LI-7810和LI-7815成功部署在爱尔兰梅斯黑德大气观测站，监测大气CH4和CO2的本底浓度

原文以Long-Term Atmospheric Monitoring of Background CH₄ and CO₂ Using the LI-7810 and LI-7815 Trace Gas Analyzers为标题发表在 LI-COR网站上。

对大气温室气体浓度的本底监测，需要仪器符合世界气象组织/全球大气观测计划（WMO/GAW）规定的测量精准度。

LI-COR研发的新型温室气体分析仪，采用先进的光反馈-腔增强激光光谱技术（OF-CEAS），高精准度测量大气中的CH₄、CO₂和N₂O浓度（图1）。

这一系列温室气体分析仪，整机轻至10.5kg；功耗仅为22W（锂电续航8小时以上）；测量响应时间<2s；能够在零下25℃至零上45℃温度内正常工作。

图1 LI-COR研发的系列新型温室气体分析仪（CH₄/CO₂/N₂O）

这些卓越的性能特点，摆脱了传统激光气体分析仪体积庞大、沉重、高功耗、响应时间慢及无法在零下环境中使用的束缚，极大拓展了其应用场景。

2020年，LI-7810和LI-7815分析仪通过了欧洲综合碳观测系统（ICOS）标准评估。该测试由第三方专业学术机构法国国家科学研究中心气候与环境科学实验室（LSCE）承担（点击了解更多）。

另外，加利福尼亚大学斯克里普斯海洋研究所的大气研究人员，参照世界气象组织/全球大气观测计划WMO/GAW 实验室间测量兼容性目标，通过一系列实验，评估了这两款仪器的性能。

数据结果显示，LI-7810和LI-7815适用于大气CH₄和CO₂的本底浓度监测。

同年，研究者们把LI-7810和LI-7815部署在了爱尔兰的梅斯黑德大气研究站（图2），并定期向欧洲综合碳观测系统（ICOS）和世界气象组织/全球大气观测计划（WMO/GAW）网络报告数据。

图2 梅斯黑德大气研究站（Mace Head Atmospheric Research Station），位于爱尔兰西海岸，该研究站自1975年开始运行。它是全球大气高级实验网络（Advanced Global Atmospheric Gases Experiment ，简称AGAGE）中的8个全球研究站之一。来自全球的科学家们使用该实验站测量的数据，发表了大量的研究性论文。源/Researchgate

仪器部署

采样进气口位于高塔顶部，大气样品被输送到位于高塔底部室内的多个气体分析仪中进行测量（图3A）。

大气样品使用LI-7810和LI-7815连续测量，并周期性的使用标气对分析仪进行校准。气体样品通过VICI Valco多端口旋转阀实现切换（图3C），使用GCWerks软件控制。

图3 A梅斯黑德大气研究站；B LI-7810和LI-7815气体分析仪；C是气体样品测量气路和校准装置。A图由Gavin Kelly拍摄，版权所有 Colin O'Dowd，LI-COR有转载授权。

数据结果

从2020年7月至2021年1月，将LI-7810和之前部署的仪器，进行了数据对比（图4）。

图 4 LI-7810与之前部署的仪器进行了数据对比：包括A CH₄浓度、B数据差异（未去除水汽影响）和C数据比率。

对CH₄数据来说，在去除水汽影响的情况下（根据ICOS测量要求），两款仪器的测量差值约为~1ppb，约占典型CH₄本底浓度（~2000ppb）的0.05%。LI-7815和之前仪器的数据对比，差值约为~0.1ppm。

结论

LI-7810和LI-7815采集的数据，符合世界气象组织/全球大气观测计划（WMO/GAW）以及欧洲综合碳观测系统（ICOS）的观测标准，适合CH₄和CO₂大气本底浓度的长期监测。

致谢

Damien Martin, National University of Ireland, Galway, Ireland

Gerard Spain, Mace Head Research Station, Galway, Ireland

Dickon Young, University of Bristol, UK

Michael Geever, National University of Ireland, Galway, Ireland

Peter Salameh, Scripps Institution of Oceanography, La Jolla, CA, USA

Simon O’Doherty, University of Bristol, UK

参考文献

ICOS Atmospheric Thematic Centre Test Reports Report for the LI-7810, Report for the LI-7815

AGU 2019 Poster Development of Trace Methane and Trace Carbon Dioxide Analyzers - Performance Evaluation Studies, GCWerks Integration, and Results of Field Deployment, AGU Fall Meeting, 2019, Graham Leggett1, K. Minish1 , I. Begashaw1 , M. Johnson1 , A.Komissarov1 , D. Trutna1 , R. Walbridge1 ,Peter Salameh2 , Jooil Kim2 1 LI-COR Biosciences, Lincoln, Nebraska, USA, 2 Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, La Jolla, California, USA

WMO GAW Report 20th WMO/IAEA Meeting on Carbon Dioxide, Other Greenhouse Gases and Related Measurement Techniques (GGMT-2019), Jeju Island, South Korea, 2–5 September 2019, World Meteorological organization Global Atmosphere Watch