Tiêu điểm truyền thông của Global Vision
Công ty đã được đài truyền hình CCTV đưa tin tổng cộng 15 lần, và phạm vi tiếp cận thông qua các phương tiện truyền thông của Đảng, truyền thông trung ương và truyền thông chính thức địa phương đã đạt tổng cộng 50 triệu người.
Một mô hình mô phỏng máy đo quang phổ giao thoa khí metan dựa trên GHGSat-D đã được thiết lập.
lý lịch
Methane (CH₄) là khí nhà kính lớn thứ hai thế giới, với thời gian tồn tại trong khí quyển chỉ khoảng 10 năm. Việc giảm phát thải có mục tiêu có thể nhanh chóng làm giảm hiện tượng nóng lên toàn cầu trong ngắn hạn, và 60% đến 90% lượng methane là do hoạt động của con người.Phát thải nguồn điểmTập trung vào một vài nguồn phát thải lớn, việc xác định và quan sát nguồn phát thải điểm với độ chính xác cao là rất quan trọng để giảm phát thải khí metan. Bài báo này sử dụng GHGSat-D, vệ tinh siêu nhỏ phát hiện nguồn phát thải điểm khí metan đầu tiên trên thế giới được phóng vào năm 2016, làm tài liệu tham khảo và tập trung vào khoang cố định góc rộng cốt lõi của nó.Fabry-PérotĐối với thiết bị đo quang phổ hình ảnh, một mô hình mô phỏng số đã được xây dựng bao gồm toàn bộ liên kết tín hiệu của bức xạ mặt trời, truyền dẫn khí quyển và tín hiệu đầu ra của bộ детектор.
Giao thoa kế FPnguyên tắc
Cấu trúc FP etalon bao gồm hai tấm quang học đặt cách nhau một khoảng d và có hệ số phản xạ bề mặt bên trong là R. Độ truyền ánh sáng ở góc tới θ và bước sóng λ được xác định bởi...Chức năng thoáng khímô tả:
Trong đó n là chiết suất của môi trường giữa hai khoang cộng hưởng, và F là hệ số độ mịn liên quan đến độ phản xạ. GHGSat-D sử dụng thiết kế chiều dài khoang cộng hưởng cố định, dựa vào sự thay đổi góc tới để đạt được điều chỉnh phổ. Đối với giao thoa bậc m, bước sóng tương ứng với đỉnh truyền dẫn thỏa mãn điều kiện cực đại giao thoa:
Mô hình mô phỏng từ đầu đến cuối
Mô hình mô phỏng số được xây dựng trong bài báo này bao gồm toàn bộ luồng tín hiệu quan sát vệ tinh, tái tạo toàn bộ quá trình truyền dẫn từ bức xạ mặt trời chiếu tới đầu ra của bộ dò. Mô hình tổng thể bao gồm...Truyền bức xạ khí quyểnHệ thống bao gồm ba mô-đun chính được kết nối nối tiếp: hệ thống quang học giao thoa kế, bộ phận phản hồi của đầu dò, v.v. Kiến trúc được thể hiện trong Hình 1.
Hình 1.Sơ đồ kiến trúc liên kết đầy đủ của mô hình mô phỏng
Mô-đun truyền bức xạ khí quyển
Mô-đun này chủ yếu tính toán độ bức xạ phổ đỉnh khí quyển đến điểm thu của vệ tinh sau khi bị hấp thụ và suy giảm trong khí quyển. Mô hình giả định bề mặt Trái đất là một gương phản xạ Lambertian và tính toán tham chiếu bức xạ cho sự phản xạ bề mặt bằng cách kết hợp góc thiên đỉnh mặt trời (θsza), khoảng cách Trái đất-Mặt trời (RE-S) và độ phản xạ phổ bề mặt (a). Đối với các kịch bản quan sát khí mêtan hồng ngoại sóng ngắn điển hình, mô hình bỏ qua ảnh hưởng của tán xạ khí quyển và phát xạ nhiệt bề mặt để đơn giản hóa phép tính; công thức tính toán như sau:
Hệ số hấp thụ khí quyển được lấy từ cơ sở dữ liệu quang phổ HITRAN và tích hợp từng lớp bằng cách sử dụng mô hình khí quyển phân tầng. Hồ sơ nhiệt độ, độ ẩm và áp suất khí quyển được thu thập bằng cách sử dụng mô hình khí quyển tiêu chuẩn, cuối cùng cho ra bức xạ quang phổ đỉnh khí quyển cho dải tần mục tiêu.
