基于太阳吸收光谱观测大气一氧化碳柱总量

基于地基高分辨率傅里叶变换红外光谱技术观测合肥地区一氧化碳(CO)垂直柱总量的变化,连续采集近红外太阳吸收光谱,获得2015年9月至2016年7月整层大气CO的垂直柱总量的时间序列。观测结果显示合肥地区大气中柱平均干空气混合比(XCO)有着明显的季节变化,在2015年10月有着较小值,然后逐渐增加,到2016年3月达到最大值,之后逐渐下降,在2016年7月底达到最小值,并分析了季节变化的原因。为了对地基近红外波段观测进行验证,采用MOPITT卫星数据和站点同一光谱仪采集的中红外光谱反演的CO柱总量与同期测量的数据进行比对。结果表明,MOPITT卫星数据与地基观测值的季节变化一致,而MOPITT观测值整体高于地基FTS观测值;近红外和中红外波段反演的CO柱总量季节变化范围一致。将地基观测和卫星观测数据进行日平均计算, 并进行相关性分析,得到的地基近红外和卫星观测、地基中红外的CO日平均柱总量的线型回归相关系数分别为0.85和0.91,显示出高的相关性,证明了地基近红外波段反演CO垂直柱总量数据的准确性。首次采用地基高分辨率傅里叶变换红外光谱技术观测合肥地区CO的垂直柱总量,并将得到的观测结果与卫星数据比对,得到准确的CO的垂直柱总量,为解大气CO的时空分布状况及其演变规律、追踪合肥地区CO的源汇分布提供理论依据。     

云层对卫星遥感大气CO的影响与修正方法研究

研究云层对卫星遥感大气CO精度的影响,并以SCIAMACHY观测为例,详细论述一种云层影响的修正方法。修正过程中,采用朗伯云模型,全面考虑云层覆盖率、云顶高度和地面反射率的影响。将云层影响修正前后的卫星CO反演结果与地基FTIR测量值进行对比,发现修正云层影响后,两者的测量相关性明显提高。实验结果表明,提出的云层影响修正方法可明显提高卫星遥感大气CO的精度。     

基于离轴积分腔输出光谱对泰州大气NH3浓度观测与分析

氨(NH₃)是大气中活性氮最主要的还原形式,是形成二次无机铵盐的重要气态前体物。在中国极度污染的条件下,这些铵盐可占PM_2.5质量的40%～60%。NH₃污染不仅影响全球的光辐射强度,而且会加剧大气光化学污染。目前,城市地区氨气来源仍存在一定争议。为研究泰州地区NH₃污染情况,并深入了解NH₃的来源。2018年6月6日至15日,基于离轴积分腔输出光谱技术,开展了夏季泰州地区大气NH₃浓度的连续观测。其他污染物浓度(如NH₃, NO_x, CO, NH⁺₄)同步进行测量。观测点位距离交通枢纽300 m,观测期间NH₃的平均浓度为25.1±4.5μg·m^-3,相比国内外其他城市,该地区NH₃污染处于较高水平。白天与夜间NH₃浓度均值无明显差异,但总体呈现白天降低夜晚升高的趋势。夜间温差大,...     

基于近红外差分吸收光谱技术的大气中水汽柱浓度反演

基于近红外被动差分吸收光谱技术(IR-DOAS)反演了大气中水汽柱浓度。从Hitran数据库中获取高分辨率截面,利用Voigt线型进行不同温压条件下的线性展宽,获得不同反演吸收截面。以仰角为90°的光谱作为参考谱,对光谱进行反演,获取垂直柱浓度。通过与太阳光度计(CE-318)进行对比发现,结果具有很好的趋势一致性,线性相关系数为0.99,且IR-DOAS的反演值与CE-318结果的差值在IR-DOAS反演误差范围内。将其应用于水汽斜柱浓度的空间分布获取发现,垂直方向水汽斜柱浓度随仰角的变化呈梯度变化,水平方向水汽斜柱浓度随观测方位角的变化几乎不变,分布均匀。     

