中红外激光光谱大气CO2同位素探测中的参数优化和反演算法研究

项目名称： 中红外激光光谱大气CO2同位素探测中的参数优化和反演算法研究

项目编号： No.41405134

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 王薇

作者单位： 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额： 26万元

中文摘要： 大气CO2稳定同位素的探测是研究温室气体源排放的一个重要工具。基于激光光谱和谐波信号确定大气CO2同位素成分是一种高精度、高灵敏度和快速响应的探测方法。但是，气体温度和压强的变化不仅影响吸收谱线的线强和线型，也会对谐波信号产生影响，导致同位素浓度反演精度的下降。另外，直接吸收光谱方法可以利用HITRAN数据库提供的分子线参数准确反演出气体的浓度，但其探测灵敏度低；谐波检测方法检测灵敏度很高，但浓度的反演需要标气标定的过程，带来浓度反演误差。 本项目拟利用基于中红外QCL的可调谐半导体激光吸收光谱技术和波长调制光谱技术，开展对大气CO2稳定同位素的高精度测量，研究碳同位素浓度测量中气体温度的修正和气体压强的优化方法，并研究谐波信号检测和光谱参数相结合的浓度反演算法。通过提高监测大气同位素成分的激光光谱方法的精度和灵敏度，使其发展为监测温室气体排放、理解碳循环过程的的重要技术和方法。

中文关键词： 同位素；二氧化碳；中红外激光光谱；量子级联激光器；浓度反演

英文摘要： Detection of stable isotopes of atmospheric CO2 is a powerful tool to study greenhouse gas emissions from sources. Quantification of isotopic components of atmospheric CO2 based on laser spectra and harmonic signals is a detecting method with high precisi

英文关键词： isotope；carbon dioxide；mid-infrared laser spectrum；quantum cascade laser；concentration retrieval