意大利MAX-DOAS测量网络的建立：用于空气质量研究及卫星数据验证 Elisa Castelli, Paolo Pettinari, Enzo Papandrea, Andrè Achilli, Massimo Valeri, Alessandro Bracci, Ferdinando Pasqualini, Luca Di Liberto, Francesco Cairo

《Remote Sensing》：Set-up of an Italian MAX-DOAS Measurement Network for Air-Quality Studies and Satellite Validation Elisa Castelli, Paolo Pettinari, Enzo Papandrea, Andrè Achilli, Massimo Valeri, Alessandro Bracci, Ferdinando Pasqualini, Luca Di Liberto and Francesco Cairo

意大利半岛通过部署MAX-DOAS系统监测NO2等气体柱浓度并与TROPOMI卫星数据对比，发现地面观测存在负偏差（-13%至-44%），验证了地面网络性能一致性，为卫星任务提供关键数据支撑。

　　

摘要

意大利半岛通过卫星和地面测量数据显示是一个污染热点地区。近年来，在波河谷和罗马周边地区安装了基于地面的MAX-DOAS商业系统，用于监测大气中的NO₂柱浓度，并验证同时获取的卫星数据（例如TROPOMI数据）的准确性。其中三台仪器分别位于波河谷的圣彼得罗卡波菲乌梅（博洛尼亚）、博洛尼亚市以及奇莫内山（摩德纳），另一台位于托尔韦尔加塔（罗马）。所选系统是Aryx公司的SkySpec-2D设备。所有记录的光谱数据均保存为FRM4DOAS格式，并使用QDOAS软件进行处理，以获得NO₂、O₄及其他微量气体的斜柱浓度（SCD）。MAX-DOAS系统收集的SCD数据随后通过DEAP代码进行分析，以获取大气中的NO₂分布廓线及气溶胶消光特性；而天顶方向的SCD数据则用于计算NO₂总柱浓度。在波河谷开展了一项专门的研究活动，比较了该网络中各仪器的测量性能与荷兰CINDI-3项目所使用的仪器性能。比较结果显示，所有仪器的测量结果具有可比性。作为成果示例，本文展示了2024年9月至2025年8月期间NO₂大气柱浓度的数据及其与TROPOMI数据的对比结果，凸显了该网络在空气质量研究和卫星数据验证方面的潜力。鉴于意大利位于复杂的地中海污染区域，这些数据对卫星数据验证工作具有重要意义，尤其是在即将实施的Copernicus Sentinel-4、Sentinel-5以及Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring（CO2M）任务中。研究发现，与SkySpec-2D相比，TROPOMI在NO₂测量结果上存在负偏差，偏差范围从圣彼得罗卡波菲乌梅的?13%到博洛尼亚的?25%，再到罗马托尔韦尔加塔的?44%。TROPOMI与奇莫内山SkySpec-2D测得的NO₂总柱浓度数据之间的一致性总体较好，TROPOMI的测量结果略高15%。