高精度地面太阳/大气紫外光谱测量及比对

【摘要】： 长春光机所研制的FY-3气象卫星臭氧垂直探测仪和北京空间中心研制的FY-3气象卫星臭氧总量探测仪是FY-3气象卫星两个主要有效载荷,为保证两载荷在轨运行期间重叠数据的一致性,正样研制前对其进行光谱辐照度和光谱辐亮度定标精度、仪器精度、灵敏度、动态范围等性能的验证是十分重要的环节。为达到此目的,国家卫星气象中心(用户)与中科院长春光机所(研制单位)和北京空间中心(研制单位)合作于2005年11月至12月在云南丽江开展了为期一个月的外场观测试验,利用FY-3臭氧垂直探测仪和FY-3臭氧总量探测仪进行近似条件下的对比观测。试验结果为卫星总体及用户对两台仪器的星载应用及数据反演提供理论依据。 本论文简要介绍了FY-3臭氧垂直探测仪功能原理、性能指标、光谱辐照度和光谱辐亮度定标原理及方法,设计了定标软件,对臭氧垂直探测仪进行了辐射定标。给出了臭氧垂直探测仪在250nm-400nm波长范围内的光谱辐照度响应度和光谱辐亮度响应度。并对仪器各功能模块的不确定度实行了综合处理,给出了总的定标相对误差。 在FY-3臭氧垂直探测仪课题的基础上,结合臭氧垂直探测仪外场试验转台编制了控制软件,研制了外场试验的观测设备:太阳跟踪器。对太阳跟踪的设计进行了详细的介绍。在保证跟踪精度的基础上,实现了较高的跟踪响应度。为紫外光谱辐照度测试提供了必要条件。 臭氧垂直探测仪外场试验分两阶段。第一阶段:与臭氧总量探测仪同时进行天顶方向的250nm-400nm漫射光测量(亮度测量)。将两台仪器的天空亮度测量数据进行比对,并与美国航天局开发的AURO卫星上Ozone Monitoring Instrument(OMI)仪器测量的臭氧数据正演所得亮度数据相比对。第二阶段:太阳跟踪模式下进行250nm -400nm的光谱辐照度测量,光谱辐照度测量结果与AURO卫星上OMI仪器测量的臭氧数据正演所得照度数据相比对。定性的分析了两阶段试验过程中造成各种仪器测量误差的原因。