典型地区主要温室气体柱浓度的观测与反演研究
发布时间：2023-04-28 19:02
H2O和CO2、CH4、CO等温室气体,吸收长波辐射不但直接影响红外辐射传输,也是导致全球气候变暖的主要因素之一。相比星载、机载观测,地基观测灵敏度高、精度高并能连续测量,是温室气体浓度观测的最直观、最有效观测手段,被广泛应用于全球各地温室气体浓度的研究。总碳柱观测网TCCON是利用地基傅里叶变换光谱仪长期观测温室气体浓度的全球性观测网,搭建于合肥科学岛的FTIR125HR是国内唯一 TCCON候选站点。本文利用地基傅里叶变换光谱仪EM27/SUN结合最优估算法,开展了高精度太阳吸收光谱的观测以及多种温室气体柱浓度的同步反演,获得了典型站点温室气体柱浓度的时空分布及区域排放特征,并与卫星数据、模式模型以及其他观测数据进行了对比分析,以期为我国温室气体的源汇研究、光电系统的工程应用等提供有效的数据支撑和理论基础。主要研究工作和创新性成果如下:(1)开展了温室气体柱浓度反演的参数敏感性研究,获得了傅里叶变换光谱仪EM27/SUN仪器线型函数、地表气压、对流层顶高以及温度、压强和目标反演气体的先验廓线等对柱浓度反演影响的定量结果。(2)利用傅里叶变换光谱仪EM27/SUN开展了高精度太阳吸收...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 地球大气成分与结构
1.1.1 大气红外吸收分子
1.1.2 地球大气热力学结构
1.1.3 温室效应及温室气体
1.2 大气遥感方法
1.2.1 原位测量方法
1.2.2 星载及机载遥感方法
1.2.3 地基遥感方法
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
1.4 小结
第2章 傅里叶变换红外光谱原理与技术
2.1 红外吸收光谱
2.1.1 谱线的形成
2.1.2 振动转动光谱
2.1.3 谱线展宽
2.1.4 HITRAN数据库
2.2 傅里叶变换光谱技术
2.2.1 傅里叶变换光谱仪EM27/SUN
2.2.2 干涉图与光谱图
2.2.3 仪器线型函数
2.2.4 切趾函数
2.2.5 相位校正
2.3 小结
第3章 温室气体柱浓度的反演算法
3.1 引言
3.2 最优估算法
3.2.1 大气参数反演建模
3.2.2 线性化模型
3.2.3 非线性化模型
3.2.4 大气辐射传输模型
3.3 PROFFIT反演算法
3.4 傅里叶变换光谱仪的仪器线型函数
3.5 垂直柱总量及柱-平均摩尔分数
3.6 小结
第4章 柱浓度的反演参数敏感性分析
4.1 引言
4.2 仪器线型函数对柱浓度反演的敏感性分析
4.2.1 仪器线型函数敏感性的定量分析
4.2.2 仪器线型函数的测量
4.3 地表气压对柱浓度反演的敏感性分析
4.3.1 地表气压敏感性的定量分析
4.3.2 相关性分析
4.4 对流层顶高对柱浓度反演的敏感性分析
4.4.1 理论分析
4.4.2 对流层顶高敏感性的定量分析
4.5 先验廓线对柱浓度反演的敏感性分析
4.5.1 温度压强廓线的敏感性分析
4.5.2 CO2先验廓线的敏感性分析
4.6 小结
第5章 典型地区主要温室气体柱浓度的观测与分析
5.1 引言
5.2 内陆地区(合肥)温室气体的观测与分析
5.2.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.2.2 地基观测与其他数据源的对比分析
5.3 沙漠地区(敦煌)温室气体的观测与分析
5.3.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.3.2 地基观测与其他数据源的对比分析
5.4 高原地区(拉萨)温室气体的观测与分析
5.4.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.4.2 XCO2与XCH4相关性分析
5.4.3 地基观测与WACCM数据的对比分析
5.5 沿海地区(茂名)温室气体的观测与分析
5.5.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.5.2 含碳气体的相关性分析
5.6 小结
第6章 温室气体柱浓度对整层大气透过率的影响
6.1 引言
6.2 温室气体柱浓度对整层大气透过率的影响
6.2.1 柱浓度的日变化对垂直上行传输整层大气透过率的影响
6.2.2 柱浓度的日变化对斜程上行传输整层大气透过率的影响
6.2.3 温室气体实测柱浓度对垂直上行传输整层大气透过率的影响
6.3 小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 讨论与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3804291
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 地球大气成分与结构
1.1.1 大气红外吸收分子
1.1.2 地球大气热力学结构
1.1.3 温室效应及温室气体
1.2 大气遥感方法
1.2.1 原位测量方法
1.2.2 星载及机载遥感方法
1.2.3 地基遥感方法
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
1.4 小结
第2章 傅里叶变换红外光谱原理与技术
2.1 红外吸收光谱
2.1.1 谱线的形成
2.1.2 振动转动光谱
2.1.3 谱线展宽
2.1.4 HITRAN数据库
2.2 傅里叶变换光谱技术
2.2.1 傅里叶变换光谱仪EM27/SUN
2.2.2 干涉图与光谱图
2.2.3 仪器线型函数
2.2.4 切趾函数
2.2.5 相位校正
2.3 小结
第3章 温室气体柱浓度的反演算法
3.1 引言
3.2 最优估算法
3.2.1 大气参数反演建模
3.2.2 线性化模型
3.2.3 非线性化模型
3.2.4 大气辐射传输模型
3.3 PROFFIT反演算法
3.4 傅里叶变换光谱仪的仪器线型函数
3.5 垂直柱总量及柱-平均摩尔分数
3.6 小结
第4章 柱浓度的反演参数敏感性分析
4.1 引言
4.2 仪器线型函数对柱浓度反演的敏感性分析
4.2.1 仪器线型函数敏感性的定量分析
4.2.2 仪器线型函数的测量
4.3 地表气压对柱浓度反演的敏感性分析
4.3.1 地表气压敏感性的定量分析
4.3.2 相关性分析
4.4 对流层顶高对柱浓度反演的敏感性分析
4.4.1 理论分析
4.4.2 对流层顶高敏感性的定量分析
4.5 先验廓线对柱浓度反演的敏感性分析
4.5.1 温度压强廓线的敏感性分析
4.5.2 CO2先验廓线的敏感性分析
4.6 小结
第5章 典型地区主要温室气体柱浓度的观测与分析
5.1 引言
5.2 内陆地区(合肥)温室气体的观测与分析
5.2.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.2.2 地基观测与其他数据源的对比分析
5.3 沙漠地区(敦煌)温室气体的观测与分析
5.3.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.3.2 地基观测与其他数据源的对比分析
5.4 高原地区(拉萨)温室气体的观测与分析
5.4.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.4.2 XCO2与XCH4相关性分析
5.4.3 地基观测与WACCM数据的对比分析
5.5 沿海地区(茂名)温室气体的观测与分析
5.5.1 柱-平均摩尔分数的反演与分析
5.5.2 含碳气体的相关性分析
5.6 小结
第6章 温室气体柱浓度对整层大气透过率的影响
6.1 引言
6.2 温室气体柱浓度对整层大气透过率的影响
6.2.1 柱浓度的日变化对垂直上行传输整层大气透过率的影响
6.2.2 柱浓度的日变化对斜程上行传输整层大气透过率的影响
6.2.3 温室气体实测柱浓度对垂直上行传输整层大气透过率的影响
6.3 小结
第7章 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 讨论与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3804291
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