检索结果-内蒙古大学图书馆

空间科学学报 2021年第5期41卷 769-777页

作者：杨晓君李叶飞王后茂王咏梅付建国中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京100190 上海卫星工程研究所上海200240

基于氧气a波段的临边辐射模拟数据进行临近空间大气温度廓线的反演,分析比较了贝叶斯和最小二乘两种不同反演算法的特点.80km以下,信噪比为66~337时:基于贝叶斯理论反演的三条谱线761.59,762.2,764.05nm的反演误差平均值分别为5.52,3.94... 详细信息

基于氧气a波段的临边辐射模拟数据进行临近空间大气温度廓线的反演,分析比较了贝叶斯和最小二乘两种不同反演算法的特点.80km以下,信噪比为66~337时:基于贝叶斯理论反演的三条谱线761.59,762.2,764.05nm的反演误差平均值分别为5.52,3.94,4.73K;采用最小二乘法的反演误差平均值分别为10.57,7.04,8.80K.信噪比为6~34时:基于贝叶斯理论反演的三条谱线的反演误差平均值分别为18.27,12.18,18.27K;采用最小二乘法的反演误差平均值分别为103.18,68.79,85.98K.研究结果表明,基于贝叶斯理论的反演方法,利用先验信息对反演结果进行约束和修正,在有噪声的情况下获得了更合理的解,从而提高了反演精度和抗干扰能力.这为星载探测临近空间大气温度的算法研究和开发提供了参考,也为提高光谱仪器信噪比并进而提高温度反演精度提供了理论基础.

关键词：氧气a波段临近空间温度反演

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基于氧气a波段发射谱反演临近空间大气温度

基于氧气A波段发射谱反演临近空间大气温度

引用

作者：杨晓君中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

学位级别：博士

临近空间大气温度不仅影响各种航天器的发射与再入轨过程的安全性,同时也是大气动力学和热力学等模型的建立和光化学耦合物理机制的重要参量。因此,临近空间大气温度场的研究在国际上具有重要的科学研究意义和较大的军事应用价值,是目... 详细信息

临近空间大气温度不仅影响各种航天器的发射与再入轨过程的安全性,同时也是大气动力学和热力学等模型的建立和光化学耦合物理机制的重要参量。因此,临近空间大气温度场的研究在国际上具有重要的科学研究意义和较大的军事应用价值,是目前国际上研究的热点。国际上对临近空间大气温度廓线的研究始于上世纪六七十年代,而我国在这方面的研究起步较晚。本论文的主要内容包括以下几个方面:（1）基于氧气a波段气辉的光化学反应机制、大气动力学和光化学反应理论建立产生O2（b1∑g+）的光化学模型,然后基于此模型进行了气辉体发射率和气辉辐射强度的模拟。为了验证模型的正确性,将夜气辉体发射率计算结果与AURIC模型的结果进行了比较,对应高度基本吻合。基于计算和模拟结果对氧气a波段气辉体发射率和辐射强度的影响因素进行了具体分析,包括夜气辉体发射率随温度和氧原子数密度的变化、日气辉体发射率随太阳天顶角的变化、氧气a波段发射谱随温度的变化以及辐射强度随切点高度的变化。（2）基于氧气a波段的临边辐射模拟数据进行临近空间大气温度廓线的反演,为了选取更加合适的反演方法,分别采用了贝叶斯方法和最小二乘法两种不同算法进行温度反演并基于结果进行了对比和分析。对比发现,80公里以下,信噪比为66～337时,基于贝叶斯反演的三条谱线761.59nm、762.2nm、764.05nm的平均反演误差分别为6.04K、2.5K、4.81K;采用最小二乘法反演的平均反演误差分别23.27K、11.84K、17.97K。信噪比为6～34时基于贝叶斯的三条谱线的平均反演误差分别为37.55K、16.76K、28.50K;采用最小二乘法反演的平均误差分别为180.26K、65.61K、121.33K。（3）基于氧气a波段的临边辐射强度模拟数据和贝叶斯方法对临近空间高度（60-110 km）的大气温度反演进行了研究及分析。基于无噪声和加入噪声情况下的临边辐射强度模拟值这两种模拟数据分别进行了温度反演,并对氧气a波段中的所有谱线的反演结果进行了分析,确定了氧气a波段各谱线权函数变化规律可作为谱线选择的判断依据。在无噪声情况下,当温度对自吸收的影响小于对线强的影响时,温度反演精度较高,平均反演偏差为4.1 K;当温度对自吸收的影响大于对线强的影响时,此时温度的反演精度较差,平均反演偏差达到34.9K。此外,基于辐射弱线进一步通过人为提高信噪比来分析辐射强度对反演精度的影响,发现辐射越强,信噪比越大,温度的反演精度越高,反之则越低。当气辉谱线线强达到10-26时,也可以用于80公里以上的温度反演并获得较好的反演结果,反演精度<5K。