基于高分辨率激光外差光谱反演大气CO_2柱浓度及系统测量误差评估方法

利用实验室研制的近红外激光外差光谱仪,开展了基于最优估计算法的温室气体柱浓度反演和系统测量误差的近似评估等相关工作.首先,通过光谱数据库、参考正向模型计算结果与傅里叶变换红外光谱技术探测结果筛选出了探测窗口,并以此为依据选择了相应的激光器和探测器;其次,建立了基于参考正向模型最优估计浓度反演算法,采用Levenberg-Marquardt (LM)迭代方法,实现了整层大气CO_2柱浓度及垂直分布廓线的反演,并开展了长期观测对比实验,验证了反演算法的可行性;最后,通过模拟所选探测窗口波段在不同白噪声条件下的正向大气透过率谱,获得了系统SNR与柱浓度测量误差之间的近似对应关系.该研究是探测系统不可或缺的理论计算部分,将有助于完善激光外差技术在大气探测中的应用.     

基于地对空观测光谱的大气CO_2柱浓度反演分析（英文）

基于地对空高光谱观测获取大气CO2柱浓度(大气中CO2的垂直总含量)数据是验证和改进卫星高光谱观测反演CO2浓度的重要数据源之一,而目前在中国还没有基于地面光谱观测进行大气CO2柱浓度反演研究的报告。利用光谱分析仪与太阳跟踪仪等构成的地面观测系统在中国内蒙古锡林郭勒草原进行了地对空高光谱观测,基于高光谱观测数据反演了大气CO2柱浓度。在基于1.6μm大气CO2的光谱吸收特征进行CO2浓度反演过程中,评价分析了观测光谱的波长漂移和气象参数对大气CO2柱浓度反演精度的影响。结果显示观测期间平均大气CO2柱浓度为390.9μg·mL-1。波长的漂移将会导致反演浓度值整体偏低;波长漂移从-0.012~0.042nm范围时,将会导致1μg·mL-1以上的偏差。同时,研究发现光谱透过率在6 357~6 358,6 360~6 361和6 363~6 364cm-1谱段敏感于气象参数的变化。对比利用与光谱观测同时和非同时观测的气象参数进行的浓度反演结果发现,非同时观测气象参数的利用引起的浓度偏差最小在0.11μg·mL-1,最大可达4μg·mL-1;本论文的分析结果对基于光谱反演CO2柱浓度算法的改进有着一定的参考价值。     

基于地对空观测光谱的大气CO2柱浓度反演分析

基于地对空高光谱观测获取大气CO₂柱浓度(大气中CO₂的垂直总含量)数据是验证和改进卫星高光谱观测反演CO₂浓度的重要数据源之一,而目前在中国还没有基于地面光谱观测进行大气CO₂柱浓度反演研究的报告。利用光谱分析仪与太阳跟踪仪等构成的地面观测系统在中国内蒙古锡林郭勒草原进行了地对空高光谱观测,基于高光谱观测数据反演了大气CO₂柱浓度。在基于1.6 μm大气CO₂的光谱吸收特征进行CO₂浓度反演过程中,评价分析了观测光谱的波长漂移和气象参数对大气CO₂柱浓度反演精度的影响。结果显示观测期间平均大气CO₂柱浓度为390.9 μg·mL-1。波长的漂移将会导致反演浓度值整体偏低;波长漂移从-0.012～0.042 nm范围时,将会导致1 μg·mL-1以上的偏差。同时,研究发现光谱透过率在6 357～6 358,6 360～6 361和6 363～6 364 cm-1谱段敏感于气象参数的变化。对比利用与光谱观测同时和非同时观测的气象参数进行的浓度反演结果发现,非同时观测气象参数的利用引起的浓度偏差最小在0.11 μg·mL-1,最大可达4 μg·mL-1;本论文的分析结果对基于光谱反演CO₂柱浓度算法的改进有着一定的参考价值。     

