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太阳直射辐射光谱,根据温室气体在短波红外波段存在明显吸收线的原理,利用非线性最小二乘算法PROFFIT和GGG反演柱气体平均干空气摩尔分数X_gas。通过高精度反演算法反演后得到的数据具有较高精度和高稳定度,具备进行科学应用的条件。EM27/SUN在国际上的科学应用主要总结为3类：烟羽成分浓度测量、卫星验证以及城市尺度源汇估算。重点讨论了EM27/SUN相比于其他观测手段的优势及带来的创新性结果。展望了未来EM27/SUN可以用于国内外各种特殊点的气体羽流分析、卫星数据验证和城市源汇分析工作,还可以用于不同TCCON站点的传递定标。     

短波红外CO_2反演辐射传输模式综述

高精度的辐射传输计算是保证短波红外卫星遥感反演CO2精度的重要因素之一。地球大气散射辐射一般是偏振的,传统的标量辐射传输模式计算精度无法满足需求;特别是针对美国OCO-2(Orbiting Carbon Observatory-2)、中国TanSat(全球二氧化碳监测科学实验卫星)等跟踪主平面仪器,矢量的辐射传输模式更为必要。在二氧化碳监测卫星的目标模式下,卫星观测角度变化较大,平行平面大气假设不再适用,需要采用伪球面近似以提高精度。本文对适用短波红外CO2反演的辐射传输模式进行总结。首先介绍了基于不同辐射传输方程数值解法的多种辐射传输模式发展概况。针对CO2反演对权重函数的需求,线性化模式可以提供解析权重函数和更为稳定高效的计算方案。接着,简要总结各种线性化矢量辐射传输模式,并进一步分析比较几种CO2反演中常用矢量模式的异同。最后,讨论CO2高精度反演对模式速度的需求和加速优化计算的必要性,对辐射传输加速算法研究现状进行总结。     

利用GOME-2卫星数据反演对流层臭氧

基于GOME-2level 1B数据利用最优估计反演算法获得了GOME-2臭氧廓线产品,分析了GOME-2对流层臭氧反演产品的误差和信息量等特征,并对比验证了紫外光谱仪GOME-2与热红外光谱仪TES反演的对流层臭氧柱总量及其敏感性。结果表明:GOME-2对流层臭氧柱总量反演随机误差在10%以内;GOME-2相对TES的对流层臭氧柱总量偏小5%~20%;晴空下GOME-2对流层臭氧反演的敏感性随高度增加而上升,接近TES的敏感性垂直分布;在有云条件下,GOME-2和TES的云下部分信号都被屏蔽,在云顶之上GOME-2臭氧反演敏感性明显高于热红外仪器TES。     

应用MIPAS/ENVISAT卫星遥感资料研究平流层爆发性增温过程中大气化学成分变化特征

2002年12月~2003年1月北半球高纬地区平流层发生了一次爆发性增温过程（SSW）,使该地区的动力、热力场和大气化学成分的分布发生剧烈变化。选取了搭载在欧洲环境探测卫星ENVISAT上的对地遥感观测仪器麦克耳逊干涉被动大气探测仪（MIPAS）的观测数据,首先利用臭氧探空资料和再分析气象资料对MIPAS观测的臭氧和温度廓线资料进行了对比验证;其次使用该资料对此次SSW过程进行了研究。对比结果显示,MIPAS资料与NCEP和臭氧探空资料都有较好的一致性。在这次平流层爆发性增温事件中,增温过程随时间向下传播影响到平流层下层。N₂O和CH₄的水平和垂直浓度分布与位涡反映的极涡始终都有很好的一致性。O₃和H₂O的浓度分布也受到极涡的限制,O₃体积混合比随增温而增大,有极涡外的O₃进入极涡。NO₂并未受到极涡分布的严格限制,在极区维持低浓度区。HNO₃浓度场在极区显示为极大值,但并不与极涡对应。