从大气辐射传输模型正演和反演两个角度,探究CO₂观测时地表高程的敏感性。SRTM地表高程数据表明,在北京附近的平原地区,卫星指向不准导致的地表高程均值的误差较小,在偏移量为0.1~10.0 km的情况下,误差极大值约为10 m;而在北京附近山区以及平原与山区交界区内,地表高程均值的误差较大,误差极大值分别为713.98,515.61 m。CO₂反演结果表明:高程值每变化100 m,CO₂柱浓度偏差为3.29×10 ^-6;在大气CO₂高精度反演中,地表高程偏差是一个关键因素。

高分五号卫星同时搭载了温室气体探测仪(GMI)和大气多角度偏振探测仪,两者在云检测方面各有优势,但是均存在局限。提出了一种基于两者数据的协同云筛选新算法以提高温室气体反演中的云筛选效率。利用该算法检测了全球16 d在轨实测数据中的77581个GMI观测点,筛选出晴空观测点9508个,占比为12.26%。利用融合后的中分辨率成像光谱仪云掩模和卷云反射率数据集,验证了该算法进行云检测的正确率,得到陆地上和海洋上的云检测正确率分别为92.93%和81.91%。

基于全球植被的荧光分布,利用GOSAT数据,同步反演了光子光程概率分布密度函数因子和755 nm处的荧光强度,将反演结果与TCCON站点的结果进行了对比。结果表明:对于受植物叶绿素荧光影响较大的Park Falls(45.9°N,90.3°W)站点附近的GOSAT数据,考虑荧光影响前后的二氧化碳(CO₂)反演结果的最大偏差为1.6×10 ^-6;对于受荧光影响稍小的Sodankyla(67.4°N,26.6°E)站点附近的GOSAT数据,最大偏差为0.8×10 ^-6,散射校正荧光影响可以使平均误差缩小到0.1×10 ^-6左右。

针对植物叶绿素荧光(fluorescence)对CO₂反演精度影响重视不足的问题,调研了全球植被荧光分布,模拟分析了荧光对大气CO₂柱平均干空气体积混合比(XCO₂)的影响。模拟计算表明,当忽略荧光的影响时,在极端情况下XCO₂的反演误差可达15×10 ^-6;但是在全物理反演方法中同步反演0.755 μm处的荧光时,可把反演误差校正到0.5×10 ^-6以内。用TCCON (The Total Carbon Column Observing Network)站点Park Falls附近的GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite)夏季的数据进行反演,发现同步反演荧光可以把误差从6×10 ^-6校正到2×10 ^-6以内。上述实验结果表明,在高精度需求情况下,植物叶绿素荧光是一个不可忽略的因素。

大气散射效应作为CO2反演的主要误差源, 严重影响了大气CO2卫星测量的反演精度。 氧气在大气中含量稳定, 大气CO2反演方法中常利用氧气的这一特性进行散射校正, 其中典型的有光子概率密度函数（PPDF）方法。 然而, O2 A吸收带的光辐射中存在的植物叶绿素荧光会在不同程度上影响PPDF因子的反演, 进而限制了CO2反演精度。 由于植被荧光信号较弱, 在以往CO2反演中没有引起足够重视。 在调研全球植被荧光分布的基础上, 模拟分析了荧光对大气CO2柱含量（XCO2）的影响。 模拟计算无气溶胶条件下, 以及气溶胶和地表反照率两者综合条件下荧光的影响, 结果显示, 当不考虑气溶胶的影响, 荧光强度从0.1增加到1.8（mW·m-2·sr-1·nm-1）, 会给CO2的反演结果造成0.1~2 (10-6)的偏差; 考虑气溶胶与地表反射率的影响时, 会给CO2的反演结果造成(0.1~3)×10-6的偏差。 此研究表明, 对于具有高精度需求的CO2反演, 植物叶绿素荧光是一个不可忽略的影响因素。

二氧化碳(CO2)卫星遥感中,大气环境因素是影响反演精度的重要原因,目前反演条件通常限制在气溶胶光学厚度小于0.3的情况。 我国大气气溶胶高值情况较为普遍,对大气条件的较高要求将严重影响我国CO2卫星遥感数据的应用能力。 针对这种情况,利用主成分分析法对中国京津地区高气溶胶光学厚度的大气CO2进行反演,得到的CO2柱浓度与2013年、 2014年GOSAT-Level2产品进行对比分析,均方根误差分别为0.65%和0.46%,相关性分别为0.77和0.93。

为了研究气候变化, 需要实现遥感卫星对二氧化碳(CO2)的高精度测量。气溶胶和透射率较高的薄卷云的散射是影响大气中CO2反演精度的主要环境因素。结合主成分分析(PCA)的统计方法和光程概率分布的密度函数(PPDF)方法, 利用PCA方法得到大气CO2反演的先验值, 避免了因偏差过大而导致的运算结果无法接近真值; 基于3层PPDF模型, 解决了薄卷云和气溶胶散射引起的光子路径变化而导致的吸收谱线变化的问题。结果表明, PCA方法和PPDF方法联合反演的反演精度得到明显提高; 对2013年塔克拉玛干沙漠GOSAT数据的反演结果进行分析, 采用单一的PPDF方法得到的反演结果的方差为3.5, 两种方法相结合得到的反演结果的方差为1.4, 优于日本国立环境研究所(NIES)提供的反演方差(1.6)。

本文主要报告了本研究小组自八十年代末至今应用SERS效应对电极/非水溶液界面现象进行研究的一些结果.研究电极从具有强SERS效应的金、银、铜等贵金属,拓宽至铁、镍、铂等过渡金属.借助非水体系SERS的特殊性,我们主要开展了非水体系中溶剂的界面特性、溶质的表面吸附及表面化学反应如C1分子在铂族金属表面的解离反应等研究.此外,对作为非水体系中无法彻底去除的水分子的表面吸附模型也进行了较详细的研究.

将金纳米粒子组装在用3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(APES)修饰的普通玻片上,再分别用偶联分子对巯基苯胺、1,4-二巯基苯在该基底上再次组装金纳米粒子,结果表明用对巯基苯胺作为组装的偶联分子得到双层金纳米粒子结构,对巯基苯胺的表面增强拉曼光谱信号得到增强,而用1,4-二巯基苯作为组装的偶联分子得到单层金纳米粒子结构.

采用高灵敏度的表面增强拉曼光谱(SERS)技术,以具有强SERS信号的金纳米粒子标记抗体,以此SERS标记免疫金溶胶为探针,结合扫描电镜技术,研究免疫球蛋白羊抗小鼠IgG分子与银基底的相互作用.我们发现,羊抗小鼠IgG分子可直接与银基底通过疏水作用或形成Ag-S键而牢固结合.为消除这种非特性吸附,本文以小牛血清白蛋白(BSA)封闭银基底,取得了较好的效果.