利用2001～2009年期间的MODIS遥感数据,结合地面能见度资料和近地面风场资料,通过个例和统计分析 了我国东部地区6月份气溶胶时空格局及其成因。结果表明: 1)MODIS监测的火点主要分布在32°N～35°N 东西向带状区域内, 气溶胶光学厚度(AOD)的高值区和监测到的火点高发区有着较好的空间对应关系。6月受到秸秆焚烧的 影响,整个东部地区的AOD达到全年最高。此外,地形和人类活动共同决定了东部地 区气溶胶的分布格局。2)安徽地区的能见度、霾日数以及AOD的逐月变化关系表明, 6月份夏收 季节大量焚烧秸秆,造成空气中颗粒物浓度升高,配合相应的气象条件使得整个东部地区的AOD均 有所上升。这进一步加重了东部地区的空气污染,形成了严重灰霾天气,从而导致能见度下降。 3)我国东部地区6月份AOD的时空变化(特别是年际变化)与近地面风场时空变化密切相关:风速 大值区,污染物容易扩散, AOD相对较低;风速小值区,即气流停滞区,水平扩散条件不好,污染 物浓度容易升高, AOD相对较高。

气溶胶光学特性对气溶胶直接辐射强迫有重要的影响。采集了北京、香河、兴隆、敦煌四个不同地区的气溶 胶光学特性地基观测数据,利用SBDART辐射传输模式模拟计算获取了四个地区的气溶胶直接辐射强迫,通过 对比分析这四个地区的气溶胶辐射强迫得到了气溶胶辐射强迫效率同气溶胶光学特性的相关性。该研 究结果对分析气候模式和评估环境能源结构具有重要的参考意义。

主要分析了我国典型地区(西北地区、沿海地区及大陆地区)在2～12 μm波段整层透过率与标准 大气模式(1976年美国标准大气、中纬度夏季及中纬度冬季)的偏差,并比较分析了上述两种大气 模式下,6种主要吸收分子的透过率偏差。结果表明:使用标准大气模式计算我国典型地区的整层大 气透过率存在一定的偏差,引起我国典型地区透过率与标准大气模式偏差较大的原因来自H2 O分子。 1976年美国标准大气模式计算我国沿海及大陆地区整层大气透过率的最大绝对偏差达 到0.40和0.22;中纬度夏季计算我国沿海及大陆地区7月份整层大气透过率的最大绝对偏差达到0.31和0.29; 中纬度冬季计算我国西北、沿海地区1月份整层大气透过率的最大绝对偏差达到0.1和0.36。采用标准大 气模式计算我国典型地区整层大气透过率存在一定的偏差,在计算我国区域内的大气透过率时必须考虑我国的大气模式。

利用2007年1月到2008年12月北京地区MODIS云产品数据(MYD06),对北京地区卷云的光学厚度、有效尺度、和卷云 云顶高度的概率分布和季节变化进行了统计分析,并对卷云出现的概率分布进行了研究。结果表明,卷云 的云顶高度主要分布在6～12 km处,典型高度在9 km左右,卷云云顶高度分布随季节变化而变化。卷云 的有效尺度主要分布在20～80 μm之间, 40～50 μm间概率最大。卷云有效尺度随季 节变化不大,并在一定程度上依赖于卷云的云顶高度。北京上空出现的冰云基本上都是不透明冰云。卷云 光学厚度主要分布在0～10间,光学厚度小于5出现的概率大。冬季北京地区卷云出现的概率较小,光学厚度较小。

偏振辐射具有强烈的方向性,而遥感探测所获得的角度信息较为有限,从有限的角度仿真其它角度的偏振信息,对提 高偏振遥感应用能力具有重要作用。利用地面实测数据和真实偏振图像,再加上大气对偏振信息的影响能够 获得不同观测角度下的偏振图像,使得仿真结果更加客观和准确。

遥感仪器的技术指标在很大程度上受光学遥感器焦面组件光机设计方案的影响。通过在实际中的设计应用,提出一种面 向探测器属性的光机设计思路。该设计首先确定主要设计输入,并依此将探测器视为光学件、结构件、电子学 件或者热控件,设计次级光机结构模块来满足相关要求,然后在此基础上展开成整个焦面光机设计 方案。随后依据该思路,针对四种情况给出了实际样例并加以解析,指出四种方案的优缺点。该设计 思路使得设计流程清晰化,可以为其他光学遥感器的焦面设计提供参考。

基于红外热像及比色测温技术的钢水温度检测可避免钢渣、钢水液面镜面效应等造成的测量误差。 通过对红外热像的灰度分布特性、波动规律等的分析测算正向辐射概率,确定最佳采样区域,从而准确获取 钢水温度。给出温度变化曲线,提高钢水温度数据测量的准确性和连续性,有利于精密炼钢的实现。

差分吸收光谱仪具有114°×0.5°的视场、0.3～0.5 nm 的高光谱分辨率、13 km×48 km的高 空间分辨率的技术指标要求,为了达到这些技术指标,不仅需要光学系统设计满足这些要求,也需要专门 的平台用于装调光谱仪的光学系统。基于差分吸收光谱仪装调需求,研制了三维调整机构用于装调光谱 仪的光学系统,三维机构分为升降维、偏转维和悬臂旋转维。升降维可以在竖直方向上下调节,且可 达到0.05 mm的分辨率,满足光谱仪位置调节需求。偏转维可以实现±3°左右摆动,且可以实现3\prime 的分辨率,满足光谱仪0.5°视场的需求。悬臂旋转维可以实现竖直面内±62°的旋转,通过 两级蜗轮蜗杆运动传递实现5\prime \prime 的高分辨率,满足覆盖114°光源输入的调节。

设计了一台探测大气温度和气溶胶的瑞利-米散射激光雷达。对不同参数的大气后向散射回波信号信噪比 进行了数值仿真计算,讨论了激光脉冲能量、发射的激光脉冲数、望远镜口径、空间分辨距离以及窄带 干涉滤光片的带宽和透过率对激光雷达回波信号信噪比的影响。根据仿真结果,设计的激光雷达在白天 时,气溶胶的米散射信号采用1 nm带宽的干涉滤光片时探测高度最高,达到了10.6 km;中层大气温度 的瑞利散射信号采用0.2 nm带宽的干涉滤光片时探测高度最高,达到了47.1 km。

激光雷达在接收大气回波信号时,近场信号由于望远镜视场角的限制不能完全接收,这对于侧重于接 收大气对流层信号的拉曼激光雷达是不利的。激光雷达方程引入几何因子的概念描述回波信号的接 收效率。从几何光学的角度,对拉曼激光雷达的几何因子进行了分析,对比光线追迹法求解的几何因 子,两者重合度很高。为提高光纤耦合拉曼激光雷达在近场的接收效率,研究了光纤在轴向和侧 向上的位移对接收效率的影响,并提出了侧向偏移光纤与以往传统的倾斜望远镜在提高近场回波信 号上的一致性,有效地提高了窄视场角拉曼激光雷达系统的光学接收效率。