基于多角度偏振载荷数据的中国典型地物偏振特性研究

相对于传统的光学遥感, 多角度偏振遥感不仅可以获取辐射强度信息, 而且可以获取偏振强度信息. 基于多角度偏振卫星载荷观测的中国典型地物的偏振反射率数据, 获取了地表偏振双向反射模型——Nadal模型的中国区域模型参数值. 在此基础上, 基于修正的Nadal模型研究了中国区域森林、草地、沙漠三种典型地物的多角度偏振特性. 研究表明: 1)各地物的偏振反射率均随着散射角的增大而减小, 随着太阳天顶角和卫星观测天顶角的增大而增大; 2)森林、草地和沙漠三种典型地表偏振反射率存在明显差别, 森林的偏振反射率最低, 草地的偏振反射率次之, 沙漠的偏振反射率大约为森林的两倍; 3)不同地物之间的偏振反射率差值均随着卫星观测天顶角和太阳天顶角的增大而增大. 研究结果可为基于多角度偏振遥感数据探测地表偏振特性和反演气溶胶参数提供先验知识.     

AIRS红外高光谱卫星数据反演卷云光学厚度和云顶高度

基于大气红外探测器L1B红外高光谱辐射观测资料,结合中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer, MODIS)云产品数据,利用通用大气辐射传输模式(combined atmospheric radiative transfer model,CART),根据模式模拟和AIRS实际观测亮温的亮温差,研究从AIRS红外波段1 070～1 135 cm-1高光谱数据反演卷云的光学厚度和云顶高度。将反演的卷云光学厚度与云顶高度作为输入参数模拟计算650～1 150 cm-1波段卷云大气顶的辐射亮温谱,并将模拟值与AIRS观测亮温谱进行了对比分析。将反演的卷云光学厚度和云顶高度和AIRS的760通道(900.56 cm-1,11.1 μm)的亮温以及MODIS卷云反射率进行了对比分析。最后将反演的卷云云顶高度和MODIS云顶高度进行了对比分析。研究结果表明：反演所使用的650～1 150 cm-1波段模式模拟和观测亮温谱吻合得很好,说明CART可以较好的模拟AIRS亮温谱。反演的卷云参数与AIRS在大气窗口区的760通道(900.56 cm-1,11.1 μm)的亮温的分布满足低亮温对应较大的卷云光学厚度和高云顶高度。反演的卷云参数和MODIS卷云的反射率分布满足高卷云光学厚度和云顶高度对应高卷云反射率。反演的卷云云顶高度和MODIS的卷云云顶高度之间线性相关系数相对较高,且都在8.5～11.5 km的概率较高,两者的概率分布趋势一致。说明CART可以用于反演卷云的性质,反演结果具有一定的可靠性。     

基于粒子成像测速技术的降雪微物理特性研究

为了获取自然环境条件下的降雪的微物理特性,本文利用自主研制的降水微物理特征测量仪,研究基于雪花速度的完整俘获概率和空间谱反演算法,并通过外场观测试验研究了雪花的形状、尺度、速度、轴比、空间取向及其谱分布等微观物理特性.结果表明,雪花形状呈现针状、片状、粘连状、扁球状等多种形状,雪花速度随直径的增大而略有增大,轴比随直径的增大略有增大,空间取向易受环境风的影响,倾斜角的平均值在0.9°左右,标准偏差为13.2°;基于实测数据拟合了雪花速度和轴比随直径的变化关系,与国外已有模型相比,本文进一步得出了具有本地化特征的降雪微物理特性.所得到的结论对于云降水物理学研究、天气雷达地面定标、降水导致微波衰减评估等方面的应用有着重要意义.     

