利用紅外高光譜數(shù)據(jù)反演大氣參數(shù)廓線的方法和應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2020-12-25 19:30
大氣溫度、濕度是氣象預(yù)報的主要參數(shù),利用大氣紅外高光譜數(shù)據(jù)反演獲得的大氣溫濕度等參數(shù)信息,對光學(xué)工程中定量評估大氣傳輸和提高天氣預(yù)測能力有重要的意義。對流層是地球大氣最稠密的一部分,基本上所有的天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層內(nèi)。機載紅外光譜資料為對流層和低平流層的氣象觀測提供了獨特的平臺。本文主要圍繞搭載在ER-2飛機上的高光譜分辨率紅外干涉儀（HIS）觀測的高分辨率大氣光譜數(shù)據(jù),開展了以下幾個方面的研究工作:1.通過比較模擬計算和實測的高光譜觀測數(shù)據(jù),研究了三種輻射傳輸模式的計算精度。對比利用LBLRTM、MODTRAN、CART三種輻射傳輸模型,模擬計算地基AERI、機載HIS、星載AIRS三種儀器的大氣紅外輻射觀測值,結(jié)果表明對于超高分辨率紅外探測儀器AERI和HIS,LBLRTM模擬光譜的能力明顯優(yōu)于MODTRAN、CART,對于中高分辨率紅外探測儀器AIRS,LBLRTM、MODTRAN、CART的模擬精度相當(dāng);并進行了有云情況下云紅外輻射特性的模擬計算。2.分別使用有限差分法和解析法計算機載平臺溫度、水汽雅克比�；贚BLRTM輻射傳輸模型,利用有限差分法和解析方法分別計算機載平臺...
【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：122 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１三種不同探測方式的幾何特征（ａ）天底觀測模式；??（ｂ）掩星觀測模式；（ｃ＞臨邊觀測模式??３??
它是云、霧、雪的根源。在一定的溫度下，隨著水汽含量的増加，它可以達??到飽和狀態(tài)，如果進一步增加即達到過飽和狀態(tài)，再凝結(jié)形成云。水汽的時空分??布特征變化劇烈［４５］。圖２．１給出了２０１８年１２月水汽柱含量（單位為的全??球分布圖，數(shù)據(jù)來源于ＥＣＭＷＦ再分析數(shù)據(jù)。從圖中我們看出水汽含量與緯度有??顯著關(guān)系。??二氧化碳是均勻混合氣體，其體積混合比在０４０ｋｍ范圍內(nèi)幾乎保持一致，??由于工業(yè)化進程的加速，二氧化碳的體積混合比從１８００年的２８０ｐｐｍ增加到２０１８??年的４０５ｐｐｍ，增加了約４５％，有學(xué)者認(rèn)為ＣＣｈ是導(dǎo)致全球天氣變暖的原因，因此??Ｃ〇２通量的監(jiān)測和溫室氣體源匯機制成為了研究的熱點［４６１??甲烷是地面產(chǎn)生的均勻混合氣體，主要產(chǎn)生于缺氧的環(huán)境，如濕地、沼澤、??稻田等，反芻動物也是一種釋放源。煤燃燒、天然氣和石油工業(yè)是主要的人為釋??放源。自１９世紀(jì)的工業(yè)革命后，甲烷含量也持續(xù)增加，體積混合比從１８００年的??０．８ｐｐｍ增加到２０１１年的１．８ｐｐｍ
帶（ｋ２基頻帶）和／ｌ＞１２（ｘｍ轉(zhuǎn)動帶，其次較強的是１．３８叫、１．８７叫和２．７ｎｍ帶，??０．９４（ａｍ、和３．２｜ｉｍ還有弱吸收帶，可見光部分還有０．７２、０．８１ｎｍ很弱的??吸收帶。??（２）Ｃ０２：在紅外區(qū)的４＞和１５叫處，Ｃ〇２有兩個強的吸收帶，２．７叫有??較強的吸收帶，１．４、１．６、２．０、４．８、５．２、９．４和１０．４叩１處有一系列弱吸收帶。??（３）０３：?０３紅外最強的吸收帶處在９＿６叫，在４．７和１４．１ｎｍ處也有較強的吸??收，在紅外波段還有一系列非常弱的吸收帶（如３．３、３．６、５．７、９．〇ｎｍ）。??（４）ＣＨ４：?ＣＨ４是一個球形陀螺分子，紅外３．３１ｐｍ的ｖ３帶和７．６６ｎｍ的ｖ４帶是??較強的吸收帶，在１．６７？３．８５ｎｍ之間有一系列弱的吸收帶。??（５）ＣＯ：?ＣＯ在４．６７叫處有強的吸收，在２．３５、１＿５７、１．１９叫處有非常弱的??吸收。??（６）Ｎ２０：?Ｎ２０?在?４．５?和?７．８ｎｍ?處有強的吸收，在?３．９、４．０６、８．６、１７．〇ｎｍ?處??有一系列吸收帶。??（７）痕量氣體（ＮＯ、Ｎ〇２、ＮＨ３、Ｓ〇２）：在紅外２－１４ｎｍ波段有吸收帶，因其含??量甚微，對大氣吸收很少，一般整層大氣的吸收都小于ｌ°／ｃ??３００??，?１???１?■?１???１???１???
