了解风对成功开展痕量气体研究的至关重要性

隶属于洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的地球系统观测小组对一些石油和天然气基础设施进行了实地考察，试图确定这些基础设施甲烷泄漏的特征。该计划还利用配备有痕量气体分析仪、超声风速计和其他气象传感器的传感器阵列，对奶牛场和其他生物源的甲烷排放进行研究。

这些传感器获得的数据帮助研究小组利用基于物理的模型去改进实地采样方法，改进的采样方法又促进模型的优化。这些工作非常助益于确定泄露气体在大气中的移动和相互作用，进而确定它们可能对环境产生的潜在影响。

LANL 地球系统观测小组的一支特遣队最近从德克萨斯州休斯顿返回，他们在那里参加了一项调查气溶胶对休斯顿地区云形成的化学和动力学影响的项目。

研究小组利用装在集装箱内的传感器阵列和安装在集装箱顶部的TriSonica^®微型三维超声风速和气象传感器来测量空气中的目标气体浓度、风向、风速、气温、气压和相对湿度。这些数据包括现场气溶胶和痕量气体测量值，与TriSonica^®微型三维超声风速和气象传感器的数据相结合，可确定气体的来源。除了集装箱阵列提供的定点测量数据外，研究小组还在一辆汽车上安装了传感器，并在休斯顿周围地区行驶，以确定炼油厂和其他来源排放的气溶胶和温室气体。

地球系统观测小组的痕量气体专家 Aaron G. Meyer 指出：“在确定石油和天然气基础设施排放的甲烷和其他碳氢化合物的特征时，痕量气体分析仪可以为我们提供空气中甲烷、乙烷和其他碳氢化合物的连续体积浓度。然而，要将排放源下风向羽流中测量得到的浓度转化为实际可量化的排放通量，风力数据与痕量气体浓度数据同样重要，因为大气动力学正在发挥作用。”

研究人员发现，排放源的下风向特征会因现有的风力条件而有很大不同。与风速较高或较低的天气相比，在风速和风向良好的情况下测量下风向排放源，痕量气体分析仪报告的浓度会有所不同。因此，在计算目标气体浓度时，无论是应用基本的大气扩散方程，还是执行更复杂的扩散建模和湍流剖面分析，风速和风向都是关键变量。

团队很快指出，风力数据不仅仅指风，应当包括风、温度和气压。气象特征是等式的关键部分。 Meyer澄清说：“在没有风力数据的情况下，仅靠痕量气体分析仪来量化风和大气流量基本上是不可能的。因此，当我们研究圣胡安盆地煤矿通风井中的甲烷含量时，从多个点进行精确的风力测量至关重要。

Meyer说：“在任何情况下，如果您的目标之一是确定排放源的位置，那么由于大气传输的原因，这种情况本质上与风向有关，因为气体或气溶胶来源的扩散与风的特性直接相关。”虽然野火产生的烟羽与井口产生的甲烷烟羽表现不同，但其基本动态是相同的，需要对风力进行精确测量。

Meyer说：“我们的实地考察总是要回归到风的特征描述上来。"这是发现潜在污染源来源并量化其规模的重要因素。所有这些都取决于准确的风力数据。