為具體實(shí)施例方法步驟中最后一次迭代計(jì)算得到的低分辨率水汽吸收截 <^0(2)曲線圖。
[0042] 圖2(i)為具體實(shí)施例方法步驟中所用光譜儀的儀器函數(shù)曲線圖。
[0043] 圖2(j)為具體實(shí)施例方法步驟中得到的低分辨率NO3K收截面曲線圖。
[0044] 圖2(k)為具體實(shí)施例方法步驟中最后一次迭代計(jì)算得到的高分辨率水汽吸收 光譜A1JU)與光譜儀儀器函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算后得到的低分辨率水汽吸收光譜曲線 圖。
[0045] 圖2 (1)為具體實(shí)施例方法步驟中最后一次迭代計(jì)算得到的高分辨率水汽吸收光 譜/=>(4曲線圖。
[0046] 圖2 (m)為具體實(shí)施例利用本發(fā)明方法步驟中最后一次迭代時(shí)對(duì)吸收系數(shù)a ( λ ) 的擬合結(jié)果曲線圖。
[0047] 圖2(η)為現(xiàn)有方法對(duì)吸收系數(shù)α (λ)的擬合結(jié)果曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 如圖1所示，本實(shí)施例一種通過扣除水汽干擾來提高IBBCEAS技術(shù)探測(cè)大氣勵(lì)3靈 敏度的方法共有10個(gè)步驟，即步驟1~步驟10。
[0049] 在步驟1中，將光學(xué)諧振腔腔體內(nèi)充入氮?dú)猓兌葹?9. 999% )，用光譜儀記錄光 學(xué)諧振腔輸出的光譜信號(hào)，得到Ic ( λ );將實(shí)際大氣抽入到光學(xué)諧振腔腔體內(nèi)，用光譜儀記 錄光學(xué)諧振腔輸出的光譜信號(hào)，得到Ι(λ)。標(biāo)定鏡片反射率曲線R(X)時(shí)，將腔體內(nèi)分別 充入純度均為99. 999%的氮?dú)夂秃?，通過比較充入氮?dú)夂秃鈺r(shí)光譜信號(hào)的差異標(biāo)定出 R( λ )，R( λ )具體通過公式⑴計(jì)算得到：
[0050]
tl)
[0051] 式中，d為光學(xué)諧振腔的長度并由米尺測(cè)量得到；&(沿和IHe( λ )由光 譜儀記錄光學(xué)諧振腔輸出的光譜信號(hào)得到；和分別為氮?dú)夂秃?的瑞利散射消光系數(shù)，通過計(jì)算兩者的瑞利散射截面與它們各自濃度的乘積后 得到，具體計(jì)算公式為：= (A) = (2)?。其中， =nHe=0.99999xl09x2.5xl0mm〇lecul e/cm3,氮?dú)獾娜鹄⑸浣孛妗?^(1)利用 <y(；l> 與λ 4·°82之間呈線性關(guān)系，并根據(jù)λ = 632. 8nm處的截面值2. 24X 10 27cm2/molecule (見 文獻(xiàn)[1] Shardanand S and Rao A D P. Absolute Rayleigh scattering cross sections of gases and freons of stratospheric interest in the visible and ultraviolet regions. NASA Technical Note (Wallops Island: Wallops Flight Center)，1977.)進(jìn)行 展開后得到，氦氣的瑞利散射截面也是利用σ^μ)與λ 4·°82之間呈線性關(guān)系，并 根據(jù) λ = 632.8nm 處的截面值 3.6X 10 29cm2/molecule(見文獻(xiàn)[l]Shardanand S and Rao A D P.Absolute Rayleigh scattering cross sections of gases and freons of stratospheric interest in the visible and ultraviolet regions. NASA Technical Note(Wallops Island:Wallops Flight Center)，1977.)進(jìn)行展開后得到D
[0052] 在步驟2中，氮?dú)庠跍y(cè)量波段內(nèi)的瑞利散射消光系數(shù)是通過計(jì)算氮?dú)馊鹄?散射截面與它的濃度的乘積后得到，與步驟1中計(jì)算氮?dú)馊鹄⑸湎庀禂?shù)的方法完全相 同。
[0053] 在步驟3中，先使用溫度傳感器和氣壓傳感器測(cè)量出腔體內(nèi)的溫度和氣壓，然后 利用國際上標(biāo)準(zhǔn)的HITRAN數(shù)據(jù)庫，并將腔體內(nèi)的溫度這個(gè)參數(shù)輸入到數(shù)據(jù)庫中，得到水汽 的吸收線強(qiáng)S(X);最后利用公式（2)并根據(jù)腔體內(nèi)氣壓和溫度對(duì)吸收線強(qiáng)S(X)進(jìn)行多 普勒展寬和壓力展寬計(jì)算得到高分辨率水汽吸收截面
[0054]
(.2:)
[0055] 式中，π為圓周率；λ。為每條吸收線的中心波長；γ為壓力展寬半寬，
