| 基于O2大气带及近红外大气带气辉的临近空间温度廓线联合反演 |
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| 引用本文： | 武魁军, 王治华, 王道琦, 宿家瑞, 于光保, 李发泉, 何微微. 2024. 基于O2大气带及近红外大气带气辉的临近空间温度廓线联合反演. 地球物理学报, 67(9): 3265-3276, doi: 10.6038/cjg2024R0805 |
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| 作者姓名： | 武魁军 王治华 王道琦 宿家瑞 于光保 李发泉 何微微 |
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| 作者单位： | 1. 烟台大学物理与电子信息学院, 山东烟台 264005;; 2. 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 武汉 430071 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目(62305283, 41975039, 41704178), 山东省高校青年创新技术项目(2021KJ008), 山东省自然科学基金项目(ZR2021QD088), 烟台大学研究生科研创新基金项目(GGIFYTU2313)资助 |
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| 摘 要： | 
临近空间大气温度廓线信息对于支撑临近空间开发与利用具有重要的学术意义和工程价值.基于O2分子气辉光谱理论及大气辐射传输机理提出了利用O2大气带及近红外大气带气辉光谱信号联合反演临近空间温度廓线的方法.利用"剥洋葱"算法, 处理扫描成像吸收光谱仪(SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY, SCIAMACHY)在临边观测模式下测量得到的O2(a1Δg)波段和O2(b1∑g+)波段的气辉辐射光谱信号, 采用最优化算法分别反演得到了50~110 km以及80~130 km的温度廓线信息, 并通过与宽带辐射大气测量仪(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry, SABER)、大气化学实验傅里叶变换光谱仪(Atmospheric Chemistry Experiment Fourier transform spectrometer, ACE-FTS)、迈克尔逊被动大气探测干涉仪(Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding, MIPAS)等遥感卫星的温度产品数据对比, 验证了O2(a1Δg)波段和O2(b1∑g+)波段气辉反演温度的可靠性与合理性.
研究结果表明, 利用O2大气带及近红外大气带气辉联合反演温度可以有效覆盖中间层-低热层的临近空间区域(50~130 km); O2(a1Δg)及O2(b1∑g+)波段气辉光谱在80~100 km高度范围内存在交叠区域, 温度反演结果的相关系数优于99.9%;自吸收效应与大气散射, 以及光谱污染及信噪比降低分别是导致50以下及130 km以上区域温度反演结果出现偏差的主要原因.
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| 关 键 词： | 温度反演 卫星遥感 气辉辐射 临边观测 剥洋葱算法 最优化算法 |
| 收稿时间： | 2023-11-27 |
| 修稿时间： | 2024-02-28 |
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