被动多轴DOAS技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究

介绍了基于太阳散射光的多轴被动差分吸收光谱技术与系统及其在大气污染气体垂直柱浓度监测中的应用．实验中利用夫琅和费光谱作为参考光谱,同时将Ring光谱作为一种吸收结构参与拟合去除太阳光谱中的夫琅和费结构和Ring效应对测量结果的影响,并结合辐射传输模型将污染气体斜柱浓度转换为垂直柱浓度,通过“好运北京”奥运限车期间与OMI卫星的对比实验一致得出限车期间NO2有约20％的下降,证实了本方法的可行性．     

基于卷积神经网络的全球海洋叶绿素a浓度反演方法

作为浮游植物体内主要色素的叶绿素a能够指示水体富营养化的程度,因此准确地获取与预测叶绿素a浓度可为保护海洋环境提供依据。以中分辨率成像光谱仪获取的遥感影像作为数据源,将同一水域的叶绿素a浓度图像作为相对真值,采用卷积神经网络建立遥感反射率与叶绿素a浓度之间的关系模型,进而实现对海洋叶绿素a浓度的反演。首先,对2020年全球海洋反射率数据(波段组合为412, 469, 488, 547和667 nm)和叶绿素a浓度数据进行倍数放大、对数变换等预处理。其次,从中截取2020年1月太平洋与印度洋交界处的水域影像作为数据集,并将其划分为训练集和验证集,构建与训练海洋叶绿素a浓度的卷积神经网络反演模型,以决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)作为评价指标,优化反演模型。最后,使用2020年1月—12月的叶绿素a浓度数据作为测试集,验证模型的反演精度。结果表明,构建的反演模型R²=0.930, RMSE=0.132, MAE=0.103,证明模型给出的叶绿素a浓度的反演结果与真值具有较高的一致性,能够应用于基于遥感影像进行全球海...     

被动多轴DOAS技术污染气体垂直柱浓度反演方法研究

介绍了基于太阳散射光的多轴被动差分吸收光谱技术与系统及其在大气污染气体垂直柱浓度监测中的应用.实验中利用夫琅和费光谱作为参考光谱,同时将Ring光谱作为一种吸收结构参与拟合去除太阳光谱中的夫琅和费结构和Ring效应对测量结果的影响,并结合辐射传输模型将污染气体斜柱浓度转换为垂直柱浓度,通过“好运北京”奥运限车期间与OMI卫星的对比实验一致得出限车期间NO2有约20％的下降,证实了本方法的可行性.     

大气物理探测--卫星云图的接收与应用实验

将气象卫星云图的接收与应用开设为高校近代物理实验 ,可以使学生了解卫星遥感探测技术、卫星云图的接收、云图的特征和云图的识别方法 ,对拓宽学生的知识面 ,培养学生的综合能力是很有益的 .本文介绍了气象卫星遥感大气和卫星云图接收机的基本原理 ,以及实验内容与要求 .     

声发射法地应力测量的岩样制备

利用岩石声发射的凯瑟效应和抹录不净现象测量地应力时，岩石试样的制备是重要环节。本文着重讨论了试样需具备的条件，端帽材料的配方；端幅厚度计算方法；端帽浇铸工艺及脱模。     

CO分子四个电子态的振转谱:两种效应修正方法的比较

基于完全活性空间自洽场方法和多参考组态相互作用（multi-reference configuration interaction method,MRCI）方法,采用MRCI+Q/CBS（TQ5）+CV+SR（方法A）和aug-cc-pwCVnZ-DK（n=T,Q,5）（方法B）方案,分别计算了包含Davidson修正（+Q）、芯-价电子关联（core-valence correlation correction,CV）效应以及标量相对论（scalar relativistic,SR）效应的CO分子的基态X¹∑⁺和激发态a³Π,a'³∑⁺和A¹Π的势能曲线.在此基础上,获得了这些电子态的振-转谱.通过与实验结果比较发现：方法A适合a'³∑⁺和A¹Π等较高激发态的振-转谱的计算,方法B更适合基态X¹∑⁺和第一激发态a³Π的振-转谱的精细计算.该研究可以为其他小分子高精度振-转谱快速计算方案选择提供参考.     

