星载大气痕量气体差分吸收光谱仪狭缝函数研究

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪是一种新型光学遥感仪器,具有分辨率高(0.3～0.5 nm)、宽光谱范围(240～710 nm)、大视场角(114°视场对应地面2 600 km)的特点,载荷采用推扫方式,可实现1日全球覆盖监测。载荷通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来获取全球大气痕量气体(NO₂, SO₂, O₃等)分布和变化。定标是遥感数据定量应用的前提,同时为获取载荷光谱特性,需要在地面完成载荷的光谱定标。根据大气痕量气体差分吸收光谱仪视场角度大、谱段范围宽、空间和光谱分辨率高等特点,搭建了一套基于二维转台的光谱定标系统,此系统能够完成全视场光谱定标。光谱定标采用标准谱线法,光谱定标光源使用汞灯。光谱响应函数是描述光谱仪光谱响应特性的重要参数,根据光谱响应函数可以获取载荷的光谱分辨率,同时也是基于DOAS反演的关键输入参数,光谱响应函数的精度直接影响大气痕量气体的反演结果。根据载荷实际测试的光谱响应数据,选取了Gauss,Lorentz和Voigt三种函数作为待选的光谱响应函数。为对三种函数模型进行筛选,进行了两种筛选对比测试,首先分别用Gauss函数、Lorentz函数、Voigt函数对载荷的单色光响应数据进行拟合,以三种函数的拟合残差平方和作为评判标准,拟合结果表明Gauss函数作为狭缝函数拟合的残差平方和最小为0.01,Lorentz和Voigt函数作为狭缝函数拟合的残差平方和分别为0.033和0.021。从载荷单色光响应数据函数拟合的结果分析,Gauss函数可以作为载荷的光谱响应函数模型。为了进一步验证这一结论,进行了DOAS反演NO₂样气的实验,考察三种函数模型对反演的影响。在实验室开展了NO₂样气测试,大气散射光通过30*40cm的石英窗口入射到载荷狭缝,将NO₂样品池放置在载荷狭缝和石英窗口中间,获取的数据为NO₂样气吸收谱,随后充入N₂气体获取反演的参考谱,实验在晴朗天气下进行,并能够在较短时间内完成,可以减少外界天气条件对反演结果的影响。实验中NO₂样气浓度为8.481 2×1016 molec·cm-2,在利用DOAS进行反演时,设置仪器狭缝函数分别为Gauss,Lorentz和Voigt函数,分析三组不同的函数模型对应的NO₂浓度结果,根据反演结果的相对偏差对函数模型进行评价。实验结果表明Gauss函数作为狭缝函数反演结果的相对偏差最小为5.6%,Lorentz和Voigt函数作为狭缝函数的反演相对偏差分别为28%和15.1%。由光谱响应数据的拟合结果及样气反演结果表明,Gauss函数可以作为载荷的光谱响应函数模型。     

基于权重变分模型的地基IDOAS条带噪声去除

成像差分吸收光谱技术是成像光谱技术和差分吸收光谱技术的结合,能够采集图谱合一的数据立方,并通过光谱反演得到痕量气体浓度的二维分布信息.地基IDOAS仪器通过安装平台的水平旋转实现摆扫成像,可用于识别污染气体的排放源和监测气体的扩散情况.然而和所有的成像光谱技术相类似,地基IDOAS也容易出现条带噪声的问题,会产生相应的...     

In situ measurements of atmospheric NO2 using incoherent broadband cavity-enhanced absorption spectroscopy with a blue light-emitting diode

We describe the application of incoherent broadband cavity-enhanced absorption spectroscopy(IBBCEAS) for in situ measurements of atmospheric NO2 using a blue light-emitting diode.The mirror reflectivity is determined by the transmitted intensity variation through the cavity caused by Rayleigh scattering.Concentrations of atmospheric NO2(1 to 35 ppbv) during the seven-day period are retrieved from the absorption spectra.The IBBCEAS measurement data are compared with those of a commercial long path differential optical absorption spectroscopy.The linear regression has a correlation coefficient and a slope     

基于COSMIC掩星资料的全球第二对流层顶详细特征

使用2006年12月–2008年11月COSMIC (constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星湿廓线资料对第二对流层顶的全球分布特征进行统计, 对比三个站点的无线电探空仪和COSMIC的对流层顶资料, 研究结果表明: 1) 第二对流层顶的出现频率在副热带急流区较高,冬季在北半球为50%–70%, 在南半球为20%–40%; 2) 赤道带的第二对流层顶出现频率约为20%–26%, 与越赤道急流和对流层顶上的毛卷云有关; 3) 在副热带急流区, 第一对流层顶的温度基本高于第二对流层顶; 4) 在热带, 对流层顶厚度和第二对流层顶出现频率随纬度减小; 热带以外, 对流层顶厚度随纬度增加, 在冬半球60^o有最大值7–8 km; 5) 单站点对流层顶的日变化剧烈程度与COSMIC和探空仪的对流层顶高度偏差正相关．     

