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Aerodyne 痕量氣體通量觀測系統

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—同時用于渦度系統和自動土壤氣體通量箱系統
激光痕量氣體監測儀基于中紅外量子級聯激光TILDAS技術監測大氣中的痕量氣體，可實現高時間分辨率（高達10 Hz）的實時氣體分子測量。采用直接光譜吸收技術，并結合系統內的多反腔(Astigmatic Multipass Absorption Cells)所提供的長達76m的光程，檢測限遠遠高于同類產品，檢測限達ppt級。
每秒可執行10次獨立測量，適用于生態系統渦度（Eddy Covariance）測量。

單激光痕量氣體監測儀：測量NO，N2O，NO2，NH3，CO，CO2，CH4，C2H6，COS，HCHO，O3等，同時檢測水汽。
例如：N2O、CH4和水汽；N2O、CO 和水汽；N2O、CO2?和水汽；?CO、CO2、N2O、水汽。
雙激光痕量氣體監測儀：同時測量多種氣體，如NO，N2O，NO2，NH3，HONO，HNO3，CO，CH4，C2H4，HCHO，CHOOH，SO2，COS，O3，HOOH等。根據不同的監測環境和要求，可選擇增強的靈敏度或增強的時間響應。
l?絕對痕量氣體濃度測量，無需校準氣體。
l?快速響應
l?不受其它氣體或水汽的干擾
l?無人值守操作
l?可在野外測量和也可部署在移動平臺上
l?雙激光器允許同時測量更多的種類。
l?光程長度為76米或?210米
l?燃燒監測和表征
l?用于源/匯表征的CH4和N2O的同位素監測。
l?渦度相關測量
l?快速響應羽流研究
l?空氣質量監測
l?船舶、卡車和飛機平臺的移動測量
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產品還包括：
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l?雙激光CO2?13C、18O同位素監測儀
l?雙激光CO2?二元同位素（clumped isotope of CO2）監測儀
l?N2O和NO的雙激光監測儀。?適用于土壤排放
l?HONO監測儀- HONO是污染環境中重要的大氣物種，
在土壤科學中可能很重要。
l?HCHO監測儀。?甲醛是污染環境中重要的大氣物種.
l?CH4和N2O同位素監測。?這些都是困難的測量。?
只有經驗豐富的團隊才能取得成功。
l?N2O, CO, CO2, CH4, C2H6?and H2O雙激光監測儀.
l?N2O, CO, CO2, CH4, COS and H2O雙激光監測儀.
l?NO和NO2或NO和臭氧的雙激光監測儀.


特點優勢：
1、響應速度快
渦度協方差技術用于測量大氣和生物圈之間的氣體分子通量。在大多數情況下，客戶需要能夠每秒進行10次獨立測量的儀器。對于將氣體進樣到光室（optical cell）中的儀器，這要求氣體流速足夠快以在0.1秒內更換光室內的氣體，并且在該速度下進行光譜測量。?Aerodyne在提供這種能力方面幾乎是獨一無二的，測量速度遠高于同類產品。
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2、極高的測量精度
N2O監測儀：10s 采用10ppt，是其它儀器的1/10; 其它儀器1s采用100ppt，而Aerodyne 采用30ppt，只傳輸15ppt。
3、極高的靈敏度

