国产GPSO_3与芬兰Vaisala臭氧探空仪的比对试验.doc

 PL A T EAU M E T EO ROL O GY 文章编号 : 100020534 (2004) 0320394206 国产 GPSO3 与芬兰 Va isala 臭氧 探空仪的比对试验 宣越健1 , 马舒庆2 , 3 , 陈洪滨1 , 王庚辰1 , 孔琴心1 , 琼2 , 万小伟1 赵 ( 1 . 中国科学院 大气物理研究所中层大气研究部 , 北京 100029 ; 2 . 北京市气象局 南苑观象台 , 北京 100076 ; 3 . 中国气象局 大气探测综合试验基地 , 北京 100076) 摘 要 : 臭氧探空仪是一种主要而又直接的探测大气臭氧垂直分布的技术手段 。为了了解国产 GPSO3 臭氧探空仪的测量精度 、灵敏度和可靠性 , 我们开展了与芬兰 Vaisala ECC 臭氧探空仪的系列平行比对 试验 , 包括实验室臭氧传感器比对测试 , 室外地面臭氧传感器比对测试 , 低压环境下进气柱塞泵 ( 效) 比对测试和臭氧探空施放比对试验 。测试结果分析表明 , 国产 GPSO3 臭氧探空仪的主要指标性能与国 际通用的 Vaisala 臭氧探空仪的相当 。 关键词 : 臭氧探空仪 ; 比对试验 ; 测量 中图分类号 : P412 . 293 文献标识码 : A “GPSO3 臭氧探空系统”, 2001 年 3 月至今一直进 行每周 1～2 次气球探空试验和考核 。 臭氧传感器是“GPSO3 臭氧探空系统”中的关 键部分 。我们采用的是单池电化学臭氧传感器 ( 测 量原理见文献 1 , 2 ) , 化学反应池中加 2/ 3 高度的 1 %碘化钾 ( KI) 溶液 , 阴极用铂金网 , 阳极采用碳 压片 。在传感器的结构 、电路和电池选用方面采取 了一些新的技术措施 , 彻底解决了抗电磁干扰 、反 应弱电流信号放大和反应池保温等问题 。为了了解 该型臭氧传感器的测量精度 、灵敏度和可靠性 , 我 们开展了与芬兰 Vaisala 电化学池 ( ECC) 臭氧探空 仪的 系 列 平 行 比 对 试 验 , 这 是 因 为 芬 兰 Vaisala ECC 臭氧探空仪技术相对成熟 , 测量结果比较可 1 引言 大气臭氧层是地球生物免受强太阳紫外辐射伤 害的保护伞 。为了弄清臭氧层变化的机制 , 预测其 变化趋势及制定更加科学有力的保护措施 , 我们不 仅需要深入的理论分析和数值模式研究 , 而且需要 开展持之以恒的大气臭氧层的监测工作 。业务大气 臭氧探空是目前获取 0～35 km 高度范围内大气臭 氧垂直分布资料最为直接有效的技术手段 , 是卫星 遥感和地基激光遥感监测验证所必需的 。 欧洲 、美国 、加拿大和日本等国家及地区开展 大气臭氧探空业务工作已有二十多年的历史 , 为了 解臭氧层在过去一二十年中的变化特征提供了第一 手资料 。随着地球环境保护及气象探测业务工作拓 展的需要 , 我国的大气臭氧探空工作也提到了议事 日程上来 。在此需求牵引下 , 中国科学院大气物理 研究所中层大气与遥感研究部 、江西省气象科学研 究所与中国气象局大气探测试验基地三方合作攻 关 , 于 2001 年初成功地研制了新型数字化的国产 靠3 , 4 , 在目前大气臭氧测量国际台站 、科学试验 及臭氧垂直探测比对中得到比较广泛的使用5 ～7 。 两种臭氧探空仪的平行比对试验包括 : ( 1) 实验室 臭氧反应池比对测试 ; ( 2) 室外地面臭氧传感器比 对测试 ; (3) 低压环境下进气柱塞泵 ( 效) 比对测试 ; (4) 臭氧探空施放比对试验 。本文介绍这些比对试 验的方案 、测试和分析结果 。 收稿日期 : 2003203224 基金项目 : 中国科学院知识创新工程重要方向性项目 ( KZCX3 SW217) ; 国家自然科学基金项目 ( ; 中国气象局监网司大气臭氧 探空试验 ; 中国科学院大气物理研究所仪器设备项目共同资助 表 1 两种臭氧传感器的灵敏度比值( GPSO3 / Va isala) Ta ble 1 Ratio of the t wo ozone sensor sensitivity ( GPSO3 to Va isala) 2 地面室内和室外比对 2 . 1 实验室臭氧传感器比对测试 本项比对测试的目的是检验国产臭氧传感器与 目前国际通用的 Vaisala 大气臭氧传感器在灵敏度 和响应时间上的一致性 。测试方法及步骤是 : 分别 准备 GPSO3 大气臭氧探空仪和 Vaisala ECC 大气臭 氧探空仪各 6 套 (国产 GPSO3 实为 20 套) , 从中随 机各选出 2 套并进行配对用做实验室比对 ;