;丫 D為多普勒展寬半寬，
。其中：Ρ為腔體內(nèi)的氣壓，T 為腔體內(nèi)的溫度，Pd為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1013hPa)，T。為標(biāo)準(zhǔn)溫度（273Κ)，γ。為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和標(biāo) 準(zhǔn)溫度時(shí)的壓力展寬半寬，η為指數(shù)因子，c為光速，k為玻爾茲曼常數(shù)，k = 1. 38 X 10 23 (J/ K)，M為水汽相對(duì)分子質(zhì)量，M = 18。
[0056] 在步驟4中，利用數(shù)學(xué)插值方法，將步驟1獲得的低分辨率背景光譜1。（1)、鏡片 反射率曲線R( λ )以及步驟2獲得的低分辨率氮?dú)馊鹄⑸湎庀禂?shù)ap'a)轉(zhuǎn)換成高分 辨率的04、Rhr( λ )和。插值之后，/ρμ)、Rhr( λ )和與步驟3獲 得的高分辨率水汽吸收截面具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
[0057] 在步驟5中，使用溫濕度傳感器測(cè)量腔體內(nèi)的相對(duì)濕度并假設(shè)為m%，測(cè)量溫度并 假設(shè)為n°C。首先查找飽和水汽密度表，找到溫度為n°C時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和水汽密度，假設(shè)為P。， 則腔體內(nèi)水汽密度P = PcXm%，量綱取g/cm3。接下來將水汽密度轉(zhuǎn)換成水汽的絕對(duì)濃 度％2〇，即分子數(shù)濃度，
，其中M為水汽相對(duì)分子質(zhì)量，M = 18 ;NA為阿伏伽 德羅常數(shù)，NA = 6· 02X 1023(molecule/mol)，計(jì)算出的"辦。的量綱為 molecule/cm3。
[0058] 在步驟6中，高分辨率的水汽吸收光譜/=)(4通過公式（3)計(jì)算得到：
[0059]
(3)
[0060] 式中，高分辨率水汽吸收截面由步驟3得到并帶入公式；高分辨率背景光 譜/fa)、高分辨率鏡片反射率曲線R hr (λ)和高分辨率氮?dú)馊鹄⑸湎庀禂?shù)》N?'Raya) 由步驟4得到并帶入公式。對(duì)于公式（3)中水汽絕對(duì)濃度％^的選擇分兩種情況：若是第 一次迭代計(jì)算，則用步驟5得到的水汽絕對(duì)濃度^^:帶入公式；若是后續(xù)迭代計(jì)算，則用步 驟9得到的水汽絕對(duì)濃度》'H 2O:替代帶入公式。
[0061] 在步驟7中，將步驟6得到的高分辨率水汽吸收光譜/@>α)與步驟1中所用的光 譜儀儀器函數(shù)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到低分辨率的水汽吸收光譜。光譜儀儀器函數(shù)利用 汞燈在紅光波段的某一特征輻射譜線進(jìn)行確定。
[0062] 在步驟8中，低分辨率的水汽吸收截面σΗρ(/1)通過公式（4)計(jì)算得到：
[0063]
(4)
[0064] 式中，低分辨率背景光譜1。（ λ )以及標(biāo)定出的低分辨率鏡片反射率曲線R( λ )由 步驟1得到并帶入公式；低分辨率氮?dú)馊鹄⑸湎庀禂?shù)由步驟2得到并帶入公 式；低分辨率水汽吸收光譜由步驟7得到并帶入公式。對(duì)于公式⑷中水汽絕對(duì)濃 度巧^的選擇分兩種情況：若是第一次迭代計(jì)算，則用步驟5得到的水汽絕對(duì)濃度?帶入 公式；若是后續(xù)迭代計(jì)算，則用步驟9得到的水汽絕對(duì)濃度4 2〇替代％2〇帶入公式。
[0065] 在步驟9中，先計(jì)算吸收系數(shù)α ( λ )，再擬合參考吸收截面到吸收系數(shù)α ( λ )，得 到叫的濃度《_和水汽的濃度》吸收系數(shù)α (λ)由鏡片反射率曲線R(A)、腔長d、 氮?dú)馊鹄⑸湎?lt;(兩、背景光譜1<：(λ)和大氣吸收光譜Ι(λ)決定，這些參數(shù)均是低 分辨率的，計(jì)算出的吸收系數(shù)α (λ)也是低分辨率的，α (λ)具體可用公式（5)表示：
[0066]
(5)
[0067] 式中，低分辨率的I。（ λ )、I ( λ )、標(biāo)定的R ( λ )由步驟1得到并帶入公式；低分辨 率氮?dú)馊鹄⑸湎庀禂?shù)(4由步驟2得到并帶入公式。
[0068] 由于吸收系數(shù)α (λ)由NO3和水汽的消光引起，因此α (λ)又可表示為公式 (5)中間這種形式，即等于NO3和水汽消光的疊加。以步驟8獲得的低分辨率水汽吸收截 面A l2D(A)和低分辨率的NO3吸收截面σΝ0;(A)作為參考吸收截面，采用最小二乘法同時(shí)擬 合這兩個(gè)參考吸收截面到吸收系數(shù)α (λ)，可以得到NO3的濃度和水汽的濃度 其中，低分辨率的NO3吸收截面σ Ν().μ)由文獻(xiàn)（見文獻(xiàn)[2]〇rphal，J，F(xiàn)ell〇W