【參考文獻】：
期刊論文
[1]FY-4A星GIIRS大氣溫度廓線反演模擬試驗研究[J]. 鮑艷松,汪自軍,陳強,周愛明,董瑤海,閔錦忠. 上海航天. 2017(04)
[2]甲烷濃度變化的有效輻射強迫及其對氣候的影響[J]. 謝冰,張華,楊冬冬. 氣候變化研究進展. 2017(01)
[3]L曲線方法在地基紅外高光譜反演溫度廓線中的應(yīng)用[J]. 黃威,劉磊,高太長,李書磊,胡帥. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(11)
[4]風(fēng)云三號衛(wèi)星紅外高光譜探測技術(shù)及潛在應(yīng)用[J]. 漆成莉,顧明劍,胡秀清,吳春強. 氣象科技進展. 2016(01)
[5]紅外高光譜資料AIRS反演晴空條件下大氣氧化亞氮廓線[J]. 馬鵬飛,陳良富,厲青,陶明輝,王子峰,張瑩,王中挺,周春艷. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(06)
[6]大氣CO2濃度衛(wèi)星遙感進展[J]. 陳良富,張瑩,鄒銘敏,徐謙,李令軍,李小英,陶金花. 遙感學(xué)報. 2015(01)
[7]機載微波輻射計大氣溫濕廓線反演性能分析[J]. 譚泉,姚志剛,趙增亮,韓志剛,孫學(xué)金. 氣象水文海洋儀器. 2014(03)
[8]衛(wèi)星紅外高光譜反演大氣水汽含量[J]. 張升蘭,劉海磊,鄧小波,閔文彬. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2014(04)
[9]利用紅外高光譜資料CrIS反演大氣溫濕廓線的模擬研究[J]. 馬鵬飛,陳良富,陶金花,蘇林,陶明輝,王子峰,鄒銘敏,張瑩. 光譜學(xué)與光譜分析. 2014(07)
[10]通用大氣輻射傳輸軟件(CART)及其應(yīng)用[J]. 魏合理,陳秀紅,戴聰明. 紅外與激光工程. 2012(12)
博士論文
[1]衛(wèi)星紅外超光譜資料及其在云檢測、晴空訂正和大氣廓線反演方面的應(yīng)用[D]. 官莉.南京信息工程大學(xué) 2005
碩士論文
[1]利用SCIAMACHY/ENVISAT資料開展中國區(qū)域NO2反演研究[D]. 齊瑾.中國氣象科學(xué)研究院 2007
本文編號：2938258
【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：122 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１．１三種不同探測方式的幾何特征（ａ）天底觀測模式；??（ｂ）掩星觀測模式；（ｃ＞臨邊觀測模式??３??
它是云、霧、雪的根源。在一定的溫度下，隨著水汽含量的増加，它可以達??到飽和狀態(tài)，如果進一步增加即達到過飽和狀態(tài)，再凝結(jié)形成云。水汽的時空分??布特征變化劇烈［４５］。圖２．１給出了２０１８年１２月水汽柱含量（單位為的全??球分布圖，數(shù)據(jù)來源于ＥＣＭＷＦ再分析數(shù)據(jù)。從圖中我們看出水汽含量與緯度有??顯著關(guān)系。??二氧化碳是均勻混合氣體，其體積混合比在０４０ｋｍ范圍內(nèi)幾乎保持一致，??由于工業(yè)化進程的加速，二氧化碳的體積混合比從１８００年的２８０ｐｐｍ增加到２０１８??年的４０５ｐｐｍ，增加了約４５％，有學(xué)者認(rèn)為ＣＣｈ是導(dǎo)致全球天氣變暖的原因，因此??Ｃ〇２通量的監(jiān)測和溫室氣體源匯機制成為了研究的熱點［４６１??甲烷是地面產(chǎn)生的均勻混合氣體，主要產(chǎn)生于缺氧的環(huán)境，如濕地、沼澤、??稻田等，反芻動物也是一種釋放源。煤燃燒、天然氣和石油工業(yè)是主要的人為釋??放源。自１９世紀(jì)的工業(yè)革命后，甲烷含量也持續(xù)增加，體積混合比從１８００年的??０．８ｐｐｍ增加到２０１１年的１．８ｐｐｍ
