13 / 2024-07-25 10:57:18

基于1.27 μm O2(a1∆g)气辉的临近空间大气温度及臭氧廓线反演

O2(a1∆g)气辉；临近空间；温度反演；臭氧反演；剥洋葱算法

临近空间大气温度和臭氧信息对于支撑临近空间开发与利用具有重要的学术意义和工程价值。基于1.27 μm O₂(a¹∆_g)气辉的内禀特性和光谱理论提出了在考虑自吸收效应的情况下利用O₂(a¹∆_g)气辉辐射反演临近空间温度和臭氧廓线的方法。首先建立O₂(a¹∆_g)气辉光化学反应模型。然后利用考虑自吸收效应的剥洋葱算法对大气图像扫描成像吸收光谱仪（SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY，SCIAMACHY）临边观测下的1.27 μm波段O₂(a¹∆_g)气辉辐射信号进行处理，得到自吸收效应校正后的目标层O₂(a¹∆_g)气辉辐射光谱，结合最优化算法反演得到35-90 km大气温度廓线温度信息。同时，通过谱积分计算获得O₂(a¹∆_g)气辉体辐射率，并结合O₂(a¹∆_g)光化学模型反演得到大气臭氧廓线信息。最后与宽带辐射大气测量仪（Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry，SABER）和迈克尔逊被动大气探测干涉仪（Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding，MIPAS）卫星遥感数据对比表明，温度误差优于15 K，臭氧反演误差为10%，验证了利用O₂(a¹∆_g)气辉反演临近空间温度和臭氧廓线信息的准确性和可靠性。