LM以及CIA效应对TanSat 3个波段吸收光谱的影响

分析了Line Mixing(LM)以及Collision\|Induced Absorption(CIA)效应对中国全球二氧化碳监测科学实验卫星(TanSat)反演CO2所用的CO2的1.61、2.06 μm以及O2 0.76 μm 3个波段气体吸收的影响。LM效应对CO2的1.61、2.06 μm气体吸收截面的影响约2%,LM以及CIA效应对O2 0.76 μm波段的影响,在翼部达到75%,在中心区域约2%。LM效应使谱线线型变窄,使谱线中心吸收波数处吸收截面增大,翼部区域吸收截面减小。考虑LM以及CIA效应后,减小采用传统Voigt线型计算截面存在的结构性误差。分析了气体吸收截面以及LM效应随温度、气压的变化情况,LM效应在压强较大以及温度较低时对吸收截面影响较大。最后,在3个波段选择合理的气压、温度以及波数间隔,建立三维吸收截面查找表,在满足计算精度的同时节约时间,满足卫星大量观测反演的需要。     

便携式傅里叶变换红外光谱仪在大气温室气体观测中的应用进展

大气温室气体柱浓度地基遥感观测是碳监测卫星验证和校正的有效手段,目前主要依赖于昂贵且移动困难的高分辨率傅里叶变换红外光谱仪(120/125 HR).采用便携式较低光谱分辨率(0.5cm-1)傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)进行温室气体柱浓度的监测提供了一种新型的便捷手段.EM27/SUN通过自带的太阳跟踪器记录...     

激光掩星探测大气水汽的阿贝尔变换

对流层顶-平流层下区域(UTLS)的水汽分子密度对于研究全球变化、大气物质能量交换具有十分重要的意义,激光掩星技术可能是 一种探测该区域水汽的有效手段。掩星对于大气探测的核心思想源于阿贝尔(Abel)变换。GPS掩星的阿贝尔积分变换表达的是 连线的折射角与切点处折射率之间的关系,而与GPS掩星的阿贝尔积分变换不同的是,激光掩星的阿贝尔积分变换建立的是全路 径大气光学厚度与切点处大气消光系数之间的关系。从光线的程函方程出发,通过变量替换、坐标置换,从而建立起 大气光学厚度与大气消光系数之间的关系。由于光在切点处大气的消光系数和该处大气的水汽浓度成正比,因此分别在微 卫星和微卫星之间发射、接收0.935 $\mu$m掩星激光脉冲,连接两者之间的光束穿过大气层,计算积分路径上其水汽双波长 差分光学厚度,由阿贝尔积分变换反演即可获得光束路径切点处水汽浓度。随着掩星连线的上下移动,连线切点高度随着卫星 相向或背向而行而变化形成水汽浓度廓线。由于激光束发散角小,因此由激光掩星方法获得的水汽廓线高程精度高, 水汽的吸收消光可以直接得到水汽的分子密度,优于GPS掩星的相位延迟间接方法,可以更直接精确地探测大气对流层顶-平 流层下区域的水汽分子密度。此外,研究表明激光掩星方法的光谱分辨率优于太阳掩星方法的光谱分辨率。     

大气超高光谱探测仪临边辐射计算的误差分析——四种大气成分的不确定性实验

利用RFM 模式, 模拟计算了大气红外超高光谱探测仪探测的辐射传输中四种主要大气成分( CO₂、O₃、H₂O 和 N₂O ) 由于吸收线位置、强度和宽度的不确定性导致临边辐射计算的误差。在统计HITRAN2016 数据库中分子吸 收线不确定代码的基础上, 确定辐射传输计算使用不确定代码不小于3 的不确定值。不同分子吸收线的不确定性对 不同高度临边辐射影响不同, 起主导作用的不确定因子也不同。同时还模拟计算了大气红外超高光谱探测仪4 个探 测波段综合多种分子的3 个不确定因子(位移、强度、宽度) 导致的临边辐射误差, 为光谱通道选择和大气参数反演 提供了数据基础。     

使用金属球定标X波段固态天气雷达

天气雷达的定标直接影响着探测参量的准确度,因此对于雷达数据的应用是至关重要的。利用金属球对X波段固态天气雷达的反射率因子、差分反射率和径向速度同时进行标定。根据待测固态天气雷达的特点,制定了详细的定标实施方案,定标过程中选取远近两个测试点,采用3种不同类型的标准球。试验结果表明:反射率因子理论值和测试值平均相差3dB,标准球的材质对反射率因子的定标影响较小,标准球的直径对定标的有较大的影响;随着采样点数的减少不同类型的标准球对应的反射率因子存在下降的趋势,反射率因子的观测值在采样点数为256、128时分别比采样点数为512时平均降低0.12dB和0.4dB;金属球对应的差分反射率平均值为1.7dB,与理论值存在较大偏差,需要进一步分析原因;雷达观测的径向速度与通过GPS信息的计算值相差小于0.1m/s;金属球对应的反射率因子随方位角、仰角的变化可以反映雷达天线方向性图。试验为双偏振天气雷达定标提供参考。     

