基于转动拉曼散射的大气Ring 效应差分截面卷积算法研究
摘要
Ring 效应是指地球大气中的N<sub>2</sub> 和O<sub>2</sub> 分子对太阳光的转动拉曼散射导致夫琅禾费线变短的现象. 使用差分吸收光谱算法, 反演大气NO<sub>2</sub> 和SO<sub>2</sub> 等痕量气体浓度的时候, Ring 效应是影响反演结果精度的一个重要因素. 本研究利用卷积算法计算得到的差分Ring 光谱截面, 与辐射传输模型计算结果比较, 得到如下几个结论: (1) 直接采用卫星遥感获得太阳光谱数据和大气转动拉曼散射截面, 忽略压力展宽, 卷积后, 可获得Ring 光谱. 经过除以原始太阳光谱, 三次多项式差分后可以得到针对卫星遥感反演痕量气体所需的差分Ring 光谱. 标准化后与Vountas 等利用辐射传输模式计算得到的结果比较, 相关系数<italic>R</italic><sup>2</sup>=0.9663. (2) 利用两个固定波长与变化波长分别计算得到的Ring 光谱, 经过差分计算后三者差异非常小; 经标准化后与辐射传输模式计算得到的结果比较, <italic>R</italic><sup>2</sup> 分别达到0.9624, 0.9639 和0.9663. 因此可以采用反演光谱范围中的固定波长作为一组转动拉曼散射截面进行卷积计算, 降低计算量, 加快计算速度. 在本项研究中, 计算量减少为原计算量的0.128%. (3) 大气与N<sub>2</sub> 和O<sub>2</sub> 分子的转动拉曼散射截面信号的频谱特征相似, 可直接使用N<sub>2</sub> 和O<sub>2</sub> 分子的转动拉曼散射截面代替大气进行卷积运算.
引用本文（GB/T 7714）
超 余, 莘莘 李, 金花 陶, 等. 基于转动拉曼散射的大气Ring 效应差分截面卷积算法研究[J]. SCIENTIA SINICA Terrae, 2011.
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