[发明专利]一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统

权利要求书

1.一种利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述利用卫星分析大气Ring效应的方法，

利用量子力学和分子光谱学，基于替代数据进行大气N₂和O₂分子转动拉曼散射截面的计算；并进行大气Ring光谱效应的计算；

DOAS反演结果采用大气质量因子公式：

其中，SCD为最终的DOAS反演结果，SZA为太阳天顶角，VZA为卫星观测天顶角，SCD_{IrradianceRing}为使用太阳源光谱Irradiance Ring伪吸收截面得到的NO₂柱浓度，SCD_RadianceRing为使用卫星反射光谱Radiance Ring伪吸收截面得到的NO₂柱浓度。

2.如权利要求1所述的利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，所述利用卫星分析大气Ring效应的方法具体包括：

利用量子力学和分子光谱学计算N₂分子和O₂分子的转动拉曼散射截面；应用高光谱卫星遥感同步探测到的太阳光谱Irradiance和地球反射光谱Radiance，分别使用单次散射模型计算大气Ring效应差分散射截面；利用主成分分析的方法，分离出受O₃痕量高光谱结构吸收气体影响的大气Ring效应差分散射截面；使用地基测量的结果做初步的比较；

利用差分光谱技术反演NO₂浓度，与辐射传输模式计算得到的结果进行对比验证。

3.如权利要求1所述的利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，

所述大气中N₂和O₂分子的转动拉曼散射，包括：

根据量子力学和分子光谱学，N₂和O₂分子的转动拉曼散射截面公式如下

Q为散射截面，N为自旋角动量量子数，J为转动角动量量子数，λ'为波长,f_N为气体初始态占全部态的布居数比例，b为Placzek-Teller系数，γ为分子极化张量的各向异性常数；

其中，ν为波数；

布居数比例f_N的计算公式如下：

f_N＝(g_N/Z)(2J+1)exp(-E_rot/kT)；

E_rot是转动能量，g_N是核自旋统计权重，Z为所有f_N之和；

对N₂分子来说，转动能量近似写为

E_rot＝hc{B[J(J+1)]-D[J(J+1)]²}；

h是Planck常数，c为光速，B为分子转动惯量，D为离心扭曲常量；

对于N₂和O₂双原子线性分子，根据选择定律，跃迁△J＝0,±2,则Placzek-Teller系数的计算公式如下

4.如权利要求1所述的利用卫星分析大气Ring效应的方法，其特征在于，

大气Ring光谱效应的计算为

其中，λ_MIN、λ_MAX为反演区间的最小和最大波长值，λ_o为反演区间上的固定波长，R(λ)为Ring光谱，F₀(λ)为地球大气顶端的太阳光谱，σ_AIR(λ_o)为反演区间上的固定波长处大气的转动拉曼散射截面。

5.一种如权利要求1所述利用卫星分析大气Ring效应的方法的利用卫星分析大气Ring效应系统。