大气与环境光学学报
2011, 6(3): 1
期刊基本信息
创刊：
2006年 • 双月刊
名称：
大气与环境光学学报
英文：
Journal of Atmospheric and Environmental Optics
主管单位：
中国科学院
主办单位：
中国科学院安徽光学精密机械研究所
出版单位：
科学出版社
主编：
刘文清
ISSN：
1673-6141
刊号：
CN 34-1298/O4
电话：
86-551-5591563
邮箱：
地址：
安徽省合肥市1125信箱
邮编：
230031
定价：
60元/期
大气与环境光学学报 第6卷 第3期
植物生化组分的定量遥感研究不仅在生态系统、全球变化、碳、氮循环等科学研究方面具有重要意义,而且在指导农 业生产、监测农作物长势和估产、分析农田水肥 状况以及植被精细分类和森林火灾预警等诸多方面也具有重要意义。在对国内外相关工作对比分析的基础上,总结 了植物生化组分定量遥感研究的发展过程。从经验 分析方法、半经验分析方法、物理模型方法三个方面,综述了现阶段植被生化组分的反演方法及进展,重点阐述了 各方法的优势与局限,并根据当前卫星遥感的发展 趋势指出了植被生化组分反演的发展前景。
生化组分 反演方法 经验分析 半经验 物理模型 biochemistry compositions inversion methods experience analytical methods semi-empirical analytical methods physical model 在大气-海洋系统中如果不考虑气溶胶垂直分布将给离水反射率的反演带来一定的误差,进而影响水色遥感 的精度。利用辐射传输模型模拟了气溶胶垂直分布对大气层顶(TOA)反射函数的影响,结果表明:当不能正确 考虑气溶胶垂直分布特性时, TOA反射函数将会产生10%甚至30%的误差;气溶胶吸收性越强、光学厚度 越大,所产生的的相对误差()也就越大;气溶胶吸收性越强, 受相对方位角的影响 也越大;当气溶胶具有强吸收性时,其分布高度越低, 越大。
气溶胶 垂直分布 大气顶 反射函数 吸收 aerosol vertical distribution top of the atmosphere reflectance absorption 为掌握轨控推进器尾焰的吸收特性,研究了尾焰对太阳红外辐射的吸收问题。在贴体坐标系下,运用有限体积法,建立 了尾焰对太阳红外辐射的吸收模型。经过求解,获得受到尾焰吸收后、在尾焰边界处的太阳光谱辐射亮度。比较吸 收前和吸收后太阳的光谱辐射亮度,发现:当喷口距离等于0.483 m时,在波数1700 cm、 2155 cm、2175 cm、2375 cm、3700 cm和3750 cm处,尾焰的吸收率 接近于1。此结果对于全面掌握轨控推进器尾焰的吸收特性具有重要的借鉴意义。
尾焰 吸收 太阳辐射 有限体积法 辐射亮度 plume absorption the solar radiation finite volume method radiative luminance 气溶胶辐射强迫效应的正负在很大程度上取决于其复折射指数虚部的大小。运用干涉光谱和Mie散射理论,分别在相同粒径粒子和不同粒径粒子两种情况下, 推导出了干涉光谱和气溶胶复折射指数之间的关系式,初步建立了干涉光谱方法测量气溶胶复折射指数的理论模型,并对探测限进行了讨论。研究表明: 干涉光谱方法测量气溶胶的复折射指数在理论上是可行的。
气溶胶 复折射指数 干涉光谱 aerosols complex refractive index interferometric spectrometer 由于大气中气溶胶和湍流的存在,致使图像质量退化,依据退化的物理过程,建立了基于大气调制传递函 数(modulation transfer function, )的退化模型,从而进行图像复原。首先,利用图像拍摄时刻湍流和 气溶胶的相关大气参数,估算出粗略的大气;其次,采用一种指数调节曲线的方法,指数因子通过迭 代递归的方法确定,并以复原图像平均梯度最大为截止条件,从而得到更加精准的曲线；最后,给出 了实验结果,并对其进行定量评价,结果表明复原后的图像在视觉效果和定量指标上都有很大提高。
