基于统计偏差校正方法创建EMI-2和TROPOMI连续臭氧总柱

长期一致的臭氧总柱(TCO)记录对于臭氧层变化评估和连续观测有重要意义。臭氧的卫星监测数据较为充足,但各个数据集之间的一致性较差,卫星载荷、光谱仪器设计校准和反演算法的差异,导致在相同区域不同载荷TCO观测有明显的跨载荷偏差。为了获得一致的TCO记录,原始数据和算法层面的均质化虽然更符合物理意义,但需要不同卫星载荷团队之间完全共享所有仪器参数、原始数据和全部反演算法,难度很大。文章介绍基于统计学的跨载荷系统偏差的消除方法。提出了一种基于分位数-分位数(Q-Q)偏差校正方法,以消除大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI-2)和对流层观测仪(TROPOMI)之间跨载荷TCO系统偏差。利用2021年11月重叠时间段内的共同观测结果,通过Q-Q偏差校正方法来表征EMI-2和TROPOMI之间的系统偏差,然后将EMI-22021年12月期间的TCO观测结果同质化到TROPOMI水平,这种Q-Q偏差校正方法显着提高了TCO跨载荷观测整体一致性,将EMI-2和TROPOMI的相关性R从0.96提升到0.98,为臭氧的连续观测提供基础。将EMI-2均质化前后的数据与地面站点数据进行偏差分析表明Q-Q偏差校正方法提升EMI-2观测的准确性和一致性,与地基数据的误差从5%进一步降低到3%。地基站点数据表明EMI-2数据在温带和寒带地区数据的精度较高,但在热带地区误差高于5%,初步推测是热带云高更高,云分数更大,云数据的云压云分数精度不够,“鬼柱”补偿的云下臭氧效果较差,但经过均质化后偏差减小。研究表明,Q-Q偏差校正方法对全球长期TCO记录至关重要,可应用于未来对全球范围内臭氧恢复的评估。

宽带腔增强吸收光谱法测量大气No2定标方法研究

非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO_2为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO_2吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO_2和纯氧气中氧气二聚体O_2—O_2吸收光谱、(3)利用纯氮气和纯氦气的瑞利散射消光差异等三种方法,分别获取非相干宽带腔增强吸收光谱在430~490nm波段的镜片反射率定标曲线。三种方法得到的镜片反射率最大值对应波长均约为460nm,但这些最大值存在一定差异,分别为0.999 25,0.999 33和0.999 37。利用NO_2样气吸收测量对比了三种定标方法,发现方法(1)与另外两种方法的测量结果不一致性分别约为14%和19%,而后两种方法所测结果的不一致性仅为4%。测量结果表明,NO_2标准气体浓度的不准确性以及壁损耗等因素恶化了方法(1)的定标精度,应尽量避免使用该定标方法。通过对实际大气中NO_2和O_2—O_2在440~485nm波段内的同时测量,进一步验证了非相干宽带腔增强吸收光谱法的高灵敏度以及所用标定方法的有效性。

Ti_(3)C_(2)T_(x)杂化物:基于导电网络调控的高效电磁屏蔽材料和器件

二碳化三钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))是新型二维(2D)过渡金属碳/氮化物(MXenes)家族的重要成员。Ti_(3)C_(2)T_(x)具有优良的电导率、可裁剪的原子层以及可修饰的活性表面,已经在电磁干扰屏蔽领域引起广泛关注。本文介绍了导电网络调控对改善Ti_(3)C_(2)T_(x)基材料在电磁干扰屏蔽方面的重要作用,总结了典型Ti_(3)C_(2)T_(x)基杂化物的电磁干扰屏蔽性能,并系统介绍了其在多功能电磁屏蔽材料与器件的应用。最后,客观描述了Ti_(3)C_(2)T_(x)基杂化物在电磁干扰屏蔽领域的发展现状,展望了Ti_(3)C_(2)T_(x)基杂化物作为先进电磁干扰屏蔽材料的应用前景。

FM350在MW级风力发电机组偏航控制系统中的应用

主要介绍了偏航控制系统在兆瓦级风电机组中的作用及其结构,同时详细的介绍了FM 350功能模块优点。在此基础上提出了一种在偏航控制系统中采用FM 350时时准确记录风机位置的方案,并且对该方案进行了电磁干扰实验。

