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狭缝函数研究
	黄珊 2; 司福祺 2; 赵敏杰 2; 周海金 2; 江宇 2
刊名	光谱学与光谱分析
	2019
卷号	39
关键词	星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光谱定标狭缝函数气体反演
ISSN号	1000-0593
其他题名	Study on the Slit Function of Atmospheric Trace Gas Differential Optical Absorption Spectrometer
英文摘要	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(NO_2,SO_2,O_3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NO_2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NO_2样气测试,大气散射光通过30*40 cm的石英窗口入射到载荷狭缝,将NO_2样品池放置在载荷狭缝和石英窗口中间,获取的数据为NO_2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NO_2样气浓度为8.481 2×10~(16) 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NO_2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。
语种	中文
CSCD记录号	CSCD:6528766
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.hfcas.ac.cn:8080/handle/334002/99613]
专题	中国科学院合肥物质科学研究院
作者单位	1.中国科学院安徽光学精密机械研究所 2.中国科学院安徽光学精密机械研究所 3.中国科学院安徽光学精密机械研究所 4.中国科学院安徽光学精密机械研究所 5.中国科学院安徽光学精密机械研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	黄珊,司福祺,赵敏杰,等. 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪狭缝函数研究[J]. 光谱学与光谱分析,2019,39.
APA	黄珊,司福祺,赵敏杰,周海金,&江宇.(2019).星载大气痕量气体差分吸收光谱仪狭缝函数研究.光谱学与光谱分析,39.
MLA	黄珊,et al."星载大气痕量气体差分吸收光谱仪狭缝函数研究".光谱学与光谱分析 39(2019).