星载太赫兹大气背景辐射特性研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanyou123
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太赫兹探测技术作为新兴的探测手段,在星载目标探测领域具有重要的研究意义和广阔的应用前景。本文针对对地观测模式下太赫兹大气背景辐射特性开展了全球晴空大气背景亮温、敏感性分析和云对大气背景亮温的影响等一系列研究,旨在为星载太赫兹目标探测提供背景研究基础和探测频率选择方案。本文的主要研究内容如下:基于辐射传输原理,利用大气辐射传输模型ARTS(Atmospheric Radiative Transfer Simulation)仿真了典型地区的太赫兹频段大气透过率,确定了有应用价值的窗口和吸收频段。根据透过率的仿真结果,结合ERA-interim(European Center for Medium-Range Weather Forecasting Re-Analysis-Interim)再分析数据仿真了窗口和吸收频段月平均和单日全球晴空大气背景亮温。仿真结果显示,吸收频段相较于窗口频段大气背景亮温较低且分布均匀。针对仿真结果的差异,选取不同纬度地区进行温度和水汽敏感性分析,确定了引起差异的原因在于窗口频段大气背景亮温的主要贡献来自温度和水汽变化较大的对流层,吸收频段则来自于温度和水汽稳定的平流层。云在地表附近分布广阔,是研究太赫兹大气背景辐射特性不可忽略的因素。为了研究云对大气背景亮温的影响,根据云的相态,将云分为水云和冰云。基于粒子散射理论,仿真了水滴和冰晶的散射特性。在晴空大气背景亮温的基础上,设置对照组利用ARTS仿真分析了不同条件下云对大气背景亮温的影响。分析结果表明,云高度与探测频率的敏感高度之间的位置关系是云对大气背景亮温影响的最重要因素。
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