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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光谱定标技术研究

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光谱学与光谱分析 2012年第11期32卷 2881-2885页

作者：周海金刘文清司福祺赵敏杰江宇薛辉中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪用于遥感监测痕量气体的全球分布。该载荷探测地球大气或表面反射、散射的紫外/可见光辐射,利用差分吸收光谱算法来解析痕量污染气体成分的分布和变化。光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础,定标... 详细信息

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪用于遥感监测痕量气体的全球分布。该载荷探测地球大气或表面反射、散射的紫外/可见光辐射,利用差分吸收光谱算法来解析痕量污染气体成分的分布和变化。光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础,定标的精度直接决定了仪器研制和应用水平的高低。针对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪视场大、波长宽、空间分辨率和光谱分辨率高的特点,提出了相应的光谱定标方法,建立了定标装置,通过寻峰和回归分析计算光谱定标方程,实现了对载荷的全视场光谱定标工作。并利用太阳光的夫琅禾费线对定标精度进行了检验。

关键词：星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光谱定标夫琅禾费线

多轴差分吸收光谱技术测量近地面NO_2体积混合比浓度方法研究

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物理学报 2013年第4期62卷 242-248页

作者：周海金刘文清司福祺窦科中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室合肥230031

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)通过测量不同角度的太阳散射光,获取痕量气体的柱浓度信息,广泛应用于整层NO2柱浓度的监测.由于缺少有效观测距离的信息,MAX-DOAS无法获取近地面NO2的体积混合比浓度.本文分析了消光系数和有效观测距离... 详细信息

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)通过测量不同角度的太阳散射光,获取痕量气体的柱浓度信息,广泛应用于整层NO2柱浓度的监测.由于缺少有效观测距离的信息,MAX-DOAS无法获取近地面NO2的体积混合比浓度.本文分析了消光系数和有效观测距离的关系,提出了利用能见度信息获取有效观测距离,进而将MAX-DOAS测量的水平方向NO2斜柱浓度转换为体积混合比浓度的方法.并在合肥开展了相应的观测实验,成功实现了基于MAX-DOAS的NO2体积混合比浓度测量.通过与主动式长程差分吸收光谱仪测量的NO2浓度进行对比,结果呈现出较好的一致性,说明了方法的可行性.研究为MAX-DOAS监测近地面NO2体积混合比浓度提供了一种简单有效的方法,拓展了MAX-DOAS的应用领域.

关键词：多轴差分吸收光谱技术大气消光系数能见度 NO2体积混合比浓度

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绝对光谱辐照度仪的波长定标

光学精密工程 2013年第3期21卷 608-615页

作者：刘恩超郑小兵李新张艳娜中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度,提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案,完成了0.4～1.0μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数,描述了波长与CCD像元的对应关系,制定了定标与计算方法,并介绍了... 详细信息

为了提高太阳绝对光谱辐照度仪的波长定标精度,提出了用线阵CCD作为位置传感器进行波长定标的方案,完成了0.4～1.0μm波长的定标。根据仪器的安装结构和Fèry棱镜的参数,描述了波长与CCD像元的对应关系,制定了定标与计算方法,并介绍了器件的选型及线阵CCD的时序驱动和输出信号的处理。在室内波长定标中,利用可调谐激光器作为光源,确定了CCD像元与中心波长的对应关系,并通过光谱扫描进行了验证。在室外开展了太阳观测实验,并与可见-短波红外光谱仪做了对比。实验结果表明,波长定位精度优于0.5nm,测量的光谱曲线吸收峰与大气典型吸收谱线吻合,同时验证了波长定标方案的可行性与CCD电子学设计的合理性。

关键词：绝对光谱辐照度仪线阵CCD 光谱扫描时序驱动信号处理光谱定标波长定标

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪的实验室定标

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光学精密工程 2013年第3期21卷 567-574页

作者：赵敏杰司福祺江宇周海金汪世美刘文清中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031

采用四通道凸面光栅成像光谱仪设计了星载大气痕量气体差分吸收光谱仪,该光谱仪用天底推扫方式探测地球地表或天空散射光信号,基于痕量气体对不同谱段光信息的"指纹"吸收和差分吸收光谱算法定量获取大气痕量气体分布。针对该光谱仪的大... 详细信息

