- og højpræcisionsinstrument, og observerede de tidsmæssige og rumlige karakteristika af kuldioxidændringer i byer på kilometerskalaen, som vil levere videnskabelige data til politikudformning med hensyn til reduktion af CO2-emissioner og lav CO2-udvikling i Kina, " slutter Dr. Han.