基于热红外遥感数据的月表铁含量和温度研究

发布时间：2017-05-06 14:13

  本文关键词：基于热红外遥感数据的月表铁含量和温度研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入21世纪以来,人类掀起了新的月球探测热潮。随着不断的探索和研究,对月球的认识和了解进一步深入。越来越多的国家或组织参与到这一潮流中,包括美国、中国、俄罗斯、欧洲、日本、印度等。具有重大政治、经济、军事和科学意义的月球探测国际竞争十分激烈。搭载在探月卫星Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)上的Diviner月球辐射计,是迄今国际上最先进的热红外遥感探测器,用于获取月球表面的热辐射和物质成分信息。本研究利用Diviner辐射计获得的各类数据,研究月表铁元素含量和月球表面温度特性。铁是月球最主要的元素之一,研究铁元素丰度及其分布特征,有助于了解月球的起源与演化过程。早前的月表铁含量研究主要利用Clementine UV-VIS-NIR数据,LP-GRS数据以及嫦娥一号ⅡM数据的可见近红外波段。目前尚无全球FeO丰度的热红外遥感计算结果。本研究利用Diviner Christiansen Feature (CF)与铁间接相关关系,建立铁元素反演模型,计算月表铁含量,得到了铁丰度全球分布图。结果表明月表全球平均FeO丰度为8.2wt.%,月球高地平均值为4.7wt.%全球FeO丰度众数为5.4wt.%,月海地区众数为15.7wt.%。通过与多种数据反演结果的对比分析,探讨了热红外遥感反演元素含量的可靠性和准确性。此外,利用得到的FeO丰度全球分布图,计算了重点地区月表的铁元素含量。嫦娥三号着陆点的FeO丰度为17.17 wt.%。月球背面的主要月海(齐奥尔科夫斯基)的FeO丰度平均值为15.3 wt.%,与月球正面的众多月海铁含量接近。本文还计算了各月海玄武岩地区的铁含量最大值,结果表明北部雨海、南部风暴洋和静海的铁含量最高值相对较高,分别是24.3wt.%,24.2 wt.%和24.2 wt.%。而东方海和云海的铁含量最高值相对较低,分别是21.4 wt.%和21.2 wt.%。该项研究对光学遥感数据的研究成果进行了佐证,填补了月球全球热红外遥感反演元素含量研究的空白,丰富了铁丰度研究的成果。月表温度是研究月球表面以及次表层演变的重要参数。月表温度对月表地形地貌构成,空间风化作用有重要的影响；对月球热演化过程的研究也有重要意义。本研究基于Diviner Level2级各波段红外亮温数据,计算月表温度,得到月球表面温度分布及变化规律。结果表明月昼与月夜温度都随纬度的升高而降低,月昼期间温度受纬度影响较大,赤道与极地地区温差达239 K,月夜则影响较小。月昼期间月表平均温度为276 K；夜间的月表平均温度为89 K。本研究计算了月球的极限温度：月表最高温度(赤道地区正午时刻)可达396 K,月表最低温度(极地地区太阳升起前时刻)低至62 K。月球高地与月海地区的月表温度在月昼期间存在差异,最大温差约为10 K。此外,本研究还利用Level 1级红外亮温数据计算了嫦娥三号着陆点的月表温度。结果表明,该处的最高温度约360 K,最低温度约95 K。嫦娥三号可见近红外探测器四个探测点(5,6,7,8)探测时刻的月表温度分别为323 K,300 K,287 K和336 K。该项研究为嫦娥三号着陆区的后续研究提供了详细的温度参数资料。
【关键词】：Diviner 热红外遥感 铁含量 月表温度
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P184.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 引言14-27
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究意义15
• 1.2 月球科学研究进展15-24
• 1.2.1 各国探月计划研究进展15-19
• 1.2.2 月球遥感研究现状19-22
• 1.2.3 热红外遥感探月研究进展22-24
• 1.3 究目标和内容24-25
• 1.3.1 研究目标24
• 1.3.2 研究内容24-25
• 1.4 研究方法与技术路线25
• 1.5 论文组织结构25-27
• 第二章 数据及月表矿物成分简介27-36
• 2.1 Diviner数据27-28
• 2.2 月表主要矿物28-34
• 2.2.1 辉石28-29
• 2.2.2 斜长石29-30
• 2.2.3 橄榄石30-31
• 2.2.4 钛铁矿31-32
• 2.2.5 尖晶石32-33
• 2.2.6 玻璃33-34
• 2.3 月表主要元素34-36
• 第三章 基于Diviner CF数据的月表铁元素反演36-47
• 3.1 Christiansen Feature特征36-38
• 3.2 反演模型38-40
• 3.3 结果与分析40-47
• 3.3.1 反演结果与误差分析40-42
• 3.3.2 统计分析42-45
• 3.3.3 反演结果的影响因素45-47
• 第四章 月表温度特性研究47-65
• 4.1 热辐射概念47-48
• 4.2 月球表面温度分布48-58
• 4.2.1 月表温度计算49-54
• 4.2.2 月表温度的纬度分布54-55
• 4.2.3 赤道与极地地区的月表温度55-57
• 4.2.4 月海和高地的月表温度57-58
• 4.3 嫦娥三号着陆点的月表温度58-65
• 4.3.1 各波段亮温59-60
• 4.3.2 着陆点月表温度60-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 研究创新点66
• 5.3 展望66-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-75
• 在校期间参与的主要项目与科研成果75-76

【参考文献】

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本文编号：348553