對流層頂-平流層下區(qū)域（UTLS）的水汽分子密度對于研究全球變化、大氣物質(zhì)能量交換具有十分重要的意義,激光掩星技術(shù)可能是一種探測該區(qū)域水汽的有效手段。掩星對于大氣探測的核心思想源于阿貝爾（Abel）變換。GPS掩星的阿貝爾積分變換表達(dá)的是連線的折射角與切點(diǎn)處折射率之間的關(guān)系,而與GPS掩星的阿貝爾積分變換不同的是,激光掩星的阿貝爾積分變換建立的是全路徑大氣光學(xué)厚度與切點(diǎn)處大氣消光系數(shù)之間的關(guān)系。從光線的程函方程出發(fā),通過變量替換、坐標(biāo)置換,從而建立起大氣光學(xué)厚度與大氣消光系數(shù)之間的關(guān)系。由于光在切點(diǎn)處大氣的消光系數(shù)和該處大氣的水汽濃度成正比,因此分別在微衛(wèi)星和微衛(wèi)星之間發(fā)射、接收0.935μm掩星激光脈沖,連接兩者之間的光束穿過大氣層,計(jì)算積分路徑上其水汽雙波長差分光學(xué)厚度,由阿貝爾積分變換反演即可獲得光束路徑切點(diǎn)處水汽濃度。隨著掩星連線的上下移動(dòng),連線切點(diǎn)高度隨著衛(wèi)星相向或背向而行而變化形成水汽濃度廓線。由于激光束發(fā)散角小,因此由激光掩星方法獲得的水汽廓線高程精度高,水汽的吸收消光可以直接得到水汽的分子密度,優(yōu)于GPS掩星的相位延遲間接方法,可以更直接精確地探測大氣對流層頂-平流層下... 

【文章來源】：大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,15(03)CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１?ＧＰＳ掩星探測地球大氣的示．意圖??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｆｏｒ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?ｕｓｉｎｇ?ｌａｓｅｒ?ｏｃｃｕｌｔ?ａｔ?ｉｏｎ??

第３期??洪光勁，等：激光掩星探測大氣水汽的阿貝爾變換??１８３??的積分變換，這是大氣物理與大氣遙感學(xué)界比較熟悉的．而在激光掩星事件中，利用的阿貝爾變換，指的??是光學(xué)厚度與連線（ｒａｙ）切點(diǎn)處的消光系數(shù)之間的數(shù)學(xué)變換，與ＧＰＳ掩星的原理略有不同，有必要進(jìn)行一??下梳理。激光掩星的波束發(fā)散角小，更容易獲得高度分辨率??掩星探酒概念所需的適當(dāng)?shù)能壍朗且粋�(gè)圓形的地球低軌道（ＬＥＯ），而且必須避免兩個(gè)軌道之間的相對??運(yùn)動(dòng)。對一個(gè)全球性覆蓋的任務(wù)來說，這Ｋ能利用在極地軌道（太陽同步軌道）上的航天器來實(shí)現(xiàn)．此外，??微小衛(wèi)星和對應(yīng)的微�。毙堑能壍栏叨葢�(yīng)接近，以確保下降的切點(diǎn)在整個(gè)大氣層中盡可能垂直．它們相向??而行或背詢而行，如圖２所示。表示發(fā)射機(jī)，Ｉ：表示發(fā)射機(jī)；表示收發(fā)之間距離。??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｔｗｏ?ｍｉｃｒｏ－ｓａｔ?ｅｌｌ?ｉｔ?ｉｃ?ｏｒｂｉｔｓ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｏｃｃｕｌｔａｔｉｏｎ??ｒａｙ?ｐｅｒｉｇｅｅ??（ｔａｎｇｅｎｔ?ｐｏｉｎｔ），??圖３激光掩星示意圖（ＩＶ表示激光發(fā)射端；凡表示激光接收端）??Ｆｉｇ．３?Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ｌａｓｅｒ?ｏｃｃｕｌｔａｔｉｏｎ??如圖３所示激光強(qiáng)度Ｊ沿著光束路徑的４?ｉＶ連線）的衰減根據(jù)朗伯定理可表示為??ｄＪ?＝?—ｋｌｄｌ??（２）??


本文編號：3134749