Постоянный контроль за состоянием наземных спектроскопических систем обеспечивает высокую точность мониторинга газового состава атмосферы и возможность их применения для валидации спутниковых измерений и результатов расчетов численных моделей атмосферы. Средние концентрации углекислого газа (ХСО2) в силу стабильности его содержания в атмосфере могут быть использованы для оценки качества спектроскопических измерений. Из ИК спектров, измеренных фурье-спектрометром Bruker 125HR на станции Петергоф (Санкт-Петербург, Россия), определены величины ХСО2 за период 2009-2017 гг. Полная погрешность измерения общего содержания СО2 4.18±0.02 %, ее систематическая составляющая 4.16±0.02 %, случайная 0.36±0.06 %. Полученные данные сопоставлены с модельными расчетами, основанными на многолетних наблюдениях на станции Mauna Loa. Проанализированы различные схемы решения обратной задачи, проведено их сопоставление между собой, получены оценки эмпирических случайных погрешностей определения ХСО2. Для повышения точности измерений ХСО2 рекомендовано определять одновременно с атмосферными газами ошибку фазы фурье-спектрометра и наклон нулевой линии спектра, учитывающий различные континуальные источники погрешностей.
Monitoring the state of ground-based spectroscopic systems ensures high accuracy of atmospheric gas measurements and the possibility of using measurement data for validating satellite measurements and numerical models. Column-averaged carbon dioxide mixing ratios (XCO2) can be used to assess the quality of spectroscopic measurements because its content is stable in the atmosphere. We retrieved the XCO2 values from spectra measured by Fourier transform IR spectrometer Bruker 125HR (FTIR) between 2009 and 2017 at the Peterhof station (St. Petersburg, Russia). The total error of the FTIR CO2 columns retrieval is 4.18±0.02% with 0.36±0.06% and 4.16±0.02% for random and systematic errors, respectively. The data obtained are compared with model calculations based on long-term observations at the Mauna Loa station. Various schemes for the inverse problem solving are analyzed, their comparison is made among themselves, and estimates of empirical random errors in the determination of XCO2 are obtained. To improve the accuracy of XCO2 measurements, it is recommended simultaneously with the atmospheric gases measurements to determine the error of the Fourier-spectrometer phase and the slope of the zero line of the spectrum, taking into account various continuum sources of errors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.