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人居學院博士研究生答辯安排信息表(段文濤)

發布時間:2019-05-17 09:14:29 點擊量:

學號

4115022011

姓名

段文濤

導師

黃少鵬 教授

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研究方向

月基對地輻射能量觀測

論文題目

月基對地輻射能量觀測特性及儀器入瞳輻照度研究

中文摘要

相對于星載觀測系統澳发彩票平台官网,月基對地輻射能量監測站(MERO)能夠對離開地球系統的能量進行更長時間的連續觀測。月基觀測臺站的建立澳发彩票平台官网,將從一個全新的角度全面觀測氣候變化澳发彩票平台官网,監測地球系統能量盈虧狀態澳发彩票平台官网,揭示氣候變化隱藏的現象和規律,催生新的地球氣候系統模型和理論澳发彩票平台官网。但是,由于月基對地能量觀測這一概念還未真正實施,因此非常有必要對其進行先期的科學論證。而論證中的一個重要環節便是觀測特性評估澳发彩票平台官网澳发彩票平台官网,另一個重要方面便是儀器設計。但由于從月球平臺對地球的輻射能量進行觀測這一概念較為新穎,使得關于這兩方面的研究領域目前尚處相對空白的狀態。因此,為了深化人們對于這兩個科學問題的認識澳发彩票平台官网,本論文將研究重心放在了MERO的觀測特性澳发彩票平台官网,及儀器入鏡輻照度這一對MERO儀器設計至關重要的參數上,以期能夠為未來MERO的設計和建站工作提供一定的參考澳发彩票平台官网,本文開展的工作和獲得的主要結論有:

本研究以NASA 噴氣與推進動力實驗室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)星歷數據為基礎,分別在MERO月面可部署位置,儀器角度調整澳发彩票平台官网,直射太陽光入鏡風險澳发彩票平台官网,視場對地球極區覆蓋,多站點觀測網視場覆蓋這幾個方面對MERO觀測特性展開分析,結果表明:為了保證能時時觀測到將近半個地球,月基對地觀測站的建造位置應在80.5ºE-80.5ºW81.5ºN-80.5ºS的區域內,且儀器張角應保持在2.0675º以上。當MERO位于7.80º W-7.80º E,6.69º S-6.69º N區域內時,儀器應具備水平方向360º,豎直方向15.5º 的方位可調性,當MERO位于此區域外時,儀器所需的方向調整能力為水平方向180º澳发彩票平台官网,豎直方向15º。盡管MERO儀器面臨著直射太陽光入鏡從而損壞儀器的風險,但此風險發生的概率是非常小的澳发彩票平台官网,因此只需要在直射太陽光入鏡時刻關閉儀器即可,且這種關閉對長時間MERO對地觀測影響是非常小的。極區覆蓋評價顯示相對于低軌衛星觀測平臺,MERO 有著更好的南北極覆蓋比率,能夠提供更長時間的月及年平均數據澳发彩票平台官网,且在結合衛星數據后,可為極區提供更好的輻射估算結果。同時,我們的研究發現,MERO月面位置差異所導致的瞬時視場空間覆蓋差異在11%以內;這表明澳发彩票平台官网,相對于單站,MERO觀測網絡對于觀測視場空間覆蓋的拓展能力是非常有限的,但是澳发彩票平台官网,大比率的視場重合能夠為MERO儀器間相互標定提供豐富的數據澳发彩票平台官网。

NASA JPL星歷數據和美國云與地球輻射監測平臺(Clouds and the Earth's Radiant Energy System CERES)地球大氣層頂(Top of Atmosphere)輻射通量數據為基礎澳发彩票平台官网,本研究建立了用于評估單像元MERO儀器入瞳輻照度的計算模型。該模型通過計算從月基對地能量觀測儀器地面瞬時視場到該儀器的輻射來最終得到的儀器入瞳輻射。在計算過程中,模型考慮到了地球TOA的輻射非均勻性澳发彩票平台官网,即TOA輻亮度隨輻射方向發生變化的特性。該非均勻性可由TOA輻射非均勻因子量化,此非均勻因子可通過參考CERES角度分布函數(Angular Distribution Models, ADMs)獲得。作為應用澳发彩票平台官网,我們以Apollo 15登陸點為假想的月基觀測站位置,利用此模型對輻射觀測儀器入瞳輻照度進行了評估,計算結果表明:在2017101日至29日期間,儀器的短波入瞳輻照度變化范圍為00.065 W/m2澳发彩票平台官网,長波為0.0610.075 W/m2澳发彩票平台官网。同時本文還利用此模型對月面可部署區域內任意位置的月基對地輻射觀測儀器在未來18.6年期間的入瞳輻照度進行了預測。計算結果表明,在未來的18.6年內,即從201710月到20366月期間,儀器入瞳處短波輻照度將在00.118 W/m2內變化,長波輻照度將在0.0560.081W/m2范圍內變化。盡管文中僅建立了用于評估單像元探測器配置MERO儀器的入瞳輻射的計算模型,但其仍可以在略做改進后用于實際的多像元儀器的設計之中。

答辯時間

20195 21 上午  10:00開始

答辯地點

西安交通大學曲江校區西一樓四層第一會議室

答辯秘書

唐曉音

手機號碼

 

工作單位

西安交通大學

答辯評委

評委人數

姓名

職稱/是否博導

工作單位

1

劉禹

研究員/

中國科學院地球環境研究所

2

顧兆林

教授/

西安交通大學

3

李旭祥

教授/

西安交通大學

4

李國輝

研究員/

中國科學院地球環境研究所

5

張猛

副教授/

西安交通大學

 

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