近期，中科院环境光学与技术重点实验室谢品华研究员科研团队在重霾环境下地基多轴差分光学吸收光谱（MAX-DOAS）观测气溶胶和二氧化氮立体分布研究方面取得新进展，相关研究工作以《基于辐射传输模型模拟评估不同气溶胶条件下MAX-DOAS廓线算法反演气溶胶和痕量廓线》为题发表于期刊Atmospheric Chemistry and Physics上。
MAX-DOAS是一种地基遥感新技术，用于获取痕量气体和气溶胶的垂直分布。然而，由于重霾环境下大气辐射传输复杂，测量的信息量有限，使得MAX-DOAS廓线反演仍具有挑战性。针对高气溶胶条件尤其是中国秋冬季频发的重霾条件，MAX-DOAS技术观测痕量气体和气溶胶的适用性尚未开展系统的研究。
谢品华团队与德国马普化学所合作，基于大气辐射传输模拟评估了MAX-DOAS目前常用的两类反演算法在不同气溶胶污染条件下（尤其是重霾条件）的反演性能。一种是基于最优估计的反演算法，另一种则使用参数化方法。
首先，研究人员对反演的气溶胶廓线与输入廓线的系统偏差进行了研究。随着气溶胶光学厚度（AOD）的增加，反演廓线与真实廓线的系统偏差增大，且反演的AOD低于真实值。对于最优估计算法，可以通过优化先验廓线的协方差矩阵来提高反演值与真实值的一致性。其次，高气溶胶对二氧化氮廓线反演的影响结果表明，二氧化氮垂直柱浓度（VCD）对最优估算法有显著的影响，低二氧化氮垂直柱浓度时，最优估算法反演结果相对高估，而高二氧化氮VCD相对低估。总的来说，两种反演算法都能较好地反演近地面气溶胶消光和痕量气体浓度。该成果将为重污染条件下开展MAX-DOAS观测提供重要的依据和指导。
该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.5194/acp-21-12867-2021
同气溶胶条件（AOD）下，两种算法反演的气溶胶廓线（左）和气体廓线（右）
