發(fā)布時(shí)間：2020-04-26 13:53

【摘要】：準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠及太陽輻射劑量能為分析大氣環(huán)境變化、建立影響植被生長(zhǎng)進(jìn)程的機(jī)制提供重要的數(shù)據(jù)支撐,因而具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)目前主要有兩種手段:衛(wèi)星觀測(cè)和地基觀測(cè),二者各有優(yōu)劣,通常高精度的氣溶膠觀測(cè)是結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)并利用地基觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分校正的過程。論文主要涉及一種非傳統(tǒng)型地基觀測(cè)產(chǎn)品——多通道高朗伯特性的旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定標(biāo)實(shí)驗(yàn)及氣溶膠反演機(jī)制的建立。氣溶膠光學(xué)參數(shù)復(fù)雜且多變,旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)主要用于反演大氣氣溶膠的光學(xué)厚度(Aerosol Optical Depth,簡(jiǎn)稱AOD)。AOD是氣溶膠最關(guān)鍵的物理量之一,它主要用于表征大氣環(huán)境中氣溶膠的總含量,即用于體現(xiàn)大氣渾濁程度,被定義為太陽輻射沿兩個(gè)垂直高度層之間路徑上的單位截面上被氣溶膠粒子吸收和散射產(chǎn)生的總衰減,簡(jiǎn)而言之氣溶膠光學(xué)厚度是指氣溶膠粒子對(duì)太陽光的削減作用。傳統(tǒng)地基氣溶膠觀測(cè)產(chǎn)品具有自動(dòng)瞄準(zhǔn)、自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)、寬光譜、高分辨率等優(yōu)點(diǎn),但有云遮擋干擾和朗伯特性差的問題。為克服這兩大難關(guān),首先改進(jìn)傳統(tǒng)地基觀測(cè)產(chǎn)品的工作模式和測(cè)量原理,不再以四象限探測(cè)器監(jiān)測(cè)最小輻射信號(hào)的方式跟蹤太陽,摒棄小視場(chǎng)分別測(cè)量太陽和天空輻射信號(hào)的測(cè)量模式;創(chuàng)新地以平面勻化器加平面探測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)保證探測(cè)器具有良好的朗伯特性,并采用陰影帶旋轉(zhuǎn)的方式交替地遮擋或暴露探測(cè)器入口處的勻化器,從而實(shí)現(xiàn)輻射計(jì)四位置三模式的測(cè)量方法,間接獲取太陽和天空輻射信號(hào)。論文主要分為兩個(gè)部分,一是旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)的研制;二是利用研制的輻射計(jì)進(jìn)行太陽輻射信號(hào)的測(cè)量并反演獲取長(zhǎng)春地區(qū)AOD信息。旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)涵蓋可見—近紅外譜段,包括6個(gè)10nm帶寬的窄探測(cè)通道和一個(gè)400~1000nm的寬譜段探測(cè)通道,其中6個(gè)窄帶通道的中心波長(zhǎng)分別為413nm、500nm、613nm、671nm、870nm、940nm,除940nm是水汽敏感譜段外,其他窄帶通道主要用于監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠光學(xué)厚度,寬譜段通道則用于監(jiān)測(cè)太陽輻射總量。論文前半部分詳細(xì)論述了旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析,主要包括掃描機(jī)構(gòu)、探測(cè)器、極軸支架以及控制箱等,并詳細(xì)闡述了輻射計(jì)整機(jī)工作模式、測(cè)量原理和輻射定量計(jì)算,后半部分重點(diǎn)著手于高精度定標(biāo)實(shí)驗(yàn)、外場(chǎng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)、氣溶膠反演機(jī)制的建立、資料處理分析及觀測(cè)誤差分析。輻射計(jì)研制完成后經(jīng)過高精度的實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)定標(biāo)并利用合理準(zhǔn)確的反演機(jī)制處理后可獲得觀測(cè)地區(qū)大氣AOD信息,以此指導(dǎo)該地氣候分析和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。論文對(duì)旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)2018年3月至今在長(zhǎng)春地區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到該地AOD在時(shí)間域內(nèi)的變化趨勢(shì),并簡(jiǎn)要分析了導(dǎo)致這種變化趨勢(shì)的可能因素。同時(shí)為驗(yàn)證旋轉(zhuǎn)影帶輻射計(jì)監(jiān)測(cè)AOD的可靠性,將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,最終確定本輻射計(jì)可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)長(zhǎng)春地區(qū)大氣AOD,且整體觀測(cè)誤差不超過5.5%。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P412

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝波;龍興貴;;美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室钚氣溶膠研究進(jìn)展[J];科技導(dǎo)報(bào);2017年21期

2 程峰;;基于偏振和激光雷達(dá)遙感的長(zhǎng)三角地區(qū)氣溶膠信息提取及其時(shí)空變化研究[J];測(cè)繪學(xué)報(bào);2019年06期

3 高星星;陳艷;張鐳;張武;;華北地區(qū)氣溶膠的季節(jié)垂直分布特征及其光學(xué)特性[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2018年03期

4 任雍;巫錫洪;梁鶯;;基于激光雷達(dá)的廈門大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)分析[J];海峽科學(xué);2017年06期

5 耿霞;盧慧斌;;氣溶膠中總α、總β測(cè)量方法研究及山西省氣溶膠放射性水平監(jiān)測(cè)分析[J];輻射防護(hù);2017年06期

6 侯忠新;畢瑋;趙長(zhǎng)芳;張少博;;青島地區(qū)氣溶膠質(zhì)量濃度與水溶性無機(jī)離子分布特征研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2019年07期

7 司福祺;劉建國(guó);謝品華;張玉鈞;劉文清;;差分吸收光譜技術(shù)在氣溶膠監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

8 張藝博;王麗;杜康;謝含章;郭姝s，

本文編號(hào)：2641568