一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于大气数据分析领域，公开了一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统，利用量子力学和分子光谱学，基于替代数据进行大气N2和O2分子转动拉曼散射截面的高精度计算；并进行大气Ring光谱效应的计算；最终的DOAS反演结果采用大气质量因子公式得到高精度数据。本发明专利技术的核心就是面向高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪数据，针对采用DOAS方法进行SO2和NO2反演过程所需要解决的Ring效应问题，得到大气Ring效应的高精度计算技术。

Method and system for analyzing atmospheric Ring effect by satellite

The invention belongs to the field of atmospheric data analysis, and discloses a method and system for the analysis of the atmospheric Ring effect by satellite. Using quantum mechanics and molecular spectroscopy, the high precision calculation of the rotational Raman scattering cross section of atmospheric N2 and O2 molecules is carried out based on the alternative data; the calculation of the atmospheric Ring spectral effect is carried out, and the final DOAS inverse is used. The air quality factor formula is used to get high-precision data. The core of the present invention is the data of the trace gas differential absorption spectrometer with high grade five satellite atmosphere, and the high precision calculation technology for the Ring effect of the atmosphere is obtained according to the Ring effect problem needed to be solved by using the DOAS method for the SO2 and NO2 inversion process.

【技术实现步骤摘要】
一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统
本专利技术属于大气数据分析领域，尤其涉及一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统。
技术介绍
使用DOAS方法反演大气痕量气体的柱浓度，Ring效应是影响反演结果的一个重要因素。Ring效应是指受太阳表面大气中钾、钙等成分的消光效应影响，到达大气顶的太阳光谱中含有多条称为夫琅禾费线的暗线结构，而由于太阳光在地球大气中传输会引起非弹性散射，导致观测到的夫琅禾费线变短，这个结果可以近似地认为是对夫琅禾费线的填充。1962年Grainger和Ring发表论文阐述了这种效应，故称之为Ring效应。Chance等使用的方法是分别计算N2分子和O2分子的转动拉曼散射截面，然后与太阳光谱卷积，经过差分计算，得到Ring光谱。卷积算法不需要辐射传输方程的复杂计算，相对快捷简便，因此使用较为广泛。目前，OMI传感器卫星使用的就是这种算法。基于卷积算法的优点，可以进一步对其进行优化：①因为针对的是卫星遥感反演，所以不再使用经过模拟计算的太阳光谱，而是直接使用卫星传感器测量得到的太阳光谱；②简化转动拉曼散射截面的计算，使用近似的O2转动拉曼散射截面作为计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述利用卫星分析大气Ring效应的方法，利用量子力学和分子光谱学，基于替代数据进行大气N2和O2分子转动拉曼散射截面的计算；并进行大气Ring光谱效应的计算；DOAS反演结果采用大气质量因子公式：

【技术特征摘要】
1.一种利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述利用卫星分析大气Ring效应的方法，利用量子力学和分子光谱学，基于替代数据进行大气N2和O2分子转动拉曼散射截面的计算；并进行大气Ring光谱效应的计算；DOAS反演结果采用大气质量因子公式：其中，SCD为最终的DOAS反演结果，SZA为太阳天顶角，VZA为卫星观测天顶角，SCDIrradianceRing为使用太阳源光谱IrradianceRing伪吸收截面得到的，SCDRadianceRing为使用卫星反射光谱RadianceRing伪吸收截面得到的NO2柱浓度。2.如权利要求1所述的利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述利用卫星分析大气Ring效应的方法具体包括：利用量子力学和分子光谱学计算N2分子和O2分子的转动拉曼散射截面；应用高光谱卫星遥感同步探测到的太阳光谱Irradiance和地球反射光谱Radiance，分别使用单次散射模型计算大气Ring效应差分散射截面；利用主成分分析的方法，分离出受O3痕量高光谱结构吸收气体影响的大气Ring效应差分散射截面；使用地基测量的结果做初步的比较；利用差分光谱技术反演NO2浓度，与辐射传输模式计算得到的结果进行对比验证。3.如权利要求1所述的利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述大气中N2和O2分子的转动拉曼散射，包括：根据量子力学和分子光谱学，N2和O2分子的转动拉曼散射截面公式如下Q为散射截面，N为自旋角动量量子数，J为转动角动量量子数，λ'为波长,fN为气体初始态占全部态的布居数...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37