中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院劉誠(chéng)教授課題組在高分五號(hào)衛(wèi)星關(guān)鍵載荷—大氣痕量氣體監(jiān)測(cè)儀器（EMI）的大氣污染物遙感研究中取得重要進(jìn)展。該項(xiàng)研究通過(guò)光學(xué)超凈室樣品測(cè)量標(biāo)定、光譜分析、輻射傳輸模擬等綜合評(píng)估了EMI載荷在軌反演大氣中痕量污染氣體NO2的精度和準(zhǔn)確度，最后得出重要結(jié)論：EMI載荷具有高精度探測(cè)全球大氣痕量氣體分布的能力。結(jié)果發(fā)表在地學(xué)遙感類國(guó)際頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing上。本項(xiàng)目受到了國(guó)家高分對(duì)地觀測(cè)項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)專項(xiàng)、自然科學(xué)基金、中科院重點(diǎn)專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

高分五號(hào)衛(wèi)星是國(guó)家高分重大科技專項(xiàng)中搭載載荷最多、光譜分辨率最高、研制難度最大的衛(wèi)星。其中衛(wèi)星首次搭載的EMI載荷作為我國(guó)首個(gè)同類儀器，將填補(bǔ)我國(guó)污染氣體遙感監(jiān)測(cè)的空白，提升我國(guó)大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的定量化和精細(xì)化水平。同時(shí)，這將有力推動(dòng)我國(guó)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)及重污染天氣應(yīng)對(duì)水平的提高，為我國(guó)環(huán)境污染防治等工作提供重要科技支撐和空間信息服務(wù)。高分五號(hào)預(yù)計(jì)于2018年上半年發(fā)射。其中我院劉誠(chéng)教授課題組將繼續(xù)深入開(kāi)展基于EMI載荷主要污染物（O3、NO2、SO2、HCHO、CHOCHO以及氣溶膠等）的對(duì)流層柱濃度和垂直分布反演算法的研究。

該項(xiàng)研究中，研究人員利用大氣散射光透過(guò)NO2吸收樣品池，使用EMI載荷實(shí)時(shí)測(cè)量響應(yīng)光譜，見(jiàn)圖1。通過(guò)光譜學(xué)分析的方法，反演獲取樣品池內(nèi)NO2氣體濃度，并和實(shí)際充入樣氣濃度作對(duì)比分析。對(duì)比結(jié)果表明，EMI載荷遙感反演NO2具有很好的準(zhǔn)確度，誤差小于3%。

圖1、EMI載荷實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定裝置圖

為了評(píng)估儀器在軌性能，同時(shí)驗(yàn)證相關(guān)反演算法的可行性，該研究還利用了輻射傳輸方程模擬了高分五號(hào)衛(wèi)星觀測(cè)幾何下的載荷觀測(cè)輻亮度。通過(guò)對(duì)模擬衛(wèi)星幾何下和地面觀測(cè)幾何下的輻亮度數(shù)據(jù)，以及地面實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)的信噪比分析，評(píng)估了反演算法針對(duì)在軌實(shí)測(cè)的性能。

圖2、（a）散射光測(cè)量DOAS擬合分析得到的residual （b）輻射傳輸模擬地面和典型衛(wèi)星觀測(cè)幾何下的光強(qiáng)波長(zhǎng)分布（c）利用文中驗(yàn)證的光子噪聲分布特性，評(píng)估了EMI載荷紫外和可見(jiàn)通道在中國(guó)幾個(gè)不同緯度城市觀測(cè)信噪比（d）基于兩種方法的載荷信噪比估計(jì)

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院