一种新型大气污染成像MAX-DOAS测量仪

二氧化氮(不₂)是大气中的一种主要污染物。在对人类有毒和有害的同时，它还对对流层臭氧的产生负有责任，并在酸雨的形成中起着关键作用。

没有₂由高温燃烧过程产生;它的主要排放源是化石燃料的燃烧、工业过程，但也有天然生物质燃烧和闪电。利用差分光学吸收光谱(DOAS)进行遥感测量是一种可用于观测大气中包括NO在内的关键痕量物种的方法₂阿,_3.HCHO, CHOCHO和水蒸气。

随着柔性多轴(MAX-DOAS)仪器的发展，可以检索到物种垂直分布的信息。通过将仪器指向不同的方位角，可以评估测量位置周围的水平变异性。

图1:IMPACT成像MAX-DOAS仪器

MAX-DOAS仪器基本上是紫外/可见光谱仪，在不同的观测方向观测散射阳光。在iup -不来梅研发的新型大气观测成像绘图仪(IMPACT)中，使用了一个配有冷却的二维CCD探测器的光栅光谱仪来测量可见光(425-490 nm)。

光线由一个独立的望远镜单元收集，该望远镜单元通过分裂的石英纤维束与光谱仪相连。光谱仪是温度稳定的，以避免波长漂移。石英纤维束有效地消除入射光的偏振，并为仪器设置提供灵活性。望远镜装置安装在一个商用的平倾斜头上，使我们能够将望远镜指向几乎每个方向(见图1)。

望远镜光学设计用于同时测量一系列仰角(地平线以上)，因此CCD上的二维图像每次都包含多个仰角的光谱信息。

因此，这种设置允许在~30分钟内完成全半球光谱测量，因为只需改变方位角方向(与传统的MAX-DOAS仪器相反，一次只测量一个仰角)。

图2:IMPACT成像MAX-DOAS仪器。光谱仪是温度稳定的，位于粉红色的盒子里。

为了得到非常好的信噪比和良好的光谱分辨率，结合白花酢浆草SR 303i-A摄谱仪和背光源牛顿选用DU940P-BU CCD探测器(见图2)。

2016年9月，IMPACT在荷兰参加了cindi2国际比对活动，在该活动中部署了30多台MAX-DOAS类型的仪器，以进一步协调和改进MAX-DOAS技术(http://www.tropomi.eu/data-products/cindi-2)．

与最先进的传统MAX-DOAS仪器相比，IMPACT做得非常好，因为传统仪器采用全垂直分箱来实现最佳的信号噪声。该仪器能够每30分钟捕捉一次NO2柱的全半球快照(见图3)。

图3:cindi2活动期间平均NO2柱的半球视图和仪器视野的全景视图。

这些结果表明，IMPACT能够局部捕获NO的水平和垂直变化₂以前所未有的时间分辨率。例如，2017年夏天，Kommandor Iona研究船在阿拉伯半岛进行研究巡航时部署了该仪器，以测量中东地区的污染。

由于仪器的成像设置允许同时测量所有仰角，记录NO的垂直横截面所需的时间₂列大大减少，允许每个方向每两分钟有一个数据点。当船在移动时，这可以识别非常局部的、孤立的污染源，如阿拉伯湾的石油钻井平台。

参考文献

• 贝伦斯，L. K.等人(2018)。在AQABA舰船活动期间成像DOAS NO2测量。在奥地利维也纳举行的EGU大会上展示的海报。
• Ostendorf, m(2017)。IMPACT -一种新的地面成像DOAS仪器:发展、参与cindi2行动和首次数据分析(硕士论文)。不来梅大学，德国不来梅。从检索http://www.iup.uni-bremen.de/lamos/download/theses/2017_MSc_Ostendorf.pdf