双氰胺阻燃环氧树脂制备与固化动力学分析

用2-乙基-4-甲基咪唑改性的氧化石墨烯(GO-IPDI-EMI)催化固化双氰胺阻燃环氧树脂。通过Friedman法发现,从反应开始阶段GO-IPDI-EMI就能使反应活化能降低,非等温热流图谱的峰顶温度Tp值和起始温度Tonset值都随着改性氧化石墨烯含量的增加而降低。采用Kamal模型计算得到等温固化速率常数k2和k1,求得相对应的自催化活化能Ea2以及非催化活化能Ea1,添加改性氧化石墨烯的双氰胺环氧阻燃体系活化能下降明显。流变和量热法综合分析表明,改性氧化石墨烯对双氰胺阻燃环氧树脂的固化起到了很好的催化作用。

基于EMI-Ⅱ的火山区域二氧化硫反演研究

利用差分吸收光谱技术(DOAS)反演了我国第二代星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI-Ⅱ)的SO_(2)斜柱浓度(SCD),并通过辐射传输模型SCIATRAN建立了SO_(2)大气质量因子(AMF)的查找表,经去条带处理后获得SO_(2)的垂直柱浓度(VCD)。以2021年10月底拉帕尔马岛火山区域为研究对象,基于EMI-Ⅱ数据反演的SO_(2)VCD与国外同类型载荷TROPOMI的结果一致,相关性系数R分别为0.89、0.90、0.92。此外,还将汤加海底火山的SO_(2)反演结果与TROPOMI的监测数据进行对比,结果表明,EMI-Ⅱ观测结果与TROPOMI一致,都观测到此次SO_(2)羽流的自东向西的传输过程。结合风场数据,计算了2022年1月14—15日汤加海底火山爆发产生的SO_(2)排放通量,结果表明,利用EMI-Ⅱ载荷反演的火山区域SO_(2)VCD可靠性高,可实现全球火山爆发预警。

GF-5 EMI观测新冠疫情期间全球典型地区NO_(2)柱浓度变化

中国“高分五号”(GF-5)卫星上搭载的痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是第一台设计用于大气痕量气体的探测的高光谱载荷。本文首次基于EMI NO_(2)观测结果分析全球NO_(2)污染典型区域在新冠疫情期间的NO_(2)浓度变化情况。结果表明EMI载荷捕捉到了2020年1—3月,中国东部(-13.6%)、欧洲(-10.2%)、伊朗(-7.9%)和韩国(-13%)等大部分地区NO_(2)柱浓度区域均值的明显下降趋势。不论是同年封锁前后的比较,还是2020年封锁期间与2019年同期的比较,都能够看到EMI NO_(2)柱浓度明显的下降。NO_(2)柱浓度下降的主要原因是疫情期间采取的限制性措施导致的交通和工业活动排放大幅减少。EMI NO_(2)观测结果与国际同类成熟载荷OMI和TROPOMI观测结果的相关性大于0.97,在区域和城市尺度上EMI与OMI和TROPOMI的平均相对差异分别小于13%和9%。本研究结果体现了EMI在全球NO_(2)污染变化监测的能力和实际应用价值,为中国后续痕量气体探测载荷的研制和应用提供参考。

一种潜伏性咪唑类中温固化剂的制备和性能研究

本课题组用溶液法制备咪唑类过度金属离子络合体系,分别采用六水合氯化钴(CoCl_(2)·6H_(2)O)、六水合氯化镍(NiCl_(2)·6H_(2)O)、六水合三氯化铁(FeCl_(3)·6H_(2)O)、二水合氯化铜(CuCl_(2)·2H_(2)O)为原料,以甲醇为溶剂,对2-乙基-4-甲基咪唑(EMI)进行改性。EMI/水合金属盐按化学摩尔比4:1进行反应,得到具有一定潜伏性的环氧树脂固化剂。通过凝胶时间、DSC测试和力学性能测试,研究了各类过渡金属盐改性咪唑类固化剂固化环氧树脂的反应活性。研究表明,EMI上叔氮原子上的弧对电子与具有空轨道的金属离子形成配位体,阻碍了室温时叔胺的催化作用,使之具有较好的潜伏性。而且,随着过渡金属原子的原子半径的减小,形成的配位体越紧密,潜伏性也就越好,但力学性能却受到相应的影响。

浅谈广东省电力行业2001～2005年SO_2控制规划

按照广东省政府制定的《蓝天工程计划》 ,到 2 0 0 5年广东省电力行业SO2 排放总量控制在 4 8万t以内。而 2 0 0 0年广东省电力行业SO2 排放量为 6 6 .16万t,离《蓝天工程计划》的控制目标差距较大。应采取的主要治理措施是 :坚持燃用低硫燃料 ,加大小火电关停力度 ,合理安装脱硫装置 ,积极参与“西电东送”。只要控制措施到位 ,资金到位 ,火电厂的SO2

