超光谱大气参数反演若干问题研究

• 作 者: 胡振华
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 大气辐射传输 空间外差光谱 二氧化碳 红外光谱 模拟仿真

温室气体对气候变化有着重要的影响,了解与研究大气中温室气体的状态及变化规律,具有重要的意义。高分辨吸收光谱测量是获取全球或区域性大气参数信息的主要技术之一,而反演方法则是连接观测系统与大气参数信息的桥梁。　　
本文围绕空间外差光谱(SHS),开展高分辨率大气参数反演方法若干问题的研究,为空间外差光谱仪探测系统研究提供信息处理和设计参考。论文工作的主要成果和创新性如下:　　
(1)细致研究了大气辐射传输方程的诸多参数,完成了大气参数正演计算模型的主要部分一高分辨率大气透过率软件的编写,该软件可以计算任意高度的大气透过率,是大气参数反演的基础。　　
(2)根据空间外差光谱仪观测的需要,基于AER公司的高分辨率太阳数据,编写了高分辨率太阳光谱计算软件辅助程序,并通过模拟仿真计算,研究了太阳光谱对高分辨率吸收光谱反演大气CO2浓度的影响,研究结果表明,太阳光谱分辨率对超分辨光谱反演目标气体浓度非常重要,虽然反演浓度的偏差与观测分辨率没有明显的线性变化规律,但有趋势:观测分辨率的降低对太阳光谱分辨率的要求也降低。　　
(3)利用高分辨率大气辐射传输软件FASCODE,进行了红外吸收光谱反演CO2浓度的敏感性研究。研究结果表明,红外1.57μm波段适合空间外差光谱仪的探测,模拟结果可以为反演CO2浓度的方法和空间外差光谱仪器的设计提供参考。　　
(4)建立了可控温度的温室气体的浓度标定吸收池实验装置,实验测量了气体吸收池内的温度分布情况,并进行了吸收强度及温度不均匀性的数值仿真模拟计算,结果表明,该实验装置可以满足SHS光谱仪对于温室气体浓度标定的需要。