双通道算法与MODIS算法反演中国近海气溶胶光学特性的对比研究

利用双通道和IMAPP气溶胶反演算法处理TERRA/MODIS L1B数据得出中国近海气溶胶的光学厚度,与AERONET太阳光度计的反演结果作对比分析,验证了反演方法的可行性。同时,对各海域的反演结果及表征粒子谱宽度的Angstrom指数(α)的变化情况进行了分析,结果表明：在东海和日本以南等广阔海域,两种反演算法的结果同AERONET太阳光度计的观测结果基本一致,相关性较好;在渤海和黄海近海岸一带两者气溶胶光学厚度的反演值均偏高,其原因主要是由这些海域的二类水体的影响导致的。探讨分析了这些海域的水域特征及光学特性,为研究发展适合中国近海气溶胶特性的反演算法提供了依据。     

卫星遥感大气CO2的技术与方法进展综述

综合分析了国际上卫星遥感观测大气二氧化碳（CO²）含量的主要技术与方法,讨论了现有星载大气CO²探测器（传感器）的主要理论基础、反演方法,归纳了仪器的主要性能指标、观测方式和观测目标,分析了影响CO²遥感精度的主要因素。具体研究下列3类星载CO2探测器：① 技术相对成熟的、观测要素既包含CO²也包含其他微量气体的综合性星载被动探测仪器,例如大气红外垂直探测仪(AIRS)、大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、超高光谱红外大气探测干涉仪(IASI);② 针对大气中CO²混合比或者对流层下层CO²含量进行专门观测的星载被动探测器：极轨碳观测卫星(Orbiting Carbon Observatory,OCO)和温室气体观测卫星(Greenhouse gas Observing Satellite,GOSAT)搭载的被动红外探测器;③ ASCENDS和A\|SCOPE等国际卫星计划正在研制中的星载主动激光雷达探测器。 进一步介绍了我国在高光谱仪器研制方面具备的研究基础。最后初步分析了星载CO²探测结果的验证、资料同化方法和未来的发展趋势。     

卫星红外高光谱反演大气水汽含量

利用高光谱大气红外探测仪AIRS模拟及观测数据,发展基于主成分分析技术的多层前馈神经网络反演算法,进行大气中水汽柱总量(IWV)的反演计算、模拟及实测验证。首先,基于全球晴空大气廓线训练样本SeeBorV4.0,利用快速辐射传输模式CRTM进行了辐射传输模拟计算,得到全球高光谱分辨率模拟辐亮度;其次,利用主成分分析技术对模式模拟和AIRS实测高光谱数据进行降维、去噪及去相关处理,并采用多层前向神经网络算法反演大气水汽柱总量;最后,利用数值试验、AIRS实测L1B数据及其水汽产品,对反演算法进行了验证。通过与AIRS官方大气产品的统计分析,本算法反演均方根误差为0.387 g/cm²,最大偏差为0.82 g/cm²,空间分辨率保留了AIRS像素原分辨率(比AIRS官方大气产品高3倍)。     

秋季我国北黄海海区气溶胶光学特性的观测与分析

2007年10月份中国海洋大学的东方红2号科考船在北黄海海区进行了为期12天的秋季908航次的数据测量实验,实验中使用了日本PREDE公司生产的POM01-MKII 7波段全自动天空辐射计对该海区上空的大气进行了观测,获取了大量的气溶胶光学数据.对光学数据处理后得到了气溶胶光学厚度(AOT)、单次散射反照率(SSA)、气溶胶粒径体积谱分布.结果表明:在无云晴天的情况下,500 nm处的AOT最大值在0.36以下,870 nm的AOT值在0.15以下,有雾或阴霾情况下AOT值偏大,是无云情况下的5倍左右;从单次散射反照率来看,该海区上空在秋季气溶胶有吸收的情况,离岸近,吸收较强,离岸远,吸收较弱;从粒径体积谱分布来看,陆源聚类粒子含量的高低与气溶胶的吸收有很大的关系.     

雷电多参量快速大容量数据采集和分析系统

雷电机理的深入研究,不仅需要对闪电放电瞬间的电场数据的快速而又精确的记录,相应地对采集卡硬件和记录软件提出了更高的要求;而且需要改变单站观测的不足,从而有了建立雷电综合探测网络的要求.利用Visual C 和加拿大Gage公司的高性能采集卡CompuScope 8224,实现多参量大容量(达到128MB)的数据采集和分析显示系统;将计算机科学中的Java JDK 6u1,Eclipse 3.2,Tomcat 5.0等开发语言和应用平台应用到雷电探测领域,开发了闪电观测数据的自动传输和控制系统.