高分五号大气痕量气体差分吸收光谱仪观测数据的火山喷发SO_(2)总量反演

火山喷发产生的高浓度SO_(2)气体及其远距离输送会对全球气候变化和航空飞行安全产生重要影响。卫星遥感技术以大面积连续观测、高时空分辨率等优势成为大气SO_(2)监测的重要手段之一。作为中国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪(GF-5 EMI)通过探测地球大气或表面反射、散射的紫外辐射来解析SO_(2)总量的分布和变化。本文首先基于大气辐射传输模型SCIATRAN,选择中低纬地区地表类型均一的海洋区域像元,模拟了典型大气条件下的晴空天顶反照率,用以评价EMI载荷天顶观测光谱的精度。其次,基于TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据和DOAS反演原理,经477 nm O_(4)云筛选、光谱定标、慢变剔除、斜柱转垂直柱等步骤后,获得同一火山喷发区域的SO_(2)总量反演结果并与TROPOMI官方offline L2 SO_(2)产品进行对比分析。最后,利用GF-5 EMI UV-2通道观测数据,采用DOAS算法反演获得GF-5 EMI大气SO_(2)总量,并将反演结果与国际同类载荷S5P/TROPOMI SO_(2)总量结果进行比较分析,评判GF-5 EMI在全球火山活动SO_(2)变化监测方面的能力。结果显示,300—400 nm波段范围内,海洋区域采样点EMI观测光谱值低于SCIATRAN模拟光谱值,EMI与TROPOMI观测光谱呈现出相似的系统性偏差。基于高空间高光谱分辨率的TROPOMI L1 Radiance辐亮度数据、315—327 nm、325—335 nm和360—390 nm共3个波段窗口、以及上述DOAS反演原理获得的SO_(2)结果与TROPOMI官方发布的offline L2 SO_(2)产品结果相关性较高,两者的相关系数可达到0.97—0.99,相对偏差在3%—9%。GF-5 EMI能够获取火山喷发SO_(2)排放的时空分布特征,并与国际同类载荷TROPOMI反演结果具有较高的空间一致性,能够满足全球火山喷发监测、预警及其气候影响研究的应用需求。

高分五号大气痕量气体差分吸收光谱仪对流层NO_(2)柱浓度遥感反演研究

搭载于"高分五号"(GF-5)卫星上的痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是一台星下观测的高光谱载荷,测量紫外和可见光光谱范围的地球后向散射辐射,设计用于大气痕量气体的探测。本研究基于EMI在VIS1通道的实测光谱,利用差分光学吸收光谱(DOAS)方法进行了对流层NO_(2)柱浓度反演,展示了基于EMI载荷的对流层NO_(2)柱浓度反演结果,与同类载荷产品进行交叉验证,并利用地基观测结果进行了地基验证。研究表明,EMI反演结果与OMI、TROPOMI具有较好的空间分布一致性和较低的相对偏差,与TROPOMI具有较好的时间变化一致性。地面验证结果表明EMI NO_(2)反演结果具有较高的精度。本研究证明了EMI在全球NO_(2)监测方面的能力,可以为中国后续污染气体探测载荷的设计和反演算法的开发提供参考。

原位反应制备具有高电磁屏蔽性能的MXene/CaF_(2)复相陶瓷材料

二维过渡金属碳化物(MXene)因其良好的导电性具有优异的电磁屏蔽性能﹐然而其高温不稳定性阻碍了其作为结构型电磁屏蔽材料在航空航天领域的应用。本文利用原位反应法制备出一种新型三明治结构的MXene/CaF_(2)材料,利用管式炉在H_(2)的条件下对MXene/CaF_(2)粉体进行热还原,提高复合材料的高温稳定性,通过700°℃的放电等离子体烧结成功地制备出屏蔽性能强﹐强度高的MXene/CaF_(2)复合陶瓷材料。其中由CaF_(2)与MXene物质的量为5:1制备的MXene/CaF_(2)在700℃下烧结的复合陶瓷材料表现出最优异的性能﹐电磁屏蔽性能在整个X波段中达到37dB,同时MSP法测得的抗弯强度达到142 MPa,维氏硬度硬度达到1.66 GPa。因此,MXene/CaF_(2)复相陶瓷可望作为一种具有良好机械性能的耐高温电磁屏蔽材料获得应用。