从安稳光源宣布的光Io(λ,L),经过气室后,由透镜搜集光集聚进入光谱仪。由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射,导致了接纳光强削弱。在光经过距离L的光程后,接纳光I(λ,L)可以由Lambert-Beer规律来表明:

  l?0?(?j?j(?,p,T)?cj(l)??R(?,l)??M(?,l))dl]?N(?) ()

  ,I(λ,L)为经过大气的后光谱(为了简化阐明,假定其间只含有甲醛的吸收)。在大多数的DOAS体系中,回来的光被聚集到光谱仪的入射狭缝上,经光谱仪分光,光谱由勘探器记载。由于光谱仪有限的分辨率,光谱I(λ,L)的形状发生了改动,这样的一个进程的数学描绘是大气光谱I(λ,L)与光谱仪的仪器函数H进行卷积,,投影在勘探器上的光谱I*(λ,L)。在勘探器记载光谱的进程中,光谱规模被映射为n个离散的像元(D

  勘探器),用i来表记,每个像元表明从λ(i)到λ(i+1)的距离积分。这个距离可以精确的经过波长-像元映射ΓI核算得到。关于线性色散(?I:?(i)??(0)???i), 像元的光谱宽度为常数(??(i)??(i?1)??(i)??0)。像元i上的光强I(i)表明为(疏忽任何的仪器因子,如不同像元的呼应不一样),

  矢量(?k)确认了像元i-波长λ(i)的映射。参数?0的改动的物理含义为光谱

  的平移,?1的改动表明了光谱的线性拉抻和紧缩,k阶参数?k描绘了光谱的非线

  性变形。参数矢量(?k)物改动能是光谱丈量条件引起的,由于光栅光谱仪

  跟着每k温度的改动移动1/10个像元。因而,在光谱剖析中有必要对这些影响进行批改。(i)。

  DOAS技能开始是规划用来丈量大气的吸收光谱[Platt 1994],与实验室中的丈量比较,大气丈量不可能把握观测气体的肯定吸收,由于不可以移去大气来取得光强信息。

  了窄带光谱结构。在光谱剖析中只考虑?j可以去除来自瑞利和Mie散射的搅扰。

  i?Sj(i)?B(i)?R(i)?A(i)?N(i) ()

  关于每种痕量气体j, Sj是差分吸收截面,Sj(?)?ln(exp(??j(?))?H),其

  对应于气体的差分吸收截面与仪器函数H的卷积,B’(i) 为宽带吸收结构,R(i)为瑞利和Mie散射的和,A(i)代表了勘探器、光谱仪的呼应, N(i)=ln(N(λ))表明了勘探器的噪声和光子噪声的总和,份额因子aj?j?L 则是沿光程平均数

  . 典型DOAS的组成部分。平行光束穿过观测的大气团,被大气分子所吸收。(a)

  举例阐明,观测到含有甲醛的大气光谱(b) 与光谱仪仪器函数卷积后的光谱(c) 投影在PDA表面上,按PDA像元离散后的光谱,这个光谱被存储在核算

  。实际上,可丈量剖析的吸收气体数量是由它们的吸收结构强度来决议,有必要高于DOAS技能的勘探低限。一般,一条光谱可以剖分出2-10种气体成分[Platt 1994]。因而,一起得到这些气体的浓度。为了从堆叠的光谱结构中反表演不同的成分浓度,要对堆叠结