超光谱红外卫星资料同步反演不同地表类型的大气廓线、地表温度和地表发射率

大气温度、水汽、地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化,同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、地表水分蒸发与循环、能量平衡、地表成分及物理性质、气候变迁与全球环境提供重要参数指标。把大气和地面作为一个整体系统来考虑,建立一种能同步反演大气温度廓线、大气水汽廓线、地表温度和地表发射率的反演方法,利用超光谱红外卫星资料(atmospheric infrared sounder, AIRS),针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率。反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱,有效减少反演变量数,建立同步物理反演模式,然后以美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的预报结果(初始大气温度、水汽廓线以及地表参数)作为初始值,最后通过牛顿迭代得到最优化解。反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地,分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站(纬度38.98°, 经度83.64°)和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站(纬度44.2°, 经度87.9° )为反演地面验证点。反演结果表明,塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度,与实际情况相一致;根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况,可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率,在6～15 μm范围内,反演的沙漠地区(塔中站)地表发射率和雪地地区(阜康站)地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。研究表明,把大气和地面作为一个整体系统来考虑,把地表发射率加入到反演中,通过比较和分析沙漠地区(塔中)和雪地地区(阜康)的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值,改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度,特别是边界层温度和水汽改进尤为明显;同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高,这是由于地表发射率光谱在沙漠、戈壁地区变化较大,而雪地的发射率光谱变化不大。用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区(沙漠)同步反演大气廓线、地表温度和地表发射率,可以更有效的提高大气温度廓线、水汽廓线的反演精度。该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。     

近窥切尔诺贝利隐藏的辐射“热点”

<正>由于切尔诺贝利仍然是地球上放射性污染最严重的地区之一,获得进入许可并不容易。研究人员花了四个月的时间获得使用无人机的安全许可,以及在工作期间需要佩戴的辐射剂量测量胶片徽章。2019年4月,英国布里斯托大学教授汤姆·斯科特(Tom Scott)和研究助理彼得·马丁(Peter Martin)等人乘着载有各种辐射探测器、无人机和防护设备的小型巴士,在向导引领下进入     

一个课余兴趣探究 — — — 用驻波法测量声速

为了实现在日常生活中培养中学生探究物理现象的能力,提高创新精神,利用家庭计算机和 Scope 软 件,通过驻波法和采用线性拟合实验数据测量了空气中的声速,同时给出了现实生活中的一些拓展     

基于离子型铱配合物的发光电化学池

基于离子型过渡金属配合物的发光电化学池在信息显示和固体照明方面极具应用前景,因此其相关材料的设计、开发和器件性能的提高等工作在近几年引起了人们广泛的研究兴趣。在各类离子型过渡金属配合物中,离子型铱配合物由于发光效率高,发光颜色容易调节等优点而受到广泛关注。本文综述了近几年来离子型铱配合物在发光电化学池中的应用进展,重点评述了不同发光颜色的发光电化学池的制备和器件的高性能化等方面的研究进展,并展望了基于离子型铱配合物的发光电化学池这一研究领域的发展前景。     

航空遥感三轴惯性稳定平台双速度环控制

航空遥感三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨率的遥感数据。针对惯性稳定平台视轴稳定控制中单速度环对干扰力矩抑制的不足,提出采用以编码器进行数字测速构成速度内环、利用速率陀螺构成速度外环的双速度环复合控制方案,将稳定回路抗内部干扰功能和隔离外界干扰功能分开设计实现,以提高系统稳定精度。分别对单速度环和双速度环对扰动的抑制能力进行了理论分析和对比,并在理论分析基础上,对单速度环和双速度环的扰动抑制能力进行了Matlab仿真分析和实验验证。结果表明：与单速度环相比,双速度环可明显减小质量偏心、摩擦等主要内部干扰以及外部基座低频扰动造成的稳态误差,静基座摇摆伺服稳定角速度RMS值减小了52.3%,静基座调平姿态精度RMS值减小了22.1%,动基座调平姿态精度RMS值减小了37.4%。     

对日光灯管的电路模型的定性分析

对日光灯管的电路模型的探讨是教学中很好的拓展课题,然而多篇文献给出了不同的结果,为此,本文依据常规课堂实验数据,通过对电感线圈镇流器型日光灯电路的分析,探讨了日光灯管的电路模型的构建,结果表明正常工作状态的灯管的负载属性应该为电感性,可以近似认为纯电阻性。同时,依据经典电磁学理论对灯管的工作机理进行了定性分析,所得结果与实验描述一致,并对其他文献中误判为电容性的原因给出了解释。     

The interaction between zonal flow and Rossby waves with scalar nonlinearity

The nonlinear interactions between zonal flow and Rossby waves are studied by numerical simulations with focus on the effects of scalar nonlinearity. The numerical results show that the scalar nonlinearity has an appreciable influence on the Rossby dipole evolution and can reduce the threshold of the disturbance energy increase.     

含有四个夸克或更多夸克的奇特粒子

<正>在粒子物理的所谓"标准模型"中发生强相互作用的基本粒子是带有分数电荷的夸克,这些夸克被电中性的类似光子的"胶子"捆绑在一起形成强子(包括重子和介子)。目前标准模型中包含6种不同"味道"的夸克:上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t);它们各自的反粒子(反夸克)被标志为、d、、、、。每一种味道的夸克又带有强作用的3种不同的"色荷"之一的"色荷"。之所以称之为"色荷"是因为强相互作用将这些带色荷的夸克束缚在一起形成强子的法则很容易让我们类比到对颜色的感知。     

CCD电子辐照效应三维蒙特卡罗模拟研究

CCD易受空间环境中高能电子辐射的影响,造成性能下降和工作异常,针对此问题,选取某国产N沟道3相多晶硅交迭栅、帧转移结构CCD开展了电子辐照效应研究。采用三维蒙特卡罗软件FLUKA建立电子辐照CCD的组成材料Si和SiO₂模型,仿真模拟电子和材料相互作用的物理过程,计算不同能量电子在Si和SiO₂中的总质量阻止本领和射程,与文献理论计算结果对比验证了本文仿真方法的正确性。建立CCD像元阵列的三维模型,模拟计算不同能量电子在CCD中能量沉积过程的影响,以及像元间有无边界对电子在CCD像元中平均原子离位（DPA）的影响,分析了辐照损伤差异产生的机理。结果表明,靠近入射点的像元能量沉积最大处对应的入射电子能量较小;对于无边界像元,电子辐照产生的DPA随入射深度的增加先增加后减小,而在有边界像元中产生的DPA随入射深度的增加先减小后增加,并且随入射深度的增加无边界像元中产生的DPA与有边界像元中产生的DPA差值越来越小。     

非理想氢原子束真空环境长程传输模拟研究

模拟研究了非理想氢原子束在真空环境下的长程传输效应。根据中性化程度的不同,将非理想束分为欠中性束和过中性束。通过建立束流传输的准电磁模型,研究了束流密度、中性化因子、空间磁场和弹性散射等因素对非理想氢原子束的影响。结果表明:对于欠中性束,负氢离子的存在对氢原子的传输几乎没有影响,因此欠中性束的发射装置可以考虑去除偏置磁场,以减小设备体积和质量;对于过中性束,束流损失率与束流密度和中性化因子有关,即束流密度越大,束流损失越大;中性化因子越高,束流损失就越高;而无论是欠中性束还是过中性束,空间磁场和粒子间的弹性散射对其传输都没有影响。