利用地基高分辨率傅里叶变换红外光谱技术探测大气氟氯烃气体CCl2F2的时空变化特征

摘要

大气二氯二氟甲烷(CCl2F2,CFC-12)是人工合成的化学制剂,对平流层臭氧可产生严重的破坏和损耗.研究大气CFC-12的探测技术并获取其时空分布和变化,对了解区域氟氯烃气体变化趋势以及对平流层臭氧的影响具有重要意义.本文利用地基高分辨率傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术研究大气CFC-12的垂直分布和柱浓度的反演方法,基于最优估计算法反演2017—2020年合肥地区大气CFC-12的垂直廓线和柱总量.合肥大气CFC-12反演获得的垂直廓线表明,大气CFC-12在对流层以及低平流层处具有较高浓度,在垂直高度40 km以上浓度极低.合肥地区大气CFC-12的柱浓度含量呈现出夏季浓度较高,冬季与初春浓度较低的季节变化;观测期间大气CFC-12柱浓度呈现缓慢下降的趋势,年均变化率为–0.68％.将地基观测数据与ACE-FTS卫星观测数据进行比对,在高度范围16—28 km内两个CFC-12偏柱总量的相关性系数为0.73,可见地基和卫星数据具有较好的一致性.长期观测结果表明了地基高分辨率FTIR技术在观测大气中CFC-12的浓度垂直分布与季节变化上具有高的准确性和可靠性.