可見-近紅外波段太陽光譜輻照度儀的輻射定標方法研究

張艷娜，劉恩超，李 新，鄭小兵

(中國科學院安徽光學精密機械研究所 光學遙感中心，安徽 合肥 230031)

引言

地基的太陽輻射觀測，可以獲得通過大氣層到達地面的太陽輻射，為大氣輻射傳遞模型提供基礎性的測量參數[1]。太陽光譜輻照度儀就是利用棱鏡分光技術對可見-近紅外波段的太陽直射輻射進行觀測的儀器，它的連續光譜觀測功能克服了目前濾光片式太陽輻射計測量通道少、信息量有限的缺點[1-2]，能夠反演得到大氣光譜透過率[1]、氣溶膠光學厚度[2]、水汽以及NO2等痕量氣體[3]的含量等，廣泛應用在輻射收支平衡研究、衛星載荷定標[4]以及環境污染監測[3,5]領域。

為了保證太陽光譜輻照度儀觀測數據的精度和有效性，需要對其開展高精度的定標方法研究。目前常用的定標方法為室外Langley法[2,6]，全球氣溶膠觀測網(AERONET)在高海拔地區對濾光片式太陽輻射計定標的重復性可達1%[2]，但是該方法僅對符合比爾-朗伯定理的光譜區域有效，對大氣中的強吸收帶(水汽、NO2等)需要使用改進的Langley法[1,7]。Schmid等提出了通過建立940 nm水汽、臭氧以及NO2模型進行定標的方法[7]，但是這些模型引入的假設因子會產生較多的不確定因素。為了解決這一問題，國內外一些研究機構提出了室內基于黑體輻射源的定標方法，Kiedron使用美國國家標準與技術研究院(NIST)的標準燈對積分球太陽光譜儀RSS進行定標[8]，誤差可達2%～4.4%，德國聯邦物理技術研究院(PTB)使用高溫黑體對衛星載荷太陽光譜輻射計(SOLSPEC)進行輻射定標[9]，不確定度可達1%。……