近紅外光譜儀在宏觀空間拓展中的應(yīng)用進(jìn)展

　　德國(guó)哲學(xué)家康德說過:“這個(gè)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(lái)，人類對(duì)于浩瀚星空的探索從未停止。下面通過列舉幾個(gè)紅外、近紅外等光譜儀在空間探測(cè)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(shí)35分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將“風(fēng)云三號(hào)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(tái)套先進(jìn)的遙感儀器(見圖11)，除了微波溫度計(jì)、微波濕度計(jì)、微波成像儀、空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器包和全球?qū)Ш叫l(wèi)星掩星探測(cè)儀等5臺(tái)繼承性儀器之外，紅外大氣垂直探測(cè)儀、近紅外高光譜溫室氣體監(jiān)測(cè)儀、廣角極光成像儀、電離層光度計(jì)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(jí)改進(jìn)，性能顯著提升。中分辨率光譜成像儀可以每日無(wú)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(guó)生態(tài)治理與恢復(fù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)和氣候評(píng)估提供中國(guó)觀測(cè)方案。紅外大氣垂直探測(cè)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(cè)，光譜覆蓋1370個(gè)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(cè)大氣的溫度廓線，選擇水汽紅外吸收帶探測(cè)大氣的濕度廓線。不同的二氧化碳吸收通道探測(cè)到的紅外輻射主要來(lái)自于特定的高度層，對(duì)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(duì)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(duì)不同探測(cè)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(cè)儀是一臺(tái)可監(jiān)測(cè)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(shí)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(cè)全球碳源碳匯，為巴黎氣候大會(huì)溫室氣體減排提供科學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。