基于转动拉曼散射的大气Ring效应差分截面卷积算法研究  

作　　者：韩冬[1,3] 陈良富[1] 陶金花[2] 苏林[1] 李莘莘[1,3] 余超[1,3] 张莹[1,3] 贺宝华[1,3] 

机构地区：[1]中国科学院遥感应用研究所,遥感科学国家重点实验室,北京100101 [2]中国科学院大气物理研究所,大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029 [3]中国科学院研究生院,北京100049

出　　处：《中国科学：地球科学》2011年第10期1524-1529,共6页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：863计划重大项目(编号:2006AA06A303);中国科学院知识创新工程重大项目(编号:KZCX1-YW-06-01)资助

摘　　要：Ring效应是指地球大气中的N2和O2分子对太阳光的转动拉曼散射导致夫琅禾费线变短的现象.使用差分吸收光谱算法,反演大气NO2和SO2等痕量气体浓度的时候,Ring效应是影响反演结果精度的一个重要因素.本研究利用卷积算法计算得到的差分Ring光谱截面,与辐射传输模型计算结果比较,得到如下几个结论:(1)直接采用卫星遥感获得太阳光谱数据和大气转动拉曼散射截面,忽略压力展宽,卷积后,可获得Ring光谱.经过除以原始太阳光谱,三次多项式差分后可以得到针对卫星遥感反演痕量气体所需的差分Ring光谱.标准化后与Vountas等利用辐射传输模式计算得到的结果比较,相关系数R2=0.9663.(2)利用两个固定波长与变化波长分别计算得到的Ring光谱,经过差分计算后三者差异非常小;经标准化后与辐射传输模式计算得到的结果比较,R2分别达到0.9624,0.9639和0.9663.因此可以采用反演光谱范围中的固定波长作为一组转动拉曼散射截面进行卷积计算,降低计算量,加快计算速度.在本项研究中,计算量减少为原计算量的0.128%.(3)大气与N2和O2分子的转动拉曼散射截面信号的频谱特征相似,可直接使用N2和O2分子的转动拉曼散射截面代替大气进行卷积运算.

关 键 词：Ring效应 转动拉曼散射 卷积 DOAS 

分 类 号：P401[天文地球—大气物理学与大气环境]