脱硫用电石渣浆液中硫化物去除工艺的对比研究

分别研究了空气催化氧化法、双氧水氧化法和漂白粉氧化法对脱硫用电石渣浆液中硫化物的去除效果。实验结果表明,在适当条件下,空气氧化法可在240 min内使硫化物的去除率达到80%,适量的双氧水和漂白粉能够使硫化物降至0.5 mg/L以下,去除率达到99%以上。在此基础上对比了3种工艺的经济成本:空气催化氧化法<漂白粉氧化法<双氧水氧化法。

基于超光谱热红外数据的一氧化碳反演通道选择

一氧化碳(CO)在热红外波段吸收强度弱且吸收区内具有较多的干扰信号,利用热红外数据反演高精度CO廓线的难度大。超光谱红外探测仪的开发和应用,为提升CO廓线的反演精度提供了可能。然而,随着超光谱热红外数据分辨率的上升、通道之间的间隔变窄,这在给数据引入特有可反演信息的同时产生大量冗余信息。为了保证反演精度和效率,有必要对通道进行选择来获取包含最大可反演信息的通道同时剔除冗余信息。提出了一种同时考虑通道灵敏度和权函数特性的峰采样通道选择方法,用于从超光谱红外数据中反演CO廓线。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况,去除受其他气体干扰较大的通道获得初选通道。然后,分析初选通道的权函数特性后发现,位于CO亮温变化谱线中峰顶和峰底的通道分别包含了不同大气层的CO反演信息,将这些通道选取为最终通道选择结果。以阿拉善沙漠地区、京津地区、长江三角洲及珠江三角洲的冬夏晴空大气为主要研究对象,比较峰采样法与最优灵敏度剖面法(OSP)所得的通道选择结果及相应的CO廓线反演精度。结果表明,该方法选择的通道比OSP方法选择的通道能覆盖更宽的光谱范围且包含更多的CO反演信息。而且,峰采样通道选择方法的应用可以有效提高本文所研究区域和季节的CO廓线反演精度,其中在阿拉善地区冬季大气条件下改善效果最为明显,反演结果的均方根误差(RMSE)由3.23×10^(-8)g/g降至3.07×10^(-8)g/g,平均反演精度提高了10.56%。

超光谱热红外数据通道选择方法在O_(3)和CH_(4)廓线反演中的应用

与高光谱热红外数据相比,超光谱热红外数据中包含了臭氧(O_(3))和甲烷(CH_(4))在大气垂直剖面上更多的状态信息,为提升O_(3)和CH_(4)廓线的反演精度提供了可能。然而,超光谱热红外数据通道之间的间隔较窄,这在给数据引入一些特有可反演信息的同时还引入了大量的相似信息,这些特征均无法被现有的基于高光谱热红外数据的通道选择方法识别。为了保证超光谱热红外数据反演O_(3)和CH_(4)廓线的效率和精度,我们提出了一种基于大气灵敏度和雅可比剖面的通道优选方法(OWSP法)。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况,优选出受其他气体干扰较小的通道为初选通道;其次,深度分析通道雅可比特征后提出了优化雅可比矩阵的策略,具体为将通道雅可比量化为表征通道信息容量的因素,并采用迭代的方法获取最终的通道选择结果。本文将OWSP方法应用在阿拉善、北京—天津、长江三角洲和珠江三角洲4个典型地区的冬夏季大气条件下,与常用的最佳灵敏度法(OSP法)相比,OWSP方法所选的通道集合中冗余信息少,同时也可以识别一些具有特殊有效信息但灵敏度相对较低且受其他干扰因素干扰较大的通道。反演结果进一步表明,在多数情况下,OWSP方法可以有效提升廓线的反演精度,O_(3)廓线的平均反演精度提高了9.30%,CH_(4)廓线的平均反演精度提高了4.90%。本文能为中国超光谱热红外载荷开发以及数据应用提供必要的技术支撑,具有重要的理论和应用价值。

基于星载激光雷达双通道信息的气溶胶消光系数廓线反演算法研究

星载Mie散射激光雷达是当前应用最为广泛的获取全球尺度气溶胶剖面信息的探测设备。然而,大气气溶胶类型多样,通常假定气溶胶遵循特定模式并以此为先验,从而实现从激光雷达信号反演气溶胶消光系数廓线,但这一定程度上会影响反演精度的进一步提升。鉴于此,提出了一种基于星载激光雷达双通道信息的气溶胶消光系数廓线的迭代反演优化算法。该方法首先在给定的先验气溶胶模式下获得初始消光-后向散射比(即激光雷达比),并基于此分别反演两个通道的气溶胶消光系数和光学厚度。同时借助构建的气溶胶光学厚度与气溶胶质量柱总量之间的关系,得到两通道独立估计的大气气溶胶质量柱总量。最后以两通道大气气溶胶质量柱总量相同为约束,实现仅依赖激光雷达数据的激光雷达比及气溶胶相关光学参数的迭代优化。由于双通道激光雷达观测的限制,该方法适用于两种类型气溶胶混合下的反演,利用内蒙古包头地区的多年气溶胶背景场,对反演模型的精度和适用性进行了评估。与采用经验估算激光雷达比的Fernald方法反演结果相比,所提算法反演的气溶胶消光系数廓线在532 nm和1064 nm通道的平均精度分别提高了21.16%和3.00%。此外,还将该方法应用在CALIOP数据中,进一步验证了该反演模型的应用潜力。

中国陆表稳定目标TOA反射率模型构建方法及验证——以格尔木沙地场景为例

基于伪不变定标场(PICS)的大气层顶反射率(TOA)模型直接计算卫星过境入瞳辐亮度而无需地面测量,为高频次在轨辐射定标及长期性能监测提供了有效技术手段。然而由于严格的空间均匀性、时间稳定性和大气条件要求,现有的PICS定标场均分布在境外而难以满足多在境内成像的国产陆地卫星等定标需求。借鉴PICS的定标思路,本文开展了放宽场地、大气稳定性约束条件的中国陆表稳定目标TOA反射率模型构建方法研究。以中国西北区域的格尔木沙地稳定目标为例,将约束条件放宽至场地面积>3 km×3 km、云覆盖率<60%、空间均匀性<3%、时间稳定性<10%(11年),利用11年的Aqua/MODIS与ECMWF再分析资料分析观测几何及大气参数对TOA反射率的规律性影响,引入地表/大气辐射传输模型中定义的散射角,进一步表征TOA反射率模型中地表—大气间多次散射贡献,构建了一种适用于中国陆表稳定目标的TOA反射率模型。该模型系统偏差小于-0.10%,均方根误差小于0.0084;将Sentinel-2A/B MSI和Landsat 8 OLI的TOA反射率与本文模型计算TOA反射率进行比较,模型计算TOA反射率与Sentinel2A/B MSI观测TOA反射率的平均相对误差小于1.44%,标准差小于1.59%;与Landsat 8 OLI观测TOA反射率的平均相对误差小于1.77%,标准差小于2.11%。验证结果表明本文提出模型的计算值与卫星观测值具有较高的一致性和稳定性,能够应用于其他太阳反射谱段卫星载荷的在轨辐射定标和长期辐射特性监测。