優異的測量精度可以保持在0.1秒到100秒之間。 附圖顯示了N2O監測儀結合土壤氣體通量自動箱可以實現極高的靈敏度，測到了非常小的N2O通量。 在未施肥的草地上，自動箱關閉后N2O的上升速率為3ppt / sec。即使在5分鐘內，上升速率也可以精確確定。 每秒采集一個數據點。 該上升速率對應于小通量：8ugN2O-N / m 2 /小時或0.08nmoles / m 2?/ s。??我們估計最小可檢測的通量約為0.1ug N2O-N / m2?/h或0.001?nmoles/m2/s。?
相似的結果見Savage et al.[Savage, K., R. Phillips, and E. Davidson. "High temporal frequency measurements of greenhouse gas emissions from soils." Biogeosciences 11.10 (2014): 2709.]
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4、靈活的采樣系統
激光痕量氣體監測儀的高精度非常適用于渦度協方差通量觀測和土壤自動箱通量觀測。
可實現一個獨特的功能：當風況良好時測量渦度通量，當風非常弱時測量土壤自動箱通量。 還提供其它各種自動化采樣系統。
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應用文獻：
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1、NATURE ?Vol 534, 30 June, 2016
溫帶森林光合和日間呼吸的季節性
Seasonality of temperate forest photosynthesis and?daytime respiration[2]
R. Wehr1, J. W. Munger2, J. B. McManus3, D. D. Nelson3, M. S. Zahniser3, E. A. Davidson4, S. C. Wofsy2 & S. R. Saleska1。其中同位素通量觀測中采用的是Aerodyne CO2?Isotope Monitor二氧化碳同位素監測儀,
2、來自NATURE (www.nature.com/scientificreports) 上的科學報告
忽視日變化導致陸地一氧化二氮排放的不確定性
Neglecting diurnal variations?leads to uncertainties in?terrestrial?nitrous oxide emissions[3]
Narasinha J. Shurpali1, üllar Rannik2, Simo Jokinen1, Saara Lind1, Christina Biasi1,
Ivan Mammarella2, Olli Peltola2, Mari Pihlatie2,3, Niina Hyv?nen1, Mari R?ty4,
Sami Haapanala2, Mark Zahniser5, Perttu Virkaj?rvi4, Timo Vesala2,6,7 & Pertti J. Martikainen1
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3、意大利北部泥漿擴散期間通過渦流協方差對氨揮發動力學的測量研究
Dynamics of ammonia volatilisation measured by eddy covariance during slurry spreading in north Italy （Agriculture, Ecosystems and Environment 219 (2016) 1–13）
Rossana Monica Ferraraa, Marco Carozzib,*, Paul Di Tommasic, David D. Nelsond, Gerardo Fratinie, Teresa Bertolinif, Vincenzo Magliuloc, Marco Acutisg, Gianfranco Rana
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4、使用量子級聯激光光譜儀（QCLS）對COS，CO2，CO和H2O進行連續且高精度大氣濃度的測量
Continuous and high-precision atmospheric concentration measurements of COS, CO2, CO and H2O using a quantum cascade laser spectrometer (QCLS) （Atmos. Meas. Tech., 9, 5293–5314, 2016）
Linda M. J. Kooijmans1, Nelly A. M. Uitslag1, Mark S. Zahniser2, David D. Nelson2, Stephen A. Montzka3, and?Huilin Chen1,4
羰基硫（COS）是總初級生產量的有效示蹤劑，因為其可以被植物吸收，類似于CO2的吸收方式。為了探索和驗證這種新型示蹤劑的應用，我們進行了對COS和CO2的連續且高精度的原位測量。在這項研究中，采用Aerodyne量子級聯激光光譜儀（QCLS）與空腔衰蕩光譜儀,我們總結了對COS、CO2和CO測量的不同貢獻值。
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5、集約化經營恢復后草地的溫室氣體（CO2，CH4和N2O）收支研究
Greenhouse gas budget (CO2, CH4 and N2O) of intensively managed grassland following restoration（Global Change Biology (2014) 20, 1913–1928, doi: 10.1111/gcb.12518）
LUTZ MERBOLD1, WERNER EUGSTER1 , JACQUELINE STIEGER1 , MARK ZAHNISER2 ,DAVID NELSON2 and NINA BUCHMANN1
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6、生態系統-大氣CO2交換的同位素組成的長期性渦度協方差測量研究
Long-term eddy covariance measurements of the isotopic composition of the ecosystem–atmosphere exchange of CO2 in a temperate forest（Agricultural and Forest Meteorology 181 (2013) 69–84）
R. Wehra,b,?, J.W. Mungerb, D.D. Nelsonc, J.B. McManusc, M.S. Zahniserc,S.C. Wofsyb, S.R. Saleskaa,??
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7、采用基于QCL的渦度協方差法及推理模型測量泥炭地表面 - 大氣的氨交換研究
Surface–atmosphere exchange of ammonia over peatland using QCL-based eddy-covariance measurements and inferential modeling（Atmos. Chem. Phys., 16, 11283–11299, 2016）
Undine Z?ll1,*, Christian Brümmer1, Frederik Schrader1, Christof Ammann2, Andreas Ibrom3,?Christophe R. Flechard4, David D. Nelson5, Mark Zahniser5, and Werner L. Kutsch6
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8、快速響應氣體分析儀在野外條件下進行一氧化二氮通量測量的比較研究
Intercomparison?of?fast response commercial gas analysers for nitrous oxide flux measurements under field conditions（Biogeosciences, 12, 415–432, 2015）
ü. Rannik1, S. Haapanala1, N. J. Shurpali2, I. Mammarella1, S. Lind2, N. Hyv?nen2, O. Peltola1, M. Zahniser3,?P. J. Martikainen2, and T. Vesala1
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9、北美生長旺季碳總收入高峰以中西部為最高
Peak growing season gross uptake of carbon in?North America is largest in the Midwest USA
PUBLISHED ONLINE: 1 MAY 2017 | DOI: 10.1038/NCLIMATE3272
TimothyW. Hilton1*, Mary E. Whelan1,2, Andrew Zumkehr1, Sarika Kulkarni3?, Joseph A. Berry2,?Ian T. Baker4, Stephen A. Montzka5, Colm Sweeney5, Benjamin R. Miller5 and J. Elliott Campbell1
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10、跟蹤固碳

