2020

实验室研究人员在探测的OH气辉辐射数据认知方面取得进展

发布时间:2020-12-16 作者:
分享到:

中间层顶氧原子产生于低热层受太阳紫外辐射的氧分子离解,通过分子扩散和涡流扩散等动力学过程富集在中间层顶,是中间层顶最为活跃的大气成分。氧原子作为能量的载体,参与了多个光化学过程,在中间层顶和低热层大气能量平衡过程中扮演着十分重要的角色。但对中间层顶氧原子含量的认知存在很大的争议,由于对氧原子的探测十分困难,争议从上世纪末卫星遥感探测开始持续到了今天。近些年来多位科研人员从SCIAMACHY和SABER载荷探测的OH气辉体发射率反演中间层顶大气氧原子含量,并计算中间层顶区域的能量输入等。科研人员根据SCIAMACHY和SABER载荷探测的数据特点优化了反演模型,但从两个载荷反演得到的氧原子剖面数据仍存在很大差异。

实验室徐寄遥研究团队的朱亚军等人通过SCIAMACHY和SABER卫星载荷探测数据的直接比较来寻找引起反演氧原子密度较大差异的原因。但由于两个载荷探测的波段不重叠,不能直接用于比较,解决的方法是先利用欧空局SCIAMACHY载荷探测的高光谱数据反演和模拟NASA/SABER载荷的探测数据,模拟过程创新性的规避了光化学过程多参数不确定度传递的反演误差,仅使用爱因斯坦系数结合实际探测数据完成了SABER探测光谱的模拟。研究结果发现:SABER探测的OH 1.6μm和2.0μm辐射光强数据比基于SCIAMACHY探测数据模拟的辐射强度平均分别高40%和20%。考虑使用不同爱因斯坦系数而引入的反演误差,SABER探测的辐射强度与模拟值之间的差异可缩小50%。文章同时讨论了两个载荷的探测和校准误差是引起辐射强度差异的可能原因。

该成果发表在欧洲地球科学联盟下的杂志Atmospheric Measurement Techniques上。

Zhu, Y., Kaufmann, M., Chen, Q., Xu, J., Gong, Q., Liu, J., Wei, D., and Riese, M.: A comparison of OH nightglow volume emission rates as measured by SCIAMACHY and SABER, Atmos. Meas. Tech., 13, 3033�C3042, https://doi.org/10.5194/amt-13-3033-2020, 2020.



图1. SCIAMACHY(蓝色阴影覆盖)与SABER(红色和绿色阴影覆盖)载荷探测的1000-2200nm的模拟光谱数据。

图2. SABER探测气辉辐射强度与SCIAMACHY模拟值的散点分布图及线型拟合