采用四通道凸面光栅成像光谱仪设计了星载大气痕量气体差分吸收光谱仪,该光谱仪用天底推扫方式探测地球地表或天空散射光信号,基于痕量气体对不同谱段光信息的"指纹"吸收和差分吸收光谱算法定量获取大气痕量气体分布。针对该光谱仪的大视场、宽谱段、高分辨率(光谱、空间)等特点,提出了相应的光谱定标和辐射定标方法,建立了定标系统,实现了对载荷的光谱定标和辐射定标,并对其定标的不确定度进行了分析。结果表明,载荷光谱定标不确定度为0.027nm,辐射定标不确定度为2.96%,满足给定的技术指标要求,为载荷的定量反演提供了保证。

关键词：星载光谱仪差分吸收光谱仪痕量气体光谱定标辐射定标定标不确定度

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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪杂散光抑制

光学精密工程 2012年第11期20卷 2331-2337页

作者：周海金刘文清司福祺江宇薛辉中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240～315nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径... 详细信息

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240～315nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径,计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线,结果显示杂散光抑制措施效果明显,PST小于3×10-5,中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4,最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平,结果表明:中心视场杂散光比值为8.167×10-4,和仿真结果接近,验证了仿真过程的准确性,说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。

关键词：星载光谱仪差分吸收光谱仪大气痕量气体监测杂散光点源透射比散射路径遮光罩

京津冀城市群地区夏季低层大气风速谱特征分析

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地球物理学报 2016年第5期59卷 1553-1565页

作者：李炬曹晓彦程志刚窦军霞张京江中国气象局北京城市气象研究所北京100089

利用京津冀城市群地区6个观测站风廓线雷达夏季一个月同步观测资料,对其进行了风功率谱和小波分析.越接近地面,测站之间风的周期变化特征差异越明显,离地面越远,差异不显著.各站大于1天周期的频谱特征差异小,而小于1天周期的频谱特征差... 详细信息

利用京津冀城市群地区6个观测站风廓线雷达夏季一个月同步观测资料,对其进行了风功率谱和小波分析.越接近地面,测站之间风的周期变化特征差异越明显,离地面越远,差异不显著.各站大于1天周期的频谱特征差异小,而小于1天周期的频谱特征差异大.各站频谱在几百米高度有明显日变化.不同位置的测站其日变化周期信号随高度分布表现为不同程度的地形影响效应.部分测站1km高度以下风功率谱在大于1天高频区近似满足-5/3幂分布规律.降水过程风频谱在低层普遍有小于1天的高频周期,这与降水过程高低空风速起伏和变化密切相关.各站平均风矢量日变化在5∶00—6∶00、20∶00—21∶00有明显风速变化和风向转换,1500m以下风向变化差异显著,偏南风出现时间及影响高度与该地区的山谷风和海陆风相联系.各站之间风速相关系数随高度分布呈现出低层低、上层高的特点.最后还给出了风廓线雷达布网建议.

关键词：京津冀城市群风廓线雷达功率谱小波分析

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河北省小麦白粉病发生气象等级动态预警

生态学杂志 2015年第9期34卷 2489-2497页

作者：张蕾霍治国王丽吴立张桂香中国气象科学研究院北京100081 国家气象中心北京100081 南京信息工程大学气象灾害预警预报与评估协同创新中心南京210044 西安市人工影响天气办公室西安710016

根据河北省4县2001—2010年小麦白粉病病情和逐日气象资料,采用因子膨化、秩相关分析、通径分析、Bayes准则、模糊数学(Fuzzy)和广义回归神经网络(GRNN)等方法,筛选影响小麦白粉病发生的关键期和关键因子,建立了小麦白粉病发生气象等级... 详细信息

