准确测量温室气体的浓度及其在地-气之间的交换量对于建立气候模型和预测气候变化等至关重要。采用非色散红外技术的气体分析仪被广泛应用于相关研究中。在一般观测中，气体分析仪通常安装在一个固定的气象观测塔上，然而为了研究水体生态系统及拓展观测覆盖率，越来越多的观测设备被安装在移动的观测平台，比如船舶、浮标等。观测平台的运动对被测气体浓度的影响是一项严峻的技术挑战。虽然有不少经验公式可用于数据校正，但由于缺乏对传感器相关机制的深入理解，其适用性仍受限。

Miller等（2010）总结了运动导致观测误差的潜在原因：光路弯曲、光学斩波器转速的惯性变化、检测器背景环境变化、红外光源灯丝的弯曲等。红外检测器通常固定在一个充满惰性气体的密封腔室内，为提升气体浓度的测量精度，传感器元器件被冷却至-40℃。热力分层导致气体密度出现梯度，并在重力场的存在下形成对流。在本研究中，我们假设受重力驱动的自由对流引起检测器温度的变化，检测器温度变化则导致了运动相关的测量偏差。因此当检测器方向变化时，其重力场也会发生相应变化，导致腔室内出现不同的气体循环模式

气体分析仪空间位置的变化导致其腔室内温度分布的差异

方法

为了验证假设，Campbell Scientific研发了一个闭路式红外气体分析仪（EC155P），其检测器位于真空环境压力，腔室内部气压小于2E^-9托尔。不仅可以防止重力相关的对流循环出现，还最大限度地减少对流热交换，从而实现更精准的温度控制，消除温度分布对检测器方位的依赖。同时还使用了一个标准EC155检测器作为对比参照。两台设备固定在在一个20 x 12 x 6 m浮标上，使用系在浮标顶部栏杆上的绳索控制其运动，用来测试和描述仪器对运动的敏感性。

为对比EC155和EC155P的性能，我们建立了一个运动诱导误差（MIE）指标，即运动状况下和静止状况下测量CO₂的比值。当MIE=1时，表示测量结果与运动没有相关性。

结论

与传统气体分析仪（气体分析仪腔室为惰性填充气体）相比，EC155P（气体分析仪腔室为真空环境）可将平台运动导致的CO₂测量误差降低3.6至10.4倍，且CO₂的测量误差不随着平台运动振幅的增加而增加。

平台运动对气体分析仪测量结果的影响