Kooldioxide is het belangrijkste broeikasgas in de atmosfeer en de verticale concentratiegradiënt is belangrijk voor een nauwkeurig begrip en interpretatie van de opwarming van de aarde, de inversie van koolstofbronnen en -putten, de kalibratie en validatie van atmosferische transportmodellen, en teledetectiemetingen.

Conventionele hoge-precisie kooldioxide meetinstrumenten, vanwege het grote formaat, zware massa van ondersteunende systemen en hoge prijs, zijn moeilijk toe te passen op verticale observatie, dus in situ meting van kooldioxide verticale profielen binnen de grenslaag is zeldzaam.

Na jaren van inspanning, de Carbon Cycle and Climate Change Group van het Institute of Atmospheric Physics (IAP), Chinese Wetenschapsacademie, en Prof. Ning Zeng van de Universiteit van Maryland, ONS., heeft met succes een goedkoop geminiaturiseerd meetinstrument voor kooldioxide ontwikkeld op basis van niet-dispersieve infraroodtechnologie. Het kleine formaat en het lichte gewicht van het instrument maken het gemakkelijk te monteren op een sondeerapparaat voor verticale observatie van kooldioxideconcentraties (Figuur 1).

Tijdens 8-14 januari 2019, het onderzoeksteam laadde het instrument op een verticaal detectiesysteem van de vastgebonden ballon van het Sub-Center of Atmospheric Sciences, Chinees ecosysteemonderzoeksnetwerk, IAP en met succes in situ observaties uitgevoerd van de verticale verdeling van kooldioxide in de grenslaag (0-1000 m) in het zuidwestelijke deel van Shijiazhuang City, provincie Hebei, China. Dr. Yinghong Wang, een onderzoeker uit de groep van prof. Yuesi Wang, gasmonsters van verschillende hoogtes verzameld en nauwkeurig gemeten met een gaschromatograaf in het laboratorium.

Van data-analyse, het geminiaturiseerde instrument produceerde zeer consistente verticale profielresultaten van kooldioxide met die verkregen door conventionele gaschromatografieanalysatoren. "Na een week van continue observaties, we ontdekten dat de kooldioxideconcentratie in principe de neiging heeft af te nemen met toenemende hoogte en dat de verticale verdeling van de kooldioxideconcentratie in de grenslaag voornamelijk wordt beïnvloed door de stabiliteit van de grenslaag en emissiebronnen, en deze resultaten werden verder bevestigd door simulaties van atmosferische modellen, " legt de corresponderende auteur uit, Dr. Pengfei Han, van de IAP. Al deze resultaten zijn onlangs gepubliceerd in Atmosferische en oceanische wetenschapsbrieven .

Het geminiaturiseerde instrument biedt een eenvoudige en efficiënte methode voor verticale kooldioxideobservatie, wat veelbelovend is voor toepassingen en een hoge replicatiewaarde heeft. "Op basis van de steun van het National Key Research and Development Program [subsidienummer 2017YFB0504000], we hebben een observatienetwerk met hoge dichtheid opgezet in Peking, Tianjin, en Hebei-regio's door gebruik te maken van de voordelen van zo'n goedkoop en uiterst nauwkeurig instrument, en observeerde de temporele en ruimtelijke kenmerken van stedelijke koolstofdioxideveranderingen op kilometerschaal, die wetenschappelijke gegevens zal opleveren voor beleidsvorming met betrekking tot de vermindering van de koolstofemissies en de ontwikkeling van een koolstofarme economie in China, " concludeert Dr. Han.