小口径便携式Mie散射激光雷达的研制和应用

介绍了小口径便携式Mie散射激光雷达的系统结构、技术参数以及激光雷达信号处理的关键技术和处理方法。给出了测量结果,并与Vaisala公司能见度仪的测量结果进行了对比。这种Mie散射激光雷达具有结构紧凑、重量轻的特点,非常适合于进行能见度和大气消光特性时空分布和时间演变特性的研究。同时也可以进行车载或者结合扫描装置进行自动扫描监测,以获取感兴趣的区域颗粒物的时空分布。     

社会调查中二分数据的转换与解读——以《2005年中国青少年网瘾调查报告》中的数据分析为例

社会调查中常常使用尽可能简短的问卷,为此将会收集到大量的二分数据。本文讨论了产生二分数据的两种主要形式,探讨了如何在遵循统计分析程序的基本要求下,对二分变量进行转换和解读,从中挖掘出丰富而深入的信息,并以《2005年中国青少年网瘾调查报告》中的数据分析为例进行了说明。     

临近空间气象火箭探测资料精度的综合评估

为综合分析评估2004年11月在中国酒泉卫星发射中心的首次临近空间气象火箭探测资料精度, 分别利用经验预报模式资料和卫星遥感资料进行对比. 分析结果表明, 由于经验预报模式时空分辨率低, 同时缺乏中国区域平流层的中上部以上高度的探测数据, 在平流层中上部以上高度与气象火箭探测资料的偏差较大; 相比于经验预报模式, 气象火箭探测资料与卫星资料的偏差明显减小, 偏差主要由两者的系统性误差和对比点在时间及经纬度的差异造成的. 综合对比结果表明, 相比于经验预报模式资料和卫星遥感资料, 气象火箭探测资料的精度较高,具有较强的可信度, 可对其他方式的探测结果进行标定. 关键词： 临近空间 气象火箭 经验预报模式 精度评估     

热液法制备磁性纳米材料

磁性纳米材料作为新兴的无机功能材料,因其具有与常规材料不同的特殊性质,如高比表面积、强磁响应性、良好的化学稳定性和生物相容性等,被广泛应用在生物合成、生物分离、生物传感器、免疫测定、有机催化、药物传输、数据存储和环境治理等方面。目前合成磁性纳米材料的方法主要有化学共沉降法、高温热分解法、溶胶-凝胶法及热液法等。由于热液法具有条件简易、成本低廉、反应活性高、产率可观和绿色环保等优势,近年来受到了广泛的关注,并已应用在工业生产中。本文根据磁性材料组成与构成方式的不同,综述了热液法合成磁性纳米材料的研究进展。     

星载石英漫反射板双向反射分布函数实验测量研究

石英漫反射板用于星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量太阳参考谱的观测系统中,太阳光谱的测量精度将会直接影响痕量气体反演的精度,为保证载荷全视场太阳光谱的测量精度,石英漫反射板需具有良好的朗伯特性,在仪器观测视场内能够提供均匀的光源。为此,在实验室利用双向反射分布函数(BRDF)测量仪,选取F4(聚四氟乙烯)粉压制板作为标准板,采用相对测量法对研制的四种石英漫反射板样品进行了朗伯特性测量,得出了四种样品在波长180～880 nm、观测角度-70°～+70°范围内的BRDF。通过对样品BRDF的分析,筛选出了两种工艺下的朗伯特性较好的石英漫反射板作为初选样品,并测量比较了石英漫反射板和F4标准板对太阳光的漫反射光谱,石英漫反射板对太阳光的反射特性较好,可以作为测量用漫反射板获取太阳参考谱。为进一步的紫外辐照、原子氧侵蚀等试验以及对比试验提供了数据支持。     

Analysis of spectrum characteristics of optical scintillation in stack gas flow

Based on the analysis of spectrum characteristics of intensity fluctuations while light beams pass through stack gas flow in an industrial setting, this paper puts emphasis upon discussing the spectrum of optical intensity fluctuations by the variety of particle concentration in stack gas flow. This paper also gives the primary theoretical explanation of the measurement results in the stack of coal-fired utility boilers. Meanwhile, the cross-correlation formula is given as the theoretical basis of velocity measurement by using particle concentration scintillation.