Theoretical calculations of the energies of the ∝ satellite and hypersatellite lines of magnesium

The satellite and hypersatellite x-ray lines which lie on the high energy side of the dipole ∝_1,2 lines are generally attributed to multiple ionization. In this paper, an attempt is made to calculate the energies of these lines in the x-ray spectrum of the magnesium atom using screened hydrogenic wavefunctions. Besides the good agreement found between our calculated values and the experimental results, our calculations give some additional lines not reported earlier.     

High performance field emission and Nottingham effect observed from carbon nanotube yarn

Vertically aligned CNTs were synthesized on a four inch wafer, followed by the preparation of a CNT yarn. The yarn emitter was found to have an extremely high field enhancement factor, which was confirmed to have originated from multi-stage effect. In addition to superb field emission characteristics, the energy exchange during field emission, called Nottingham effect, was observed from the CNT yarn emitter. A CNT yarn was attached to the thermistor whose resistance depends on temperature. Then, the change of resistance was monitored during the field emission, which enabled us to calculate the energy exchange. It was found that the observed heating originated from both Nottingham and Joule heating. Nottingham heating was dominant at low current region while Joule heating became larger contribution at high current region. Very large Nottingham region of up to 33.35 mA was obtained, which is due presumably to the high performance field emission characteristics of a CNT yarn. This is believed to be an important observation for developing reliable field emission devices with suppressed Joule heating effect.     

Interaction of carbon monoxide and oxygen at the surface of inverse titania/Au model catalyst

Interaction of carbon monoxide and oxygen on the surface of titania/Au(1 1 1) inverse model catalyst held at 200 K has been studied by reflection absorption infrared spectroscopy. It was found that CO adsorbs on the oxide/Au perimeter interface, whereas no or very weak adsorption was observed on Au(1 1 1) or titania surface, respectively. Exposing of such species to oxygen results in their decay possibly due to carbon dioxide formation. Efficiency of this effect is higher at lower CO initial concentration which points at the importance of free surface sites for the reaction process.     

卫星抛射点在其抛物线双曲线轨道上的位置与卫星3类轨道的比较

详细分析了地球卫星的抛物线、双曲线轨道与抛射点在其抛物线、双曲线轨道上的位置,并对卫星的3类轨道进行了比较.     

Thermal analysis and expected performance of the low energy instrument on board the HXMT satellite

The Low Energy X-ray Instrument （LE） of the Hard X-ray Modulation Telescope （HXMT） uses the Swept Charge Device （SCD） to detect the X-rays in 1-15 keV. The performance of SCD is vulnerable to temperature. We analyzed the thermal condition of LE at different satellite working attitudes with the Finite Element Method （FEM）. It is shown that the angle between the sunlight and the normal line of the barrier should be less them 26°, to keep the SCD detectors working in the required temperature range, i.e. -40 ℃ to -80 ℃. We find that the performance of LE is very stable in this temperature range, with a typical energy resolution of 160 eV at 5.9 keV.     

Thermal analysis and expected performance of the low energy instrument on board the HXMT satellite

The Low Energy X-ray Instrument (LE) of the Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT) uses the Swept Charge Device (SCD) to detect the X-rays in 1-15 keV. The performance of SCD is vulnerable to temperature. We analyzed the thermal condition of LE at different satellite working attitudes with the Finite Element Method (FEM). It is shown that the angle between the sunlight and the normal line of the barrier should be less them 26°, to keep the SCD detectors working in the required temperature range, i.e. -40 ℃ to -80 ℃. We find that the performance of LE is very stable in this temperature range, with a typical energy resolution of 160 eV at 5.9 keV.