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準確測量溫室氣體的濃度及其在地-氣之間的交換量對于建立氣候模型和預測氣候變化等至關重要。采用非色散紅外技術的氣體分析儀被廣泛應用于相關研究中。在一般觀測中，氣體分析儀通常安裝在一個固定的氣象觀測塔上，然而為了研究水體生態系統及拓展觀測覆蓋率，越來越多的觀測設備被安裝在移動的觀測平臺，比如船舶、浮標等。觀測平臺的運動對被測氣體濃度的影響是一項嚴峻的技術挑戰。雖然有不少經驗公式可用于數據校正，但由于缺乏對傳感器相關機制的深入理解，其適用性仍受限。

Miller等（2010）總結了運動導致觀測誤差的潛在原因：光路彎曲、光學斬波器轉速的慣性變化、檢測器背景環境變化、紅外光源燈絲的彎曲等。紅外檢測器通常固定在一個充滿惰性氣體的密封腔室內，為提升氣體濃度的測量精度，傳感器元器件被冷卻至-40℃。熱力分層導致氣體密度出現梯度，并在重力場的存在下形成對流。在本研究中，我們假設受重力驅動的自由對流引起檢測器溫度的變化，檢測器溫度變化則導致了運動相關的測量偏差。因此當檢測器方向變化時，其重力場也會發生相應變化，導致腔室內出現不同的氣體循環模式

氣體分析儀空間位置的變化導致其腔室內溫度分布的差異

方法

為了驗證假設，Campbell Scientific研發了一個閉路式紅外氣體分析儀（EC155P），其檢測器位于真空環境壓力，腔室內部氣壓小于2E^-9托爾。不僅可以防止重力相關的對流循環出現，還最大限度地減少對流熱交換，從而實現更精準的溫度控制，消除溫度分布對檢測器方位的依賴。同時還使用了一個標準EC155檢測器作為對比參照。兩臺設備固定在在一個20 x 12 x 6 m浮標上，使用系在浮標頂部欄桿上的繩索控制其運動，用來測試和描述儀器對運動的敏感性。

為對比EC155和EC155P的性能，我們建立了一個運動誘導誤差（MIE）指標，即運動狀況下和靜止狀況下測量CO₂的比值。當MIE=1時，表示測量結果與運動沒有相關性。

結論

與傳統氣體分析儀（氣體分析儀腔室為惰性填充氣體）相比，EC155P（氣體分析儀腔室為真空環境）可將平臺運動導致的CO₂測量誤差降低3.6至10.4倍，且CO₂的測量誤差不隨著平臺運動振幅的增加而增加。

平臺運動對氣體分析儀測量結果的影響