Tracing carbon fixation
NATURE CLIMATE CHANGE | VOL 7 | JUNE 2017
Alexander Knohl and Matthias Cuntz
地表模型在模擬陸地碳循環方面表現出很大的差異。 示蹤羰基硫化物的大氣觀測允許選擇最實際的模型。
右圖所示，兩個NOAA監測點（WBI和CAR）的大氣COS濃度分布和不同過程的COS降水。通過NOAA監測點的空中觀測，對來自陸地和大氣運輸模式估算出的COS濃度的大氣剖面進行了對比。各自流程的數據為COS縮減模型的支撐。較大的降幅出現在光合速率較高的地區，而小幅度下降則表明光合速率低的地區。
11、基于閉路量子級聯激光光譜儀的渦度協方差法對亞熱帶蔬菜田氮氧化物通量測量的適用性研究
Applicability of an eddy covariance system based on a close-path quantum?cascade laser spectrometer for measuring nitrous oxide fluxes from subtropical?vegetable fields
Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2016 ?
http://dx.doi.org/10.1080/16742834.2016.1211468
WANG Donga,b, WANG Kaia, Eugenio DIAZ-PINESc, ZHENG Xunhuaa and Klaus BUTTERBACH-BAHLc
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12、用于自動箱測量系統
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13、測量蒸滲系統的痕量氣體
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14、車載、機載、輪船等各種環境測量痕量氣體
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本文參考文獻：
[1]?ü. Rannik，S. Haapanala，et al."?Intercomparison of fast response commercial gas analysers for?nitrous oxide flux measurements under field conditions." Biogeosciences, 12, 415–432, 2015
[2]?R. Wehr1, J. W. Munger2, et al. "Seasonality of temperate forest photosynthesis and?daytime respiration"?NATURE Vol 534, 30 June, 2016
[3]?Narasinha J. Shurpali1,et al."?Neglecting diurnal variations?leads to uncertainties in?terrestrial?nitrous oxide emissions"?Scientific Reports 6:25739 ?DOI: 10.1038/srep25739
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