項目背景

甲烷 (CH₄) 這種強溫室氣體的大氣濃度近年來一直在快速上升，自 2020 年以來增長率創(chuàng)歷史新高。甲烷在大氣中的壽命約為 10 年，而二氧化碳 (CO₂) 的壽命為 100 年，甲烷的溫室效應是二氧化碳的25倍，主要來源包括農業(yè)、化石燃料開采和廢棄物處理等。這些特點使得減少甲烷排放成為短期減少人為全球變暖的優(yōu)先目標，精準測量大氣中甲烷的濃度對于研究其環(huán)境影響和制定減排政策具有重要意義。

本測試旨在對比HealthyPhoton公司生產的HT8600大氣甲烷激光開路分析儀與另一款成熟的商用甲烷分析儀的性能。通過對比兩款儀器在農田中甲烷排放的通量和濃度的測量結果，評估其在精準性、靈敏度和穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)。

測試方法

測試在濟南的一片農田中進行，該區(qū)域為典型的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，能夠真實反映農業(yè)活動對大氣甲烷濃度的影響。具體步驟包括：

1. 在農田不同位置設置測試點，安裝兩款儀器。

2. 在2024年7月7日至7月9日期間進行多次測量，記錄數(shù)據(jù)。

3. 分析數(shù)據(jù)，比較儀器的靈敏度、準確性和穩(wěn)定性。

測試表現(xiàn)

濃度/EC通量對比

1. 甲烷濃度 (CH₄ Concentration)：中間部分顯示了兩臺儀器的甲烷濃度測量值，單位是ppbv。從圖中可以看出，兩臺儀器的測量結果非常接近，但在某些時段會有略微差異。

2. 湍流通量 (EC Flux)：底部顯示了兩臺儀器測量的湍流通量（μmol⁺¹s^-1m^-2）的變化情況。兩臺儀器的測量值整體趨勢一致，但在某些時段有較大的差異，尤其是在高通量時段。

原始通量與校正后通量對比

表明HT8600和商業(yè)甲烷分析儀在測量甲烷濃度和湍流通量時具有較高的一致性，但也顯示了在不同條件下可能存在的一些差異。

X軸是經(jīng)過校正的商業(yè)分析儀的湍流通量（單位：μmol⁺¹s^-1m^-2），Y軸是HT8600的原始湍流通量數(shù)據(jù)（單位：μmol⁺¹s^-1m^-2）。圖中的點基本上沿著Y=1.09X的回歸直線分布，R2值為0.9868，表示兩者之間的相關性非常高。

表明HT8600的原始通量與經(jīng)過WPL校正的商業(yè)分析儀測量值具有很高的線性相關性和一致性，HT8600的性能得到了很好的驗證，且數(shù)據(jù)處理過程更容易、由矯正過程造成的可能的誤差更小。

共譜密度對比

圖中的Y軸是標準化的共譜密度，X軸是標準化頻率。三種測量方式的共譜密度在大部分頻率范圍內都非常一致，符合經(jīng)典湍流譜理論（-4/3斜率線）。

表明HT8600在不同頻率下的共譜密度表現(xiàn)與商業(yè)分析儀和基準溫度的共譜密度表現(xiàn)非常接近，表明HT8600在動態(tài)響應和頻率分辨率方面具有良好的性能。

測試小結

HT8600與市面上較為成熟的商業(yè)甲烷分析儀在測量甲烷濃度和湍流通量時具有較高的一致性，且在動態(tài)響應和頻率分辨率方面具有良好的性能。

這兩款儀器都展現(xiàn)了較高的測量精度和穩(wěn)定性，為環(huán)境監(jiān)測和科學研究提供了可靠的技術支持，為大氣甲烷監(jiān)測的理想選擇。

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