大气温室气体监测仪热控设计与验证

大气温室气体监测仪(GMI)通过周期性捕获温室气体的超光谱数据,得到其浓度分布信息,是高光谱观测的重要载荷之一。监测仪指向机构、干涉仪组件、探测器热沉等关键部件的温度水平,温度波动及温度梯度对监测仪的正常工作及测量精度有较大影响。由于该监测仪的构型复杂,星上布局位置靠向阳面,周围热环境恶劣,因此探测器模块的散热及光学部件的温度控制是主要难点。利用热仿真软件对监测仪进行了典型工况的热仿真分析,得到各主要部件温度分布情况:4个通道探测器热沉温度≤10℃;光学镜筒能够控制在10~12℃,温度波动≤3℃/轨;干涉仪温度梯度控制在1.7℃以内。同时将热平衡试验结果及在轨飞行数据进行了比对,试验结果能够较好地包络在轨情况,有力验证了热设计的合理性及试验测试的覆盖性。

FY-3D卫星高光谱温室气体监测仪热控设计及在轨验证

FY-3D卫星高光谱温室气体监测结构布局紧凑,在较小尺寸空间内布置有8个镜头组件、12台电子设备和3台电机。内热源数量众多,光学镜头控温精度要求高,热控功耗及散热面资源紧张,使热控系统设计难度较大。基于热管理、辐射间接热控、辐射冷却及结构热控协同优化设计等多种思路对监测仪热控系统进行设计,有效解决热控难题。入轨后监测仪历经了多个工况模式切换,在轨温度数据表明,所有工况模式下各部组件温度都满足指标要求,且光学镜头温度稳定度较高,在正常工作模式下,干涉仪关键件最大温度波动在±0.15℃以内,其他光学镜头组件最大温度波动在±0.45℃以内,且无论整轨待机模式还是正常工作模式,基于热管理的2组电子设备散热系统都无需消耗热控功耗,实现了多热源复杂机制下高精度控温及节能热设计。

温室气体监测仪星上光谱定标及不确定度分析

大气主要温室气体监测仪(greenhouse gases monitoring instrument,GMI)采用空间外差干涉技术,能有效探测759~2058 nm波段大气高分辨率吸收光谱信息.星上定标是GMI光谱图像数据定量化应用的基础,在阐述了GMI成像和光谱定标原理的基础上,探讨了星上光谱定标方法,确定了外部光源特征谱线法的星上光谱定标方案。通过对模拟数据的计算,进一步分析了定标不确定度,得出星上光谱定标不确定度为0.030 nm.定标结果显示定标不确定度主要受定标光源不确定度,以及回归不确定度影响,该方法满足仪器的定标要求,为大气主要温室气体的定量化反演提供了依据.

大气CO2反演误差分析与精度验证

搭载于高分五号卫星平台的大气主要温室气体监测仪(GMI)主要用于测量大气温室气体CO2和CH4的柱浓度。为保证GMI遥感数据温室气体的反演精度,需分析温室气体反演中气溶胶等因素对反演结果的影响,并以此作为反演算法校正的要素。在此基础上,利用全球总碳柱观测网(TCCON)站点对GMI反演结果进行验证。结果表明,GMI近红外反演结果误差范围为-1.06±2.93×10^-6(-0.26±0.72%),反演精度在1%以内。

应用于GF-5卫星的大气CO_(2)协同反演算法

基于我国GF-5号卫星上大气温室气体监测仪(GMI)的遥感数据,开展中国区域的CO_(2)反演实验,根据中国区域特征差异对CO_(2)廓线样本进行统计,构建了适合中国区域特征、具有代表性的样本集,然后将统计反演得到的CO_(2)廓线作为初始值代入物理反演方法当中,形成协同统计和物理方法的新算法。通过分析新算法的反演结果,得出协同反演算法在单独使用物理反演算法的基础上精度提高了47.7%,其反演结果与国际上同类型的卫星OCO-2提供的观测结果的相关性达到88.5%。