激光掩星探测大气水汽的阿贝尔变换

• 作者: 孔伟 李虎 洪光烈 王一楠 王建宇
• 来源期刊: 大气与环境光学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 激光掩星 阿贝尔变换 差分光学厚度 水汽浓度
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 大气光学
• 页码范围: 180-188
• 页数: 9页
• 分类号: TP79
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-6141.2020.03.003

摘要

对流层顶-平流层下区域(UTLS)的水汽分子密度对于研究全球变化、大气物质能量交换具有十分重要的意义,激光掩星技术可能是一种探测该区域水汽的有效手段.掩星对于大气探测的核心思想源于阿贝尔(Abel)变换.GPS掩星的阿贝尔积分变换表达的是连线的折射角与切点处折射率之间的关系,而与GPS掩星的阿贝尔积分变换不同的是,激光掩星的阿贝尔积分变换建立的是全路径大气光学厚度与切点处大气消光系数之间的关系.从光线的程函方程出发,通过变量替换、坐标置换,从而建立起大气光学厚度与大气消光系数之间的关系.由于光在切点处大气的消光系数和该处大气的水汽浓度成正比,因此分别在微卫星和微卫星之间发射、接收0.935 μm掩星激光脉冲,连接两者之间的光束穿过大气层,计算积分路径上其水汽双波长差分光学厚度,由阿贝尔积分变换反演即可获得光束路径切点处水汽浓度.随着掩星连线的上下移动,连线切点高度随着卫星相向或背向而行而变化形成水汽浓度廓线.由于激光束发散角小,因此由激光掩星方法获得的水汽廓线高程精度高,水汽的吸收消光可以直接得到水汽的分子密度,优于GPS掩星的相位延迟间接方法,可以更直接精确地探测大气对流层顶-平流层下区域的水汽分子密度.此外,研究表明激光掩星方法的光谱分辨率优于太阳掩星方法的光谱分辨率.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王建宇	中国科学院上海技术物理研究所中国科学院空间主动光电技术重点实验室	162	1466	20.0	27.0
5	李虎	中国科学院上海技术物理研究所中国科学院空间主动光电技术重点实验室	20	101	5.0	10.0
9	洪光烈	中国科学院上海技术物理研究所中国科学院空间主动光电技术重点实验室	39	264	9.0	15.0
10	王一楠	中国科学院大气物理研究所中国科学院中层大气与全球环境探测重点实验室	2	7	1.0	2.0
11	孔伟	中国科学院上海技术物理研究所	21	19	3.0	3.0