图像复原 调制传递函数 湍流 气溶胶 image restoration modulation transfer function turbulence aerosol 大孔径闪烁仪(large aperture scintillometer, LAS)的使用,提供了大气近地面层区域平均热通量测量的 手段,但区域平均水汽通量的测量还是一个没有解决的重要问题。用LAS测量到的闪烁低频频谱和大气水汽 起伏有关,和Nieveen的测量结果不同,在频谱的低端还测量到一个和吸收介质外尺度对应的拐角频率,因此 更为合理。不同潜热通量时, 折射率的结构常数在满足相似理论的条件下可以计算出来。分析表明LAS测量 到的低频闪烁可能还和气溶胶的吸收和散射起伏有关。
大孔径闪烁仪 吸收闪烁 外尺度 气溶胶起伏 large aperture scintillometer absorption scintillations outer scale aerosol fluctuations 超光谱技术是高精度反演大气二氧化碳浓度的基础,针对超光谱技术的特点和大气二氧化碳浓度反演精度的 要求,在探索大气二氧化碳的吸收特性后,选择了一个适合二氧化碳浓度探测的波段进行研究。根据反演原 理和目前所使用的反演方法,利用前向模型LBLRTM着重分析如下四个敏感因素对反演精度的影响: 光谱分辨率、海拔高度、二氧化碳初始浓度和地表反照率。研究结果表明,在大气二氧化碳浓度的反演 过程中这些因素对精度的提高存在一定的影响。
二氧化碳 反演 敏感因素 前向模型 高精度 CO retrieval sensitivity study forward model high accuracy 使用偏差原则和正则化方法反演晴空地表双向反射分布函数BRDF、方向-半球反射率DHR和双半球反射率BHR。利 用6S辐射传输模型计算出天空散射光,并以此为权重将DHR和BHR进行线性组合得到地物光谱反照率。最后,通过窄 波段反照率向宽波段转换,计算了0.252.5 m的短波反照率。使用POLDER-3/PARASOL多角度数据进 行验证,并将所得结果与MODIS AMBRALS算法进行比较。结果表明该算法和MODIS反演算法精度相当。
偏差原则 正则化 反照率 反演 discrepancy principle regularization albedo retrieval 针对大气监测需要,研制了傅立叶变换红外光谱仪,介绍了数据采集系统的设计实现,在HeNe激光反馈控制系统和高精 度数据采集卡的基础上实现了干涉信号等光程差间距采样,编制了数据采集与处理软件。实验结果表明,系统光 谱分辨率可达到1 cm,满足大气多组分监测的需要。
傅立叶变换红外光谱仪 数据采集系统 大气多组分监测 Fourier transform infrared spectrometer data acquisition system atmospheric multi-component monitoring 利用光传输实验的大气湍流模拟装置测量了光传输特性。采用到达角起伏和光强 闪烁两种方法来测试光传输特性。测试结果表明,温差1200℃时, Fried相干长度为0.740 cm;温差200℃时, 到达角起伏谱频率能达到100 Hz;光强闪烁强度频率可达100 Hz,湍流特征速度约0.1 m/s,外尺度约20 cm。湍 流模拟装置所测的性能指标和实际大气湍流性能较为接近,并且湍流强度具有较好的稳定性和可控性,能满足光传输实验要求。
大气湍流 光强闪烁 相干长度 到达角起伏 外尺度 atmospheric turbulence scintillation of beam coherence length arrival angle fluctuation outer scale 对精跟踪的驱动、检测和控制方法进行了研究。设计了精跟踪控制系统的驱动、检测和控制电路,并针对驱动 电路的动、静态性能进行了测试研究,对检测电路进行了标定实验,对模糊自整定PID控制方法进行了研究。采用 模拟扰动源对系统性能进行了测试,结果表明该系统有良好的精跟踪能力。
精跟踪系统 快速倾斜镜 压电陶瓷 位置敏感探测器 fine tracking system fast steering mirror PZT PSD