發(fā)布時(shí)間：2021-08-29 03:59

　　中高層大氣是地球大氣系統(tǒng)中一個(gè)重要的能量耦合區(qū)域,特別是中間層與低熱層區(qū)域（Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT）處于中性大氣與電離層大氣之間的過(guò)渡窗口區(qū),是大氣光化學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程最為復(fù)雜的一個(gè)區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)有豐富的氣輝輻射,而氣輝作為中高層大氣重要的光化學(xué)現(xiàn)象,攜帶有重要的光化學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息,借助氣輝輻射探測(cè)研究中高層大氣物化特性已經(jīng)被廣泛采用。本文基于自主研發(fā)的中間層頂氣輝光譜光度計(jì)（MASP,Mesopause Airglow Spectrum Photometer）,以O(shè)₂（0-1）譜帶氣輝輻射為探測(cè)目標(biāo),對(duì)南京上空94km的中高層大氣轉(zhuǎn)動(dòng)溫度的探測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)研究。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:1、對(duì)探測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度探測(cè)的原理和方法進(jìn)行了研究。選擇以O(shè)₂（0-1）譜帶為探測(cè)目標(biāo),利用轉(zhuǎn)動(dòng)譜線測(cè)溫法的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的探測(cè)。2、設(shè)計(jì)了MASP光學(xué)系統(tǒng),并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。依據(jù)探測(cè)原理給出了MASP探測(cè)儀器整體的光路設(shè)計(jì),對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件窄帶干涉濾光片的特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。在完成探測(cè)儀器... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：51 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MLT區(qū)域各種自然奇觀（極光、氣輝、夜光云）

愣デ?虻南煊μ卣鰲?國(guó)內(nèi)在2008年啟動(dòng)了“子午工程”，利用東經(jīng)120度子午線及北緯30度緯度線附近現(xiàn)有的15個(gè)監(jiān)測(cè)臺(tái)站，建成一個(gè)具備多種觀測(cè)手段的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)包括15個(gè)臺(tái)站：北京、武漢、海南、南極、漠河、滿(mǎn)洲里、長(zhǎng)春、新鄉(xiāng)（馬陵山）、上海（杭州）、合肥、拉薩、重慶、成都、曲靖和廣州（肇慶、邵陽(yáng)），并包含地磁（電）、無(wú)線電、光學(xué)、探空火箭4個(gè)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)。其中北京、武漢、海南及南極中山站都配備了全天空成像儀或FPI，用來(lái)探測(cè)中高層大氣的溫度、風(fēng)速及重力波等參數(shù)[63-66]（如圖3所示）。圖2PSMOS觀測(cè)網(wǎng)及NDMC觀測(cè)網(wǎng)站點(diǎn)分布中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的徐寄遙研究員團(tuán)隊(duì)從2009年開(kāi)始，以國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——“子午工程”為依托，開(kāi)展了多種手段的中高層大氣氣輝輻射的地基探測(cè)，獲取了大氣垂直高度上多個(gè)氣輝層的探測(cè)數(shù)據(jù)。利用地基探測(cè)對(duì)中高層大氣波動(dòng)事件的物理演化過(guò)程進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為了彌補(bǔ)單臺(tái)站地基探測(cè)覆蓋范圍小的不足，該團(tuán)隊(duì)在中國(guó)華北地區(qū)（河北、山東、遼寧、山西、河南）利用自主研制的全天空氣輝成像儀，建成了國(guó)際上第一個(gè)區(qū)域全覆蓋的全天空羥

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文6基（OH）氣輝探測(cè)臺(tái)網(wǎng)[67-70]（圖3）。圖3國(guó)內(nèi)子午工程二期及氣輝觀測(cè)網(wǎng)站點(diǎn)分布可以看出，想要進(jìn)一步推動(dòng)臨近空間領(lǐng)域的科學(xué)研究和應(yīng)用水平，對(duì)溫度場(chǎng)實(shí)施有效的大范圍高密度的組網(wǎng)觀測(cè)，從而獲取高時(shí)空分辨率及長(zhǎng)期穩(wěn)定的觀測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為了一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。而在組網(wǎng)觀測(cè)中，如何去保證每臺(tái)儀器功能的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性，都是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。其中，基于光譜光度計(jì)原理探測(cè)氣輝轉(zhuǎn)動(dòng)溫度的儀器是最具潛力的一類(lèi)儀器，但想要在組網(wǎng)觀測(cè)中得到更有效的應(yīng)用，仍然存在諸多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題函待解決。1.4本文的研究?jī)?nèi)容及意義綜合上述研究背景及現(xiàn)狀，地基探測(cè)儀器的組網(wǎng)觀測(cè)對(duì)研究氣輝輻射的時(shí)空分布特征和重力波行星波波動(dòng)過(guò)程有著重要的意義，也是未來(lái)探測(cè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在任何一個(gè)觀測(cè)網(wǎng)中，如何去保證每個(gè)臺(tái)站中的各個(gè)儀器功能的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的一致性，都是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。因此，儀器性能的一致性和穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的可靠性以及后期運(yùn)維過(guò)程都是組網(wǎng)觀測(cè)必須要考慮的問(wèn)題。正是基于這一背景，借助大氣物理學(xué)院的科研條件，研制了一臺(tái)具備高精度探測(cè)中高層大氣溫度的被動(dòng)遙感探測(cè)地基儀器--中間層氣輝光譜光度計(jì)（MASP，themesosphericairglowspectrumphotometer），能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)O2氣輝輻射的長(zhǎng)期觀測(cè)，也為研究大氣潮汐及重力波活動(dòng)等相關(guān)問(wèn)題提供了探測(cè)基矗MASP的所有組件都是商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)器件，使其成本更合理，并且后期的運(yùn)行和維護(hù)也更加便利，有利于長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。另外，MASP配有小型半導(dǎo)體熱電制冷器（TEC）空調(diào)，確保整個(gè)儀器的溫度恒定。本文將詳細(xì)介紹MASP的數(shù)據(jù)處理過(guò)程及溫度反演的具體方法，并給出了觀測(cè)實(shí)例。本碩士論文主要包括了以下內(nèi)容：

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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