這項研究展示了兩種新型測量裝置的相互比較結果,旨在以半小時分辨率測量氨的干沉降。在為期五周的比較期內(nèi),研究人員在荷蘭 Cabauw 的 Ruisdael 觀測站并排運行了兩種光學開放路徑的通量觀測技術:其一是使用基于紫外差分法的新型 RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器、結合梯度法通量技術,其二是使用新型寧波海爾欣光電科技有限公司HT8700E大氣氨濃度通量分析儀和渦動相關技術。
圖一 HT8700大氣氨濃度通量分析儀器部署于荷蘭的觀測站
RIVM-miniDOAS 2.2D和HT8700E均為開路式光學儀器,在測量過程中直接測量氨在大氣中的含量。若使用閉路技術,由于采樣的誤差,不同儀器測量濃度得出氨沉降值將會大不相同。
在迎風地形均勻又沒有附近障礙物時,兩種不同的技術顯示出非常相似的結果(相關性r = 0.87)。觀察到的通量從約 80 ng NH3 m-2 s-1 的沉降到約 140 ng NH3 m-2 s-1 的排放不等。無論是在絕對通量值還是實時的通量和濃度變化,兩種截然不同的技術中獲得了相似的結果,這證實了兩種儀器都能夠在至少幾周的連續(xù)時間內(nèi)以高時間分辨率測量氨通量。不過這個相關性也會受到其他因素影響,例如當風向受到附近障礙物干擾時。
圖二 HT8700與定制化RIVM-miniDOAS 2.2D 儀器所測量的氨通量變化顯示高度的一致性
此外,論文中還討論了兩個系統(tǒng)的技術性能(例如,正常運行時間、精度)和實際限制。 miniDOAS 系統(tǒng)的正常運行時間在運行后可達到 100%,但其定期校準占據(jù)了35% 運行時間。而HT8700E 在下雨期間和下雨后不久數(shù)據(jù)有效性較低,并且其早期產(chǎn)品使用的光學鏡面涂層可能會退化,導致約21%的數(shù)據(jù)缺失。
雖然HT8700E 系統(tǒng)在惡劣天氣條件下的獨立運行時間有限,在適當?shù)那闆r下,該系統(tǒng)仍然可以提供良好的結果,為未來的升級迭代版本打開了良好的前景,將能適用于業(yè)務化的實時氨通量監(jiān)控應用。
這些儀器所提供的嶄新高時間分辨率數(shù)據(jù)將促進對氨干沉降過程的研究,從而更好地理解氨沉降過程,并更好地對化學傳輸模型進行參數(shù)化。
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在荷蘭潮濕多雨的氣候環(huán)境中,我司的工程師根據(jù)客戶反饋對HT8700光學鏡面進行了升級,面對長期老化的考驗將更加可靠!在這篇論文投稿之后,客戶用上了升級的光學鏡面,進行全新一輪野外測試。
圖三 HT8700搭載升級版光學鏡面,進行全新一輪野外測試
參考文獻:Swart, D., Zhang, J., van der Graaf, S., Rutledge-Jonker, S., Hensen, A., Berkhout, S., Wintjen, P., van der Hoff, R., Haaima, M., Frumau, A., van den Bulk, P., Schulte, R., and van Goethem, T.: Measuring dry deposition of ammonia using flux-gradient and eddy covariance methods with two novel open-path instruments, Atmos. Meas. Tech. Discuss. [preprint], https://doi.org/10.5194/amt-2022-171, in review, 2022.
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