关键词：临近空间氧气a波段温度反演

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氧气A(O,O)波段气辉体发射率和临边辐射强度模拟与分析

引用

空间科学学报 2020年第6期40卷 1039-1045页

作者：杨晓君王后茂王咏梅中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室北京100190

临近空间大气参数如温度、密度、风场等对预报模型精度及航天器运行安全等有较大的影响,而气辉的辐射模拟是大气参数反演的重要过程.本文基于光化学模型计算了氧气A(0,0)波段气辉的体发射率和临边辐射强度.基于氧气A(0,0)波段气辉的光... 详细信息

临近空间大气参数如温度、密度、风场等对预报模型精度及航天器运行安全等有较大的影响,而气辉的辐射模拟是大气参数反演的重要过程.本文基于光化学模型计算了氧气A(0,0)波段气辉的体发射率和临边辐射强度.基于氧气A(0,0)波段气辉的光化学反应机制、大气动力学和光化学反应理论,建立产生O2(b1∑g+)的光化学模型.计算气辉体发射率,基于临边探测几何路径进行气辉辐射强度模拟.体发射率计算结果与AURIC模型结果的辐射值及辐射高度均一致.基于计算和模拟结果,对氧气a波段气辉体发射率和辐射强度的影响因素进行了分析.

关键词：氧气a波段气辉体发射率光化学辐射强度

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氧A带高光谱临边探测大气密度廓线敏感性分析

引用

大气与环境光学学报 2025年

作者：阮梦婷施海亮王先华王越安源孙二昌叶函函中国科学技术大学中国科学院合肥物质科学研究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

临近空间大气密度的变化规律复杂，探测难度较大，且现有数据在时空覆盖范围和分辨率方面存在不足。利用临边观测卫星获取的氧A带光谱数据，可以反演出具有高时空连续性的大气密度廓线。为评估光谱分辨率、观测几何和环境要素对大气密... 详细信息

临近空间大气密度的变化规律复杂，探测难度较大，且现有数据在时空覆盖范围和分辨率方面存在不足。利用临边观测卫星获取的氧A带光谱数据，可以反演出具有高时空连续性的大气密度廓线。为评估光谱分辨率、观测几何和环境要素对大气密度反演的影响，采用SCIATRAN辐射传输模型，对20～70 km高度范围内氧A带的大气密度信息量进行了统计分析。研究结果表明，光谱分辨率的影响远大于观测几何和环境要素的影响。随着光谱分辨率的提高，尤其是从0.1 nm提升至0.01 nm时，信息量显著增加。在70 km高度区域，信息量的提升达96.667％。此外，太阳天顶角的增大会导致信息量的减少，因此应为仪器设定合理的观测时间，避开晨昏两个高太阳天顶角时段。环境要素中的温度对信息量的影响最大，约为60％；而气溶胶、臭氧浓度和地表反照率的影响相对较小，分别在8％、3％和0.0025％以内。低高度区域因氧气浓度较高，包含的信息量较大，反演能力较强。本文的研究为临近空间大气密度探测载荷的研制和反演算法的设计提供了重要的理论依据和指导。

关键词：大气密度氧气a波段高光谱临近空间临边观测

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