为了提高CO2探测仪的在轨辐射定标精度, 建立了在轨辐射校正原理, 并对关键环节漫反射板的制备、BRDF定标和应用进行了系统的研究。根据CO2探测仪的工作原理与系统组成, 介绍了星上定标设备和在轨辐射定标策略, 确定了漫反射板的制备方法和优化工艺参数, 制定了以标准灯和标准探测器为传递链路的漫反射板BRDF的精确定标方法。对漫反射板基准BRDF、角度修正因子和半球反射率进行了测试, 对其实验室定标精度进行了分析, 并通过在轨初期的应用结果予以验证。发射前的定标结果表明, 漫反射板在760 nm、1 610 nm和2 060 nm 3个波段的定标精度均优于3%。在轨初期的测试结果表明CO2探测仪1 610 nm波段在轨绝对辐射定标精度优于5%。CO2探测仪漫反射板的定标结果满足仪器辐射定标对漫反射板定标的精度要求。

为了完成碳卫星高光谱CO2探测仪的发射前光谱定标，建立了光谱定标系统，并对定标系统设计、所采用的自动化数据采集和数据处理算法等进行了研究。根据CO2探测仪的探测原理介绍了载荷的光谱性能要求，描述了定标系统的设计与所采用的仪器设备，说明了采用自动化数据采集、旋转积分球、功率校正与暗背景校正等改进的定标方法。最后，介绍了光谱定标的数据处理方法。发射前定标结果表明: 载荷三个波段的ILS能量集中度分别大于0.80，0.81和0.78; FWHM分别为0.039 2~0.042 4 nm，0.123~0.128 nm和0.157~0.168 nm; 光谱采样率区间分别为2.12~2.95、1.97~2.27和1.92~2.26。对发射后实测太阳夫朗禾费光谱进行了评估，结果表明:中心波长偏差小于0.0013，0.058和0.065 nm。CO2探测仪整体的光谱性能指标能够达到系统设计要求。

在应用需求的拉动和高光谱技术发展的驱动下, 利用被动式星载近红外高分辨率光谱仪探测大气CO2分子柱含量已成为一个相当活跃的研究领域。本文介绍了卫星遥感CO2在科学和社会发展方面的基本需求, 分析了被动遥感CO2的优势和不足; 对国际上最新的以美国OCO-2(2014年7月发射)和日本GOSAT(2009年1月发射)为代表的专项CO2遥感任务进行了综述, 包括仪器指标、观测模式和定标模式等方面; 着重对OCO-2定标精度需求和多种在轨定标方式进行了阐述; 从应用和数据处理角度, 简要比较了光栅和傅里叶干涉探测技术探测CO2的主要特点; 最后对定量反演原理进行了概述, 并对这一领域的未来发展进行了展望。

在中国新一代气象卫星风云三号搭载的遥感器中, 不同遥感器设有相近的通道.针对扫描辐射计(VIRR)第 四通道(波段范围10.3～11.3μm)和中分辨率光谱成像仪(MERSI)第五通道(中心波长11.25μm), 应用精确的逐 线辐射传输模式(LBLRTM)模拟计算了红外波段8～14μm大气顶向外出射的光谱辐射率, 大气廓线采用ECMWF 再分析产生的具有代表性的全球52条大气廓线数据集.结合上述两个通道的光谱响应函数, 计算了卫星接收到的 大气顶出射辐射, 从理论上分析了两个通道观测亮温之间的关系.应用2008年9月青海湖辐射校正场FY-3实际观 测数据, 检验了两个通道的关系.比较结果表明:LBLRTM模拟计算得到的MERSI和VIRR两个红外窗区通道的亮 温有较好的一致性和线性关系, MERSI稍低于VIRR, 偏差随温度的升高而线性增加.实际观测数据受诸多因素的 影响, 通道对比结果与理论模拟有一定的差异, VIRR观测亮温低于MERSI.结合MODIS的观测数据, 分别与两个 通道的观测结果进行了对比, 确认了VIRR可能较低地估计了温度, MERSI与MODIS的符合程度在温度探测的绝 对精度范围之内.该研究结果有助于评价MERSI和VIRR两个红外相似通道观测结果的异同性.