大氣水同位素HDO激光外差光譜探測技術研究

劉笑海，薛正躍，李竣，王貴師，劉錕，高曉明，談圖

（1 中國科學院合肥物質科學研究院 安徽光學精密機械研究所，合肥 230031）

（2 中國科學技術大學，合肥 230026）

0 引言

大氣中水汽是地球氣候系統的重要組成部分，參與了從地表到高層大氣的多種大氣活動，在地球系統物質、能量傳輸及演化的過程中起著至關重要的作用［1］。水汽是大氣中最重要的溫室氣體，在自然條件下，它可以在氣、液、固三態之間變化，導致其在大氣中含量變化劇烈。隨著全球氣候變暖的加劇，大氣中水汽含量也會增加，從而形成正反饋，加速變暖［2］。大部分水汽分布在對流層中，平流層空氣中水汽含量非常低，兩者相差近四個數量級［3］。

要科學認知大氣水汽的源匯問題，首先要解決如何獲取水汽信息的問題。同位素示蹤是開展大氣循環研究的重要方法，因此，如能獲取大氣水汽同位素信息，就可以很好地解決水汽源匯的科學問題。EHHALT D H 等利用飛機采集的水汽數據校正了其1974年測量的對流層水汽HDO 濃度，并得到其垂直廓線分布［4］。ZADVORNYKH I V 等基于GOAST-2 衛星數據通過最優估計算法反演得到大氣水汽中HDO同位素相對含量的垂直廓線［5］。水汽的分布受多種因素（如：地表地理環境、緯度、溫度等）影響，在不同的地點、不同的時間水汽的濃度變化很大［6］。這就要求測量儀器在保證性能的技術上必須具有小型化、輕便化等特點。近年來在國際上迅速發展的激光外差光譜技術可以在非常小的儀器體積下快速獲取太陽光透過大氣后的大氣分子高分辨率吸收光譜?！?br>