中国科学院
a .co₂和HDO在不同范围内的总光学深度谱
距离分辨率为60米的距离分辨光谱的洛伦兹拟合
信用:赛分宇、甄章、夏海云、冼康斗、吴腾飞、、、上官明佳、、魏、、、浦江、、游、雷钢涛、邱佳伟 大气气体遥感在温室气体监测、有毒有害、易燃易爆气体、生化武器预警等领域发挥着重要作用
随着量子力学和激光的出现，精确光谱分析方法在许多基础领域得到了迅速发展
自由空间中的精确光谱分析存在挑战，这阻碍了我们理解多种气体的组成和大气中的化学过程
在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由中国科学技术大学地球与空间科学学院和中国NUIST大气物理学院的夏海云教授领导的科学家团队及其合作者开发了光子计数分布式自由空间光谱学(PDFS)
目前，碳排放峰值和碳中和是全球最受关注的讨论话题之一
研究人员使用提出的方法获得了6公里以上的二氧化碳(CO2)和半重水(HDO，同位素水蒸气)的光谱，距离分辨率为60米
“当前最先进的技术提供原位或柱集成光谱信息
然而，由于自由大气中的化学反应和物理输运，分子特性在时间和空间上变化很快
在开阔地区，特别是在交通不便的地区，用距离分辨光谱连续分析这些过程是有益的
夏海云说，“我们的方法可以同时检测不同的气体，并具有距离分辨光谱。”
它继承了激光遥感和光谱学的能力
" a .co₂和HDO在不同范围内的总光学深度谱
距离分辨率为60米的距离分辨光谱的洛伦兹拟合
信用:赛分宇、甄章、夏海云、冼康斗、吴腾飞、、、上官明佳、、魏、、、浦江、、游、雷钢涛、邱佳伟 首先，他们使用光学梳来锁定探针激光频率，以进行精确的光谱扫描
其次，他们提出了一种时分复用技术，使探测激光和参考激光交替发射，减少了气溶胶变化、激光功率波动、探测器不稳定性和望远镜耦合效率变化的影响
第三，他们开发了一种具有大有效面积、高量子效率和低暗噪声的SNSPD，以消除远距离探测对高功率激光器的需求
获得了不同范围内CO2和HDO的积分光谱和60 m范围分辨率的距离分辨光谱
HDO是半重水，它在大气中的自然丰度只有H2O的1/3200左右，这一点经常被忽视
除了光子计数分布式自由空间光谱学，研究人员开发的相干多普勒风激光雷达(CDWL)被用来监测当地的气象条件
PDFS在72小时内测量的二氧化碳和HDO的浓度分布如图1和2所示
图3a和3b
在1
2–2
5公里，二氧化碳浓度在白天有所下降，这是由公园里的光合作用造成的
无花果
3f显示白天局地大气湍流较强
湍流的日变化控制着地面附近的气体浓度
“随着进一步的发展，我们的方法可以更新，以测量光通信波段上的分布光谱，这样系统就可以分析丰富的气体，如一氧化碳、二氧化碳、H2O、HDO、NH3、C2H2和CH4
它的应用可以扩展到易燃、易爆和有毒物质的远程警告，以及工业污染的监测
此外，可以进一步研究自由大气中的物质演化和化学反应
”夏海云说道
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