根据河北省4县2001—2010年小麦白粉病病情和逐日气象资料,采用因子膨化、秩相关分析、通径分析、Bayes准则、模糊数学(Fuzzy)和广义回归神经网络(GRNN)等方法,筛选影响小麦白粉病发生的关键期和关键因子,建立了小麦白粉病发生气象等级指标模型、基于Bayes准则的Fuzzy模型和基于Fuzzy模型的GRNN模型。结果表明:影响河北4县小麦白粉病发生气象等级的关键因子是前三候至当候的平均温度、前三候至当候的降水量、前三候至当候的降雨系数和前一候的小麦白粉病实际发生等级;3种预警模型具有层层递进的关系,预报准确率基于Fuzzy模型的GRNN模型>基于Bayes准则的Fuzzy模型>指标模型,并均超过了85%,可以用于对候尺度小麦白粉病发生等级进行中短期预报。

关键词：小麦白粉病 Bayes准则 Fuzzy模型广义回归神经网络预警

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内蒙古草原火的时空动态特征研究

草业学报 2016年第4期25卷 16-25页

作者：周怀林王玉辉周广胜中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院大学生命科学学院北京100049 中国气象科学研究院北京100081

基于1981-2005年内蒙古草原火的统计资料分析表明,内蒙古草原在25年间共发生草原火3142次,其中人为火占68.84%,雷击火占5.19%,未查明起火原因草原火占25.97%。草原火强度主要以Ⅳ、Ⅲ级草原火为主,占查明起火原因草原火的81.15%。草原... 详细信息

基于1981-2005年内蒙古草原火的统计资料分析表明,内蒙古草原在25年间共发生草原火3142次,其中人为火占68.84%,雷击火占5.19%,未查明起火原因草原火占25.97%。草原火强度主要以Ⅳ、Ⅲ级草原火为主,占查明起火原因草原火的81.15%。草原火的年发生次数总体呈减少趋势,但在21世纪初有所增加,且春、秋季是草原火的高发期,其中人为火在4月份发生次数最多,而雷击火集中于5,6月份。草原人为火发生时段集中在9：00-16：00,雷击火主要在13：00-17：00。内蒙古草原火的发生区域呈东北向西南减少的条带状分布,其中位于呼伦贝尔市的新巴尔虎右旗、陈巴尔虎旗、牙克石市和鄂伦春自治旗是发生草原火次数最多的4个旗（县）,累计发生次数在119~187次之间。研究结果表明,内蒙古草原火预防工作在区域上应集中在内蒙古中、东部和东北部地区,在时间上拟关注春季,特别是白天9：00-16：00时段。

关键词：内蒙古草原火时空动态

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中国稻飞虱发生的大气环流指示指标

生态学杂志 2014年第4期33卷 1053-1060页

作者：于彩霞霍治国张蕾肖晶晶卢小凤吴立中国气象科学研究院北京100081 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 国家气象中心北京100081 浙江省气候中心杭州310017 广西气象服务中心南宁530022

根据1971—2010年稻飞虱发生面积率和发生程度资料,构建综合反映稻飞虱发生为害的因子,定义为稻飞虱发生指数。基于因子膨化方法对74项大气环流特征量进行合理扩充,采用相关分析等方法研究当年2月初、4月初、6月初对全国稻飞虱发生面积... 详细信息

根据1971—2010年稻飞虱发生面积率和发生程度资料,构建综合反映稻飞虱发生为害的因子,定义为稻飞虱发生指数。基于因子膨化方法对74项大气环流特征量进行合理扩充,采用相关分析等方法研究当年2月初、4月初、6月初对全国稻飞虱发生面积率等级、发生程度等级、发生指数等级具有指示意义的大气环流因子的筛选及其相应等级指标的构建。结果表明:影响稻飞虱发生面积率等级的指示因子为西太平洋副高面积指数、南海副高脊线、北半球极涡强度指数、印缅槽,影响稻飞虱发生程度等级的指示因子为太平洋副高北界、亚洲纬向环流指数、东亚槽强度、太阳黑子数,影响稻飞虱发生指数等级的指示因子为北半球副高强度指数、北半球极涡强度指数、大西洋欧洲环流型指数、西藏高原指数。不同指示因子的量值在稻飞虱轻、偏轻、偏重和重发生时差异性显著;建立的稻飞虱发生等级的大气环流指示指标,经历史发生情况检验,对稻飞虱发生等级具有很好的指示效应,可为稻飞虱中长期预测预报提供科学依据。

关键词：稻飞虱大气环流因子相关分析发生指数等级指标