基于六角形和球形冰晶模型的卷云辐射特征研究

卷云中冰晶粒子的单次光散射计算是卷云辐射传输及云微物理参数反演的重要基础。近年,利用高观测频率的静止气象卫星数据来反演水云和卷云的光学和微物理参数,进而计算地表光通量的研究倍受重视。然而,很多研究中卷云的冰晶用球形模型来模拟。由于不同形状和尺度大小的冰晶对电磁波的散射特征的不同,导致不同冰晶模型计算的卷云环境下卫星观测的辐射值及地表光通量的不同。利用不同尺度大小和电磁波波长的球形和六角形冰晶的单次散射数据,结合RSTAR辐射传输模式来定量分析了卷云环境下不同形状的冰晶模型对计算卫星观测的辐射和地表光通量中的影响。结果显示利用不同形状的冰晶模块来计算的卫星观测的辐射,地表向下辐射通量明显不同。波长在0.4～1.0 μm之间的大气窗口部分的光谱辐射通量的差距最大。总辐射通量受云粒子形状的影响显著。研究证实了正确选择冰晶模型对卫星反演卷云微物理和光学参数的反演及计算地表光通量的重要性。该结果对于云微物理参数的反演及地表向下辐射通量的模拟具有参考价值。     

利用地基红外高光谱发射率数据进行云参数反演(2): 云滴有效半径和云水路径反演

云滴有效半径和云水路径等微物理参数是了解云的形成过程、辐射效应以及云、气溶胶和降水相互作用等问题的重要数据。利用地基红外高光谱辐射数据开展了云微物理参数反演方法研究。针对光谱数据的特点,进行了基于云层发射率光谱和辐射光谱的敏感性分析,在此基础上建立了云微物理参数与云发射率光谱差值和斜率等特征参数有关的查找表关系。具体特征参数包括：热红外波段862.1和934.9 cm-1的云层发射率之差、中红外波段1 900.1和2 170.1 cm-1的云层发射率之差、热红外波段900～1 000 cm-1区间的发射率光谱斜率和辐射值光谱斜率、1 100～1 200 cm-1区间的发射率光谱斜率和辐射值光谱斜率等。研究了臭氧波段云层透过率的计算方法及对查找关系的约束性,选择了1 050～1 060 cm-1区间的云层透过率平均值作为约束特征参数。实现了基于逐步搜索法的多重查找反演云滴有效半径和光学厚度,并可通过经验关系计算云水路径。研究表明,该算法得到的水云的云滴有效半径与ARM计划中的MICROBASE产品基本相当,冰云的云滴有效半径相对偏小,两者的云水路径反演结果差异较大。该反演算法较适合于光学厚度小于6的薄云。     

联合MODIS与MISR遥感数据估算叶面积指数

多光谱传感器MODIS与多角度传感器MISR同时搭载在美国EOS观测计划的Terra卫星上,不同的观测方式使得两个传感器的数据组合后形成互补的多光谱多角度观测数据集,为地表参数的遥感估算提供了更多的对地观测信息.该文通过研究组合MODIS与MISR两种观测数据估算陆地表面植被覆盖区域叶面积指数的方法,发展了在物理模型反演的框架内引入基于伴随模型和信赖域优化的反演模式,改进了叶面积指数的遥感估算效果,提高了模型反演的运算速度.对试验区反演结果的验证说明融合两种数据源可以提高叶而积指数的估算精度.基于伴随模型和信赖域优化的地表参数反演方法,为应用于大范围遥感图像数据的模型反演提供了一种有效的途径.     

混合粒子群算法ADPSO对月球物理参数反演的改进

常规粒子群算法PSO对低敏感参数较难进行最优估计,本文提出联合自适应惯性权重和变异的混合粒子群算法ADPSO.结果表明：最佳拟合效果不随粒子数和变异概率的增大而加强.就四参数估计而言,粒子数取400个,变异概率小于0.03,可实现最优拟合.采用最佳粒子数和较小的变异概率,利用新近月球重力场模型GL0990d和LRO激光测高数据,对月球南半球部分高地的物理参数进行最优估计.发现研究区域的模型导纳谱很好地拟合了观测值,模型重力异常与观测重力异常的残差较小,符合参数估计的要求,验证了算法的有效性.ADPSO适合于月球物理参数估计,为大规模的反演运算提供了参考.     

