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SBA-5 CO2傳感器參與Utah State University大氣混合研究項目

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冷空氣幾乎每天晚上都會(huì )在山谷底部積聚。持久冷空氣池( Persistent cold air pools, PCAPs)在冬季非常常見(jiàn)，尤其是在積雪覆蓋的情況下。通常我們認為，PCAPs與周?chē)髿庵g的交互混勻是非常小的。

美國猶他州州立大學(xué)Plants、Soils & Climate研究組正準備更好的量化Cache山谷這一獨特地理的大氣混合情況。美國猶他州Cache山谷方圓800平方公里，北部與Wellsville山脈接壤。這個(gè)封閉的山谷是研究大氣混合的理想之選。

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該研究組開(kāi)發(fā)了一個(gè)多海拔的氣象站網(wǎng)絡(luò )‎‎，精確測量不同海拔位置的微小氣溫變化、空氣運動(dòng)；同時(shí)搭載PP SYSTEMS公司生產(chǎn)的經(jīng)濟型SBA-5紅外氣體分析儀來(lái)測量大氣CO‎2。因為可以準確地估計封閉山谷中冬季二氧化碳排放的來(lái)源和位置，該研究組使用二氧化碳作為示蹤氣體來(lái)研究大氣混合。

最初部署使用的5個(gè)開(kāi)放式路徑傳感器(Vaisala, GMP343)具有顯著(zhù)的溫度敏感性，這嚴重影響了對二氧化碳重循環(huán)的檢測。因此，該研究組開(kāi)始重新測試一種低成本經(jīng)濟型的封閉式路徑SBA-5二氧化碳傳感器（PP SYSTEMS）。

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精密度 Precision

SBA-5具有自動(dòng)調零/跨度(automated zero/span)功能，以及垂直二氧化碳剖面測量技術(shù)。通過(guò)在50小時(shí)內以1hz的頻率從壓縮空氣罐中取樣空氣，測試了6個(gè)SBA-5的精度。

實(shí)驗室測試顯示了SBA-5極優(yōu)的性能。如下圖所示，Allan方差分析顯示，SBA-5精度為0.2~0.4 ppm，平均時(shí)間10s~1h，因此說(shuō)明每隔1h進(jìn)行自動(dòng)調零/跨度為**方案。

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調零/跨度穩定性 Zero/span stability

6個(gè)SBA-5傳感器在實(shí)驗室中運行54天，在調零氣、壓縮空氣和外部空氣之間循環(huán)測定。在自動(dòng)調零/跨度功能優(yōu)化后，調零/跨度偏差0.14ppm，標準差0.35ppm。

Confirm span after setting

• Bias: 0.14 (ppm)

• Standard deviation: 0.35 (ppm)

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結論

美國PP SYSTEMS公司SBA-5型CO2傳感器具有非常穩定的跨度。它的零點(diǎn)漂移可以通過(guò)每小時(shí)的自動(dòng)零點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其低成本使得整個(gè)系統的部件成本可以與開(kāi)徑CO2傳感器相媲美，同時(shí)可以實(shí)現自動(dòng)零/跨度且適應于在不同海拔高度的精確測量。

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該研究組初期數據表明，PCAPs持續期間大氣混合情況比通常認為的要多。
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