大氣背景輻射特性對(duì)先進(jìn)光電工程應(yīng)用以及地球和空間科學(xué)研究具有重要意義。臨近空間大氣不僅受到大氣對(duì)流層活動(dòng)的影響,還受到太陽輻射、宇宙射線等外部環(huán)境的影響。本文開展了特殊天氣下大氣輻射特性的地基觀測(cè),利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析了大氣背景輻射的基本變化特征和高空大氣擾動(dòng)下的時(shí)空分布狀態(tài),為深入研究臨近空間環(huán)境輻射形成機(jī)理及其變化特性提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下:利用光纖光譜儀在2018年暴雪天氣條件下進(jìn)行了 0.4-1.1μm天空背景輻射的地基測(cè)量,獲得了整個(gè)降雪過程下的天空背景光譜輻射的基本變化特性,在雪后晴朗天氣下的暮曙時(shí)分,觀測(cè)到可見光譜段的短波天空背景輻射低于長波背景輻射值,而其他時(shí)刻短波天空背景輻射都高于長波波段的數(shù)值。利用SABER探測(cè)的臨邊大氣紅外輻射數(shù)據(jù)采用微擾方法分析了 2012/2013年平流層頂爆發(fā)性增溫下的大氣擾動(dòng)情況。發(fā)現(xiàn)相比于大氣溫度數(shù)據(jù),采用臨邊長波紅外輻射數(shù)據(jù)可更精細(xì)地揭示大氣擾動(dòng)。2013年1月到3月平流層爆發(fā)性增溫事件中,40km處大氣溫度擾動(dòng)最大幅度值為21%,而大氣輻射擾動(dòng)最大幅度達(dá)到160%。2012年弱平流層增溫效應(yīng)發(fā)生時(shí),溫度擾... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．?１光學(xué)路徑??Ｆｉｇ?２．１?ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｔｈ??從上式可以看出，對(duì)于點(diǎn)Ｐ（Ｓ）在Ｓ方向上的輻射可由兩部分組成：一部分為??被邊界點(diǎn)與參考點(diǎn)Ｐ（Ｓ）之間的介質(zhì)所吸收的邊界輻射４〇＾，５）；另一部分為傳輸??

?第二章大氣輻射傳輸基本原理及數(shù)據(jù)源介紹???理之后通過ＵＳＢ傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)的采集以及后續(xù)處理以及保存都在Ｌａｂｖｉｅｗ??程序內(nèi)進(jìn)行＃］。??〔，?—＞?ｃｏｍｐｕｔｅｒ???￥?＾ｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｉｊｊ?＾??ｔｈｅ?ｐｒｏｂｅ?＾Ｊ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｏｎｔｒｏｌ??圖２．?３天空背景輻射測(cè)量簡(jiǎn)圖??Ｆｉｇ２．３?ｓｋｙ?ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ??測(cè)量的天空背景輻射值穩(wěn)定性較好，測(cè)量誤差不超過１％排除了溫度對(duì)探測(cè)??值的干擾，提高了探測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而排除了在做外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)或者其他觀測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)??溫度對(duì)光譜儀的干擾。??２．２．２?ＴＩＭＥＤ／ＳＡＢＥＲ簡(jiǎn)介及數(shù)據(jù)描述??發(fā)射于２００１年７月的ＴＩＭＥＤ衛(wèi)星，其目的是研宄太陽和人類對(duì)地球大氣??的中間層和低熱層?／?電離層（Ｍｅｓｏｓｐｈｅｒｅ?ａｎｄ?Ｌｏｗｅｒ?Ｔｈｅｒｍｏｓｐｈｅｒｅ／Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ，??ＭＬＴＩ）的影響，而這一區(qū)域范圍也是目前人們對(duì)它探測(cè)和認(rèn)識(shí)最少的區(qū)域ｔ２］。??ＴＩＭＥＤ所研究的高度范圍為６０－１８０ｋｍ之間，這一范圍也稱之為ＭＬＴＩ區(qū)域，它??包括了散逸層和低熱成層／電離層空氣區(qū)域。這一高度范圍也是連接地球和外圍??空間區(qū)域的一個(gè)范圍，這一區(qū)域既會(huì)受到太陽活動(dòng)的影響也會(huì)受到來自底層大氣??的影響。由于ＭＬＴＩ區(qū)域的特殊性加上目前的探測(cè)技術(shù)有限，這一區(qū)域還沒有被??人們進(jìn)行比較全面的探索。地基探測(cè)器或者火箭激光雷達(dá)只能對(duì)ＭＬＴＩ區(qū)域進(jìn)行??特定范圍或者特定軌道的探測(cè)，其他衛(wèi)星也只是對(duì)ＭＬＴＩ進(jìn)行部分研宄。而美國??約翰斯霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理

?第二章大氣輻射傳輸基本原理及數(shù)據(jù)源介紹???度都非常高，如圖２．４所示。??圖２．?４?ＴＩＭＥＤ衛(wèi)星攜帶的儀器：全球紫外線成像儀（ＧＵＶＩ）；寬帶輻射計(jì)（ＳＡＢＥＲ）；太陽??遠(yuǎn)紫外輻射儀（ＳＥＥ）?；?ＴＩＭＥＤ多普勒干涉儀（ＴＩＤＩ）??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ?ｃａｒｒｉｅｄ?ｂｙ?ＴＩＭＥＤ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅ：?Ｇｌｏｂａｌ?ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ?ｉｍａｇｅｒ?（ＧＵＶＩ）；?ｂｒｏａｄｂａｎｄ??ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ?（ＳＡＢＥＲ）；?ｓｏｌａｒ?ｆａｒ?ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ?ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ?（ＳＥＥ）；?ｔｉｍｅｄ?Ｄｏｐｐｌｅｒ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?（ＴＩＤＩ）??而搭載在ＴＩＭＥＤ衛(wèi)星上的ＳＡＢＥＲ探測(cè)器，是多通道紅外輻射探測(cè)計(jì)，用??于探測(cè)在一個(gè)較高的高度和較寬泛光譜波段的熱輻射，且都得到了多年連續(xù)的中??高層相關(guān)大氣參數(shù)信息。ＳＡＢＥＲ的主要科學(xué)目標(biāo)是探索ＭＬＴＩ范圍以確定其能??量平衡；大氣結(jié)構(gòu)（溫度、密度和氣壓隨高度如何變化）；化學(xué)（氧族和氫族的??重要?dú)怏w變化）；在大氣區(qū)域內(nèi)（不同高度，從兩極到赤道，東西向）大氣運(yùn)動(dòng)??或大氣動(dòng)力學(xué)另外它精確測(cè)量了全球溫度的空間分布特征以及輻射的冷卻率??和加熱率。??ＴＩＭＥＤ衛(wèi)星運(yùn)行軌道為６２５ｋｍ，傾斜角是７４．１°?，運(yùn)行周期時(shí)間為１．６ｈ。??ＳＡＢＥＲ探測(cè)器每５８秒掃描地球大氣一次，獲得自地表至１８０ｋｍ高度范圍的大??氣參數(shù)信息，比如氣體成分含量（Ｃ０２、Ｈ２０、０３、ＮＯ等）、氣溫、壓強(qiáng)以及??一些輻射量的信息。在一次運(yùn)行周期內(nèi)，ＳＡＢＥＲ探測(cè)器會(huì)從一個(gè)半球型的極區(qū)??到另一半球的高緯度地區(qū)，一

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