基于地基观测的时序卫星红外光谱建模与分析

针对地基观测的卫星红外光谱受复杂因素的影响和外场试验对测量卫星物性信息的缺乏,无法解释卫星红外光谱反演出特征的有效性和具体物理意义的问题,提出了一种基于地基观测的卫星热红外光谱的建模和分析的方法.首先,考虑了太阳辐射、地球辐射、卫星各面对探测器的可见情况、地基探测器可探测卫星的范围、大气衰减等因素的影响,更加准确地建立卫星热红外光谱模型.然后,以风云三号卫星为例,利用该模型计算了在观测时序上卫星在地基探测器入瞳上的3—14μm红外光谱辐照度;分析了影响卫星红外光谱变化的主要因素.最后,利用普朗克函数拟合卫星红外光谱,提取出特征与卫星的物性比较,并对其进行分析.结果表明:在各种影响因素中,由卫星运动引起的对探测器可见情况的改变是影响卫星红外光谱数据的主要因素.等效温度和等效面积物理含义能被有效地解释,等效温度接近于太阳帆板的温度,温差仅在15 K左右,等效面积能表征卫星投影面积的变化;发现利用帆板和本体有较大的温差,能实现帆板和本体的分离,并实现新特征的提取.     

基于卫星平台的全球大气一氧化碳柱浓度反演方法及结果分析

温室效应是全球气候变化的主要原因之一, 除温室气体外, 有毒气体一氧化碳(CO)作为一种非直接温室气体加剧了这种变化. 由于地基观测台站数量有限, 而大气化学模型的模拟又很大程度上依赖于模型假定, 因此, 卫星观测成为实时获取大气CO浓度分布信息的有效途径. Sciamachy是第一台搭载在卫星上, 利用观测到的近红外波段太阳反射光谱反演大气一氧化碳的仪器. 由于在近红外波段, 大气散射效应可以忽略, 所以Sciamachy观测数据能够很好地反演与人类活动息息相关的大气底层一氧化碳的时空变化信息. 本文基于迭代最大后验概率算法, 对Sciamachy的观测数据进行反演分析, 同时应用云效应校正与仪器本身问题校正方法, 得到了全球一氧化碳柱浓度时空分布结果; 通过与Atsr全球火点数据的比较, 分析了全球CO排放源的种类与时空分布; 最后选取中国地区CO柱浓度分布图, 并结合人口密度与煤田/煤矿分布, 对其排放源进行了初步推断.     

基于场地高光谱BRDF模型的绝对辐射定标方法

提出了一种基于场地地表高光谱双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法,摆脱了对卫星过境时刻同步观测的依赖,提高了遥感器在轨绝对辐射定标的效率与频次.利用无人机测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量,基于半经验核驱动模型反演了敦煌场地的高光谱双向反射分布函数模型参数.用地表双向反射分布函数模型直接计算的卫星观测方向的地表高光谱反射率数据替代卫星过境时刻场地的地表同步测量数据,结合中分辨率成像光谱仪大气产品数据,实现了对Landsat-8卫星的陆地成像仪(OLI)在可见光至近红外波段的高频次绝对辐射定标.Landsat-8/OLI第1～6波段的卫星观测表观辐亮度值与模型计算表观辐亮度值的相对偏差均小于5%,标准差小于2%.基于无人机场地双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法的定标结果与卫星观测结果具有较高的一致性和稳定性.     

Al-Li合金时效-回归-再时效析出δ′相的行为

应用小角X射线散射技术研究二元Al-Li(Li的质量分数为2.70%)合金时效-回归-再时效析出δ′相的行为.发现再时效8h析出的δ′相与基体之间存在明显的过渡界面层,再时效16h以后过渡界面层消失.表明δ′相粒子的长大首先是吞噬过渡界面层长大,然后是互相吞并长大. 关键词： Al-Li合金 时效－回归－再时效 过渡界面层     

Moxifloxacin Micronization via Supercritical Antisolvent Precipitation

Supercritical antisolvent (SAS) precipitation is employed for micronization of moxifloxacin (MF), an antibiotic from the fluoroquinolone group, to develop new dosage forms of MF. With this technique, we produced, in a controllable fashion, MF particles with different sizes (0.6–8.0 μm) and morphologies (from polygonal sheets to elongated rectangular prisms). The infrared and circular dichroism spectroscopy data suggest that micronization of MF via SAS does not alter its chemical structure or cause racemization. We demonstrate that micronized forms of MF drug substance exhibit a 20 to 30% increase in the dissolution rate, as compared to the initial MF form, in a physiological medium (pH 7.4). The dissolution rate of the microparticles obtained via SAS micronization depends on their size, morphology, and degree of crystallinity. The various data obtained in this study will be used in formulating new dosage forms of MF for treatment of drug-resistant forms of tuberculoses.     

