近紅外光譜儀在宏觀空間拓展中的應(yīng)用進(jìn)展

　　德國哲學(xué)家康德說過:“這個世界上唯有兩樣?xùn)|西能讓我們的心靈感到深深的震撼：一件是我們內(nèi)心崇高的道德法則，另一件是我們頭頂燦爛的星空。”自有人類文明史以來，人類對于浩瀚星空的探索從未停止。下面通過列舉幾個紅外、近紅外等光譜儀在空間探測方面的應(yīng)用實(shí)例，介紹分子光譜技術(shù)在宏觀空間拓展方面的應(yīng)用進(jìn)展。

2017年11月15日2時35分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運(yùn)載火箭，成功將“風(fēng)云三號D”氣象衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。星上裝載了10臺套先進(jìn)的遙感儀器(見圖11)，除了微波溫度計、微波濕度計、微波成像儀、空間環(huán)境監(jiān)測儀器包和全球?qū)Ш叫l(wèi)星掩星探測儀等5臺繼承性儀器之外，紅外大氣垂直探測儀、近紅外高光譜溫室氣體監(jiān)測儀、廣角極光成像儀、電離層光度計為全新研制、首次上星搭載，核心儀器中分辨率光譜成像儀進(jìn)行了大幅升級改進(jìn)，性能顯著提升。中分辨率光譜成像儀可以每日無縫隙獲取全球250米分辨率真彩色圖像，實(shí)現(xiàn)云、氣溶膠、水汽、陸地表面特性、海洋水色等大氣、陸地、海洋參量的高精度定量反演，為我國生態(tài)治理與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)提供科學(xué)支持，為全球生態(tài)環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測和氣候評估提供中國觀測方案。紅外大氣垂直探測儀采用邁克爾遜干涉分光的方式實(shí)現(xiàn)大氣紅外高光譜探測，光譜覆蓋1370個通道，譜分辨率最高達(dá)0.625cm-1，可以獲取高頻次區(qū)域晴空和云頂以上的大氣三維結(jié)構(gòu)。近紅外光譜儀選擇大氣混合比穩(wěn)定的二氧化碳紅外吸收帶，探測大氣的溫度廓線，選擇水汽紅外吸收帶探測大氣的濕度廓線。不同的二氧化碳吸收通道探測到的紅外輻射主要來自于特定的高度層，對該高度的大氣溫度變化敏感，利用此原理可以獲得大氣的溫度垂直分布信息。同樣，不同的水汽吸收通道對不同高度層的大氣濕度變化敏感，從而可以獲得大氣的濕度垂直分布信息。不同高度的大氣對不同探測通道的紅外輻射貢獻(xiàn)存在差異，根據(jù)這些差異可以反演出大氣溫度、濕度的三維結(jié)構(gòu)。近紅外光譜儀高光譜溫室氣體監(jiān)測儀是一臺可監(jiān)測全球溫室氣體濃度的遙感儀器，它可以獲取二氧化碳、甲烷、一氧化碳等主要溫室氣體的全球濃度分布和時間變化的信息，提高區(qū)域尺度上地表溫室氣體通量的定量估算，分析和監(jiān)測全球碳源碳匯，為巴黎氣候大會溫室氣體減排提供科學(xué)監(jiān)測數(shù)據(jù)。