帶（ｋ２基頻帶）和／ｌ＞１２（ｘｍ轉(zhuǎn)動帶，其次較強的是１．３８叫、１．８７叫和２．７ｎｍ帶，??０．９４（ａｍ、和３．２｜ｉｍ還有弱吸收帶，可見光部分還有０．７２、０．８１ｎｍ很弱的??吸收帶。??（２）Ｃ０２：在紅外區(qū)的４＞和１５叫處，Ｃ〇２有兩個強的吸收帶，２．７叫有??較強的吸收帶，１．４、１．６、２．０、４．８、５．２、９．４和１０．４叩１處有一系列弱吸收帶。??（３）０３：?０３紅外最強的吸收帶處在９＿６叫，在４．７和１４．１ｎｍ處也有較強的吸??收，在紅外波段還有一系列非常弱的吸收帶（如３．３、３．６、５．７、９．〇ｎｍ）。??（４）ＣＨ４：?ＣＨ４是一個球形陀螺分子，紅外３．３１ｐｍ的ｖ３帶和７．６６ｎｍ的ｖ４帶是??較強的吸收帶，在１．６７？３．８５ｎｍ之間有一系列弱的吸收帶。??（５）ＣＯ：?ＣＯ在４．６７叫處有強的吸收，在２．３５、１＿５７、１．１９叫處有非常弱的??吸收。??（６）Ｎ２０：?Ｎ２０?在?４．５?和?７．８ｎｍ?處有強的吸收，在?３．９、４．０６、８．６、１７．〇ｎｍ?處??有一系列吸收帶。??（７）痕量氣體（ＮＯ、Ｎ〇２、ＮＨ３、Ｓ〇２）：在紅外２－１４ｎｍ波段有吸收帶，因其含??量甚微，對大氣吸收很少，一般整層大氣的吸收都小于ｌ°／ｃ??３００??，?１???１?■?１???１???１???
【參考文獻】：
期刊論文
[1]FY-4A星GIIRS大氣溫度廓線反演模擬試驗研究[J]. 鮑艷松,汪自軍,陳強,周愛明,董瑤海,閔錦忠. 上海航天. 2017(04)
[2]甲烷濃度變化的有效輻射強迫及其對氣候的影響[J]. 謝冰,張華,楊冬冬. 氣候變化研究進展. 2017(01)
[3]L曲線方法在地基紅外高光譜反演溫度廓線中的應(yīng)用[J]. 黃威,劉磊,高太長,李書磊,胡帥. 光譜學(xué)與光譜分析. 2016(11)
[4]風(fēng)云三號衛(wèi)星紅外高光譜探測技術(shù)及潛在應(yīng)用[J]. 漆成莉,顧明劍,胡秀清,吳春強. 氣象科技進展. 2016(01)
[5]紅外高光譜資料AIRS反演晴空條件下大氣氧化亞氮廓線[J]. 馬鵬飛,陳良富,厲青,陶明輝,王子峰,張瑩,王中挺,周春艷. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(06)
[6]大氣CO2濃度衛(wèi)星遙感進展[J]. 陳良富,張瑩,鄒銘敏,徐謙,李令軍,李小英,陶金花. 遙感學(xué)報. 2015(01)
[7]機載微波輻射計大氣溫濕廓線反演性能分析[J]. 譚泉,姚志剛,趙增亮,韓志剛,孫學(xué)金. 氣象水文海洋儀器. 2014(03)
[8]衛(wèi)星紅外高光譜反演大氣水汽含量[J]. 張升蘭,劉海磊,鄧小波,閔文彬. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2014(04)
[9]利用紅外高光譜資料CrIS反演大氣溫濕廓線的模擬研究[J]. 馬鵬飛,陳良富,陶金花,蘇林,陶明輝,王子峰,鄒銘敏,張瑩. 光譜學(xué)與光譜分析. 2014(07)
[10]通用大氣輻射傳輸軟件(CART)及其應(yīng)用[J]. 魏合理,陳秀紅,戴聰明. 紅外與激光工程. 2012(12)
博士論文
[1]衛(wèi)星紅外超光譜資料及其在云檢測、晴空訂正和大氣廓線反演方面的應(yīng)用[D]. 官莉.南京信息工程大學(xué) 2005
碩士論文
[1]利用SCIAMACHY/ENVISAT資料開展中國區(qū)域NO2反演研究[D]. 齊瑾.中國氣象科學(xué)研究院 2007
本文編號：2938258
本文鏈接：http://www.lk138.cn/projectlw/qxxlw/2938258.html
最近更新
教材專著