Precipitation of calcium carbonate by ultrasonic irradiation

Supersaturated solution of calcium carbonate ([Ca²⁺]=1.2 mmol/L, [HCO₃⁻]=3.2 mmol/L, pH=8.8, T=30±0.5 °C), a scale forming component, was irradiated by an ultrasonic homogenizer (24 kHz, 15–250 W/cm²) to study the factors that affect its precipitation rate. The factors of (1) depth of horn immersion, (2) ultrasonic intensity and horn tip size and (3) cavitation, which can affect the precipitation rate were investigated in this study. Ultrasonic irradiation was observed to accelerate the precipitation of calcium carbonate and it was found that there exists an optimum range of horn immersion depth for maximizing the precipitation rate. The experimental data also established that the precipitation rate was proportional to ultrasonic intensity and diameter of horn tip. These findings were correlated to the effects of physical mixing, that arises due to ultrasonic irradiation. However, the effect of cavitation in accelerating the precipitation rate was found to be small. Thus it is forwarded that the physical mixing effect, especially macrostreaming is the main factor that accelerates the precipitation rate of calcium carbonate during ultrasonic treatment. Further, neither the morphology nor the size of the calcium carbonate crystals formed were found to be affected by the ultrasonic irradiation.     

Precipitation Kinetics in Binary Alloys near Grain Boundaries

Based on the method of the free energy density functional, the effect of grain boundaries on the precipitation process in binary alloys is considered. A comparative analysis of precipitation kinetics has been carried out for a single-crystal fragment of a solid solution and for a fragment containing a part of the boundary between two grains. We have found the influence of grain boundaries on the kinetics of the average radius of precipitates, their concentration, and nucleation rate for several compositions of the alloy.

     

激光雨滴谱仪光学设计与分析

用来描述降水粒子数浓度随粒子尺度变化函数的雨滴谱,是降水最基本的微物理特征量,利用雨滴谱信息可以更清楚地认识自然降水的发展演变过程。从雨滴在矩形光束中的相对位置出发,理论分析了不同尺寸条件下矩形光束透射强度随粒径的变化,结果显示矩形光束的透过率与雨滴尺寸具有很好的线性关系;数值模拟了不同粒径、不同降落速度下雨滴在矩形光束中的渡越时间。并指出利用测量的雨滴粒子大小和下落时间就可获得降水类型(毛毛雨、普雨、降雪、降霰、冰雹以及混合型降水)、降水强度、降水量和粒子波谱(在体积波谱上的粒子分布)等信息。     

Precipitation imaging of deformation structure of age-hardened alloys

Ageing of supersaturated solid solution of Al 20 wt % Zn alloy after cyclic deformation results in a preferential precipitation of Zn in regions of higher dislocation density. Characteristic inhomogeneities of the deformation structure revealed by this precipitation image correspond well to the surface relief observed by optical and scanning electron microscopy. The posibility of using the method of precipitation imaging to study spatial arrangement of high and low dislocation density regions in deformed age-hardened alloys is discussed.     

Precipitation in thermochemically reduced MgO:Co crystals

Evidence of precipitation in MgO:Co crystals after reducing heat treatments at temperatures near or above 1375 K is given. Thermochemically reduced crystals have been examined by transmission electron microscopy (TEM) and cathodoluminescence scanning electron microscopy (CL-SEM). TEM observations show the spatial and size distribution of particles to be very inhomogeneous and associated with complex structures of dislocations. These structures are developed during the thermochemical reduction of the crystals. The CL results are analyzed on the basis of anion vacancy complexes.     

Precipitation efficiency and its relationship to physical factors

The precipitation efficiency and its relationship to physical factors are examined by analyzing a two-dimensional cloud-resolving model simulation during TOGA COARE in this study. The basic physical factors include convective avail- able potential energy, water-vapor convergence, vertical wind shear, cloud ratio, sea surface temperature, air temperature, and precipitable water. Precipitation efficiencies do not show a close relationship to air temperature nor to sea surface tem- perature nor to precipitable water. The precipitation efficiency increases as the water-vapor convergence rate increases and vertical wind shear weakens, whereas it decreases as the convective available potential energy dissipates and anvil clouds develop.