Hệ thống quang học và tạo tín hiệu
Mô-đun này mô phỏng sự lan truyền và điều biến ánh sáng thông qua một hệ thống quang học, ánh xạ bức xạ đỉnh khí quyển lên mặt phẳng ảnh của bộ детектор. Toàn bộ hệ thống quang học bao gồm một nhóm thấu kính tele và một thấu kính tạo ảnh, như thể hiện trong Hình 2. Tương ứng trên mặt phẳng детектор, tọa độ pixel (i,j) và góc cực cũng như góc phương vị của góc tới thỏa mãn mối quan hệ ánh xạ sau:
Trong đó (i₀, j₀) là điểm ảnh trung tâm của trục quang học, ψ là góc cực của góc tới, và φ là góc phương vị. Trong một khung hình của ảnh hai chiều, tín hiệu thể hiện sự thay đổi đều đặn theo bán kính lệch trục: tâm ảnh tương ứng với bước sóng truyền dài nhất FP, và đỉnh truyền liên tục dịch chuyển về phía bước sóng ngắn hơn khi bán kính tăng; ở các cạnh của ảnh, đỉnh truyền bước sóng ngắn nhất dịch chuyển ra khỏi dải thông, dẫn đến sự chồng chéo phổ giữa các bậc giao thoa liền kề.
Hình 2.Sơ đồ cấu tạo hệ thống quang học của GHGSat-D
(Nguồn ảnh: Máy quang phổ hình ảnh GHGSat-D.)
(i) OSF, (ii) giao thoa kế Fabry-Perot và (iii) bộ dò.
Đặc điểm ảnh giao thoa đầu ra mô phỏng
Mô-đun này có thể trực tiếp xuất ra hình ảnh giao thoa hai chiều của mặt phẳng cảm biến, tức là hình dạng tín hiệu gốc của một lần quan sát khung hình đơn.
Về mặt hình học, mô hình giao thoa được phân bố thành các vòng tròn đồng tâm tập trung quanh trục quang học: các tia sáng trên cùng bán kính có cùng góc tới và tương ứng với cùng bước sóng đỉnh truyền dẫn. Về phân bố cường độ, các vòng giao thoa được hình thành bởi hiệu ứng giao thoa FP, đặc trưng bởi các đỉnh truyền dẫn hẹp và độ tương phản cao. Đồng thời, do sự điều biến hấp thụ khí mêtan trong khí quyển, độ sáng của các vòng tại các vị trí tương ứng với các vạch hấp thụ mạnh cho thấy sự suy giảm đáng kể; sự dao động độ sáng của các vòng về cơ bản là hình chiếu của phổ hấp thụ khí quyển vào không gian.
Tóm tắt
Tóm lại, bài báo này sử dụng tải trọng vệ tinh GHGSat-D làm mô hình để xây dựng một khung mô phỏng liên kết đầy đủ cho máy quang phổ hình ảnh FP khí metan. Khung mô phỏng này có thể cung cấp hỗ trợ số đáng tin cậy cho việc tối ưu hóa tiếp theo các chỉ số tải trọng quang phổ kiểu FP và phát triển các thuật toán giải điều chế giao thoa đồ.
Tài liệu tham khảo
[1] Jervis D, et al. Máy quang phổ hình ảnh GHGSat-D. *Atmos. Meas. Tech.*, 2021.
[2] Sloan JJ, et al. Phát hiện khí vết trong khí quyển bằng vệ tinh dựa trên giao thoa kế Fabry–Perot. Bằng sáng chế Hoa Kỳ 9,228,897, 2016.
[3] Rodgers C D. *Phương pháp nghịch đảo để đo độ cao khí quyển*. World Scientific, 2000.
[4] Varon DJ, et al. Định lượng các nguồn điểm khí mêtan từ các quan sát vệ tinh quy mô nhỏ. *Atmos. Meas. Tech.*, 2018.
[5] Jacob DJ, et al. Quan sát vệ tinh về khí mêtan trong khí quyển. *Atmos. Chem. Phys.*, 2016.