中高层大气OH自由基探测原理与方法

本书基于空间外差光谱（SHS）技术的中高层大气OH自由基甚高光谱探测仪，从OH自由基探测的基本原理出发，主要介绍OH自由基的物理性质及其源、汇，详细分析中高层的高光谱分辨率下紫外波段辐射传输过程中的大气作用，着重描述SHS探测仪临边观测仿真过程及其反演方法。系统地阐述OH自由基临边遥感原理、方法以及结果的精度评价；深度地探究临边探测仪的双正交多角度层析扫描的几何特点，并基于该特征在国际上首次提出基于双正交空间外差光谱（DSHS）三维层析探测大气OH自由基技术，同时分析该三维层析技术的探测优势。本书可供地理学、大气科学、环境科学与工程等相关专业的研究生使用,也可供大气参量遥感反演、大气成分动态监测等领域的科研人员参考阅读。

第1章大气OH自由基概述1
1.1引言1
1.1.1对气候的影响2
1.1.2对环境的影响3
1.2全球时空分布特征4
1.3源和汇7
1.3.1源7
1.3.2汇9
1.4物理性质12
1.4.1谱线形成12
1.4.2谱线形状13
1.5光学特征16
参考文献17
第2章OH自由基探测基本原理20
2.1理化方法探测OH自由基21
2.1.1激光诱导荧光技术及气体扩张激光诱导荧光技术21
2.1.2差分吸收光谱技术22
2.1.3化学离子质谱技术23
2.1.4其他探测技术25
2.2探空气球和飞机载荷探测OH自由基27
2.2.1探空气球探测OH自由基27
2.2.2飞机载荷探测OH自由基28
2.3卫星载荷探测OH自由基29
2.3.1探测原理29
2.3.2应用29
2.4地基探测OH自由基38
2.5模型方法研究OH自由基43
参考文献45
第3章空间外差光谱技术48
3.1空间外差光谱技术理论48
3.1.1光干涉理论49
3.1.2光谱分辨能力54
3.1.3仪器线型函数55
3.1.4其他相关理论56
3.2干涉图数据分析与处理57
3.2.1光谱图重建57
3.2.2干涉图数据处理59
参考文献62
第4章大气辐射传输基础63
4.1地球大气的基本组成63
4.2辐射传输的基本物理量66
4.3比尔-朗伯定律68
4.4大气辐射传输影响因素69
4.4.1大气分子散射69
4.4.2大气分子吸收70
4.4.3大气分子折射72
4.5临边辐射传输过程73
4.5.1观测几何简介73
4.5.2辐射传输方程76
4.5.3常用的临边辐射传输模型81
参考文献87
第5章单传感器OH自由基临边观测正演89
5.1太阳光谱的测定89
5.1.1地基测量90
5.1.2卫星测量91
5.2大气模式93
5.3OH自由基浓度数据库94
5.3.1数据源94
5.3.2构建方法97
5.3.3OH自由基的全球分布102
5.4OH自由基荧光发射光谱156
5.4.1发射光谱计算156
5.4.2构建发射光谱数据库157
5.5观测能量仿真157
5.6应用160
5.6.1干涉图数据处理160
5.6.2全球仿真结果168
5.7观测能量的敏感性178
5.7.1对太阳天顶角的敏感性178
5.7.2对相对方位角的敏感性179
参考文献179
第6章单传感器OH自由基临边观测反演181
6.1数据源181
6.2临边反演基本算法181
6.3反演算法的实现184
6.3.1中间层云的识别与处理184
6.3.2OH自由基信号分离186
6.4发射能量的敏感性202
6.4.1对太阳天顶角的敏感性202
6.4.2对相对方位角的敏感性202
6.5应用203
参考文献209
第7章正演及反演误差分析211
7.1间接测量误差的分析方法211
7.1.1正演结果误差分析211
7.1.2反演结果误差分析212
7.2观测能量误差分析212
7.2.1大气模式212
7.2.2多普勒效应214
7.2.3定标误差215
7.2.4总误差215
7.3反演误差分析216
7.3.1观测能量误差导致的反演误差216
7.3.2反演算法的误差222
7.3.3总误差224
参考文献225
第8章DSHS三维层析探测226
8.1三维正演226
8.1.1三维正演理论226
8.1.2结果实例229
8.2三维层析反演232
8.2.1三维层析反演方法232
8.2.2查找表参数设置234
8.2.3结果实例237
8.2.4误差分析237
参考文献241