《高精度海表皮溫紅外輻射測量系統研究》是依託中國海洋大學，由管磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高精度海表皮溫紅外輻射測量系統研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：管磊
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
海表溫度是氣候變化的關鍵指征參數，氣候變化監測要求海表溫度長時間序列數據的一致性並且誤差小於0.3K，衛星海表溫度數據的精度需要現場海上測量數據驗證，紅外、微波感測器觀測的是深度分別為微米、毫米級的表皮海水輻射，目前現場海表溫度的來源主要由船載或者浮標上溫度感測器測量深度約1-10米的體溫，由於太陽輻射、表皮效應等造成海表溫度垂直分布的差異是驗證誤差的重要來源之一。本項目擬研究海上現場高精度海表皮溫紅外輻射測量系統用於驗證衛星數據的精度，基於紅外輻射傳輸理論，研究大氣輻射校正,通過模擬計算和海上觀測數據分析海水比輻射率隨觀測角度、風速等的變化，提高黑體輻射源的有效發射率用於測量系統的實時內部標定，研究基於光電雨量感測器和吹掃技術實現自主工作，本項目的目標解決紅外輻射測量系統的關鍵科學問題，使得系統可搭載於船隻或安裝於海上平台無人值守連續測量海表皮溫，精度達0.1K。
結題摘要
海表溫度是氣候變化的關鍵指征參數，衛星海表溫度的業務化觀測已經有將近40年，氣候變化監測要求海表溫度長時間序列數據的一致性並且誤差小於0.3 K，衛星海表溫度數據的精度需要現場海上測量數據印證，紅外、微波星載感測器觀測的是分別為微米、毫米級的表皮海水輻射，常規現場海表溫度主要由船載或者浮標上溫度感測器測量深度約0.5米以下的體溫，由於太陽輻射、風速等造成海表溫度垂直分布的差異是驗證誤差的重要來源之一，利用非接觸式的紅外輻射計進行現場測量是印證紅外衛星海表溫度觀測精度的有效手段。本項目基於紅外輻射傳遞理論，研發了一套無人值守連續自動工作高精度海表溫度測量系統，系統主要包括輻射測量感測器，內部校正用黑體模組、機電模組及控制器、降雨監測模組、姿態採集模組、衛星定位模組、無線收發模組等，系統可搭載於科考船或海上平台，連續測量海表皮溫，通過降雨監測模組控制儀器開關實現無人值守連續自動工作，通過內部黑體完成實時定標，同時對天空輻射進行校正，以達到高精度海表皮溫測量目標，進行了分模組測試和總裝測試，並採用高精度外部黑體進行了測試，結果表明，可以達到優於0.1 K的測溫精度；針對科考船海上實驗，搭建完成供電、通訊、乾燥氣吹掃等現場實驗條件，進行了6個航次海上測試，並將測量的數據與英國南安普頓大學研製的紅外海表測溫輻射計所測量的數據進行了對比分析，根據海試結果，改進完善系統，所研發的系統的指標達到預期目標；本測量系統參加了在國際標準計量機構之一英國國家物理實驗室進行的用於海表皮溫測量的紅外輻射計國際對比實驗，該實驗目的是對建立和維持衛星反演海表溫度產品驗證的國際單位制可溯源性進行全球基準參考測量，共分為實驗室與水庫實驗兩個部分，實驗室部分本項目測量系統標準與黑體進行標，測量結果表明本系統達到設計目標，在水庫測量部分，本系統測量結果最接近均值，對比試驗表明本系統達到國際先進水平。
