基于交叉比对的风云三号D星红外高光谱大气探测仪辐射定标性能评估 被引量：14

1

作者 杨天杭 胡秀清 +3 位作者 徐寒列 吴春强 漆成莉 顾明剑 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期369-379,共11页

红外高光谱探测仪的高精度辐射定标是其定量化应用的关键。基于欧洲气象卫星MetOp-A/B星红外大气探测干涉仪(IASI)与风云三号D星(FY-3D),采用瞬时星下点交叉比对方法,评估FY-3D搭载的红外高光谱大气探测仪(HIRAS)辐射定标的相对偏差。... 红外高光谱探测仪的高精度辐射定标是其定量化应用的关键。基于欧洲气象卫星MetOp-A/B星红外大气探测干涉仪(IASI)与风云三号D星(FY-3D),采用瞬时星下点交叉比对方法,评估FY-3D搭载的红外高光谱大气探测仪(HIRAS)辐射定标的相对偏差。根据两个仪器严格的空间和时间匹配观测数据,采用与FY-3D同一平台但空间分辨率更高的中分辨率光谱成像仪MERSI-II的数据,筛选匹配样本的均匀背景。在交叉比对前,将IASI数据光谱分辨率用傅里叶正逆变换转换为与HIRAS相同的光谱分辨率。由于满足匹配规则的比对样本基本分布在目标温度较低的南北极区域,因此用光谱亮温的平均偏差和偏差标准差评价交叉比对结果。结果表明,HIRAS与MetOp-A/B星的IASI比对结果相似,在相对温度较高的北极区域的一致性整体优于南极区域。低温目标环境下,长波、中波红外的亮温平均偏差小于1 K,多数通道小于0.5 K,一致性良好,各通道无明显温度依赖,偏差标准差小于2 K,且随光谱通道而变,在吸收线剧烈的位置处稍大。短波红外HIRAS光谱的亮温整体低于IASI光谱,多数通道的平均偏差小于1.5 K,偏差对温度的依赖较明显,偏差标准差随目标温度升高而减小。亮温偏差长期趋势(2018年4-12月)的分析表明,其长期整体稳定,短波偏差在较低目标温度下稍大。 展开更多

关键词 光谱学 交叉比对 红外高光谱大气探测仪 低温目标 辐射一致性

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星载红外高光谱傅里叶变换光谱仪条纹计数错误的检测及校正 被引量：4

2

作者 刘畅 施海亮 +3 位作者 李志伟 吴春强 漆成莉 熊伟 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第16期199-205,共7页

针对星载红外傅里叶光谱仪中存在的干涉图条纹计数错误,系统地介绍了其形成原因及对复原光谱的影响,并提出了检测和校正方法。通过对干涉图的偏移相位进行线性拟合,能够精确获得条纹计数误差个数;采用理论仿真验证了所提方法的准确性,... 针对星载红外傅里叶光谱仪中存在的干涉图条纹计数错误,系统地介绍了其形成原因及对复原光谱的影响,并提出了检测和校正方法。通过对干涉图的偏移相位进行线性拟合,能够精确获得条纹计数误差个数;采用理论仿真验证了所提方法的准确性,误差最低可至1.25%;最后采用实际数据进行验证,验证结果表明所提方法能够达到较好的检测及校正效果。 展开更多

关键词 遥感 高光谱 傅里叶光谱仪 条纹计数错误 相位

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FY-3B/VIRR真空红外定标辐射响应度一致性校正

3

作者 王阳 钮新华 +5 位作者 张锷 陈帅帅 胡秀清 张冬冬 王向华 熊千千 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期2295-2306,共12页

在真空红外定标过程中,扫描辐射计系统响应度常受到试验污染及探测头部温度非一致性等因素影响,导致各通道获取定标系数及铂电阻转换系数不准确。为校正系统响应度的不一致性,可基于黑体辐射源恒温模式下的辐射稳定性和红外探测系统通... 在真空红外定标过程中,扫描辐射计系统响应度常受到试验污染及探测头部温度非一致性等因素影响,导致各通道获取定标系数及铂电阻转换系数不准确。为校正系统响应度的不一致性,可基于黑体辐射源恒温模式下的辐射稳定性和红外探测系统通道单一定标状态下响应度不变性,利用红外定标中的面源黑体及星上黑体变温数据,构建内外黑体红外通道响应一致性传递算法。针对FY-3B可见光红外扫描辐射计(VIRR)发射前定标数据,将定标过程中的系统响应度进行一致性校正。结果表明,面源黑体变温阶段面源黑体校正码值在升温和降温间的一致性优于0.7 DN,辐射传递过程中基准工况下星上黑体校正码值一致性优于0.3 DN,并分析了校正方法和其他传统方法在计算星上黑体变温阶段等效黑体温度的差异性。因此,该算法保证了空间辐射基准到红外探测系统以及星上黑体辐射传递过程的辐射准确性,为有效提高真空红外辐射定标精度提供技术保障。 展开更多

关键词 遥感 红外定标 稳定性 扫描辐射计 响应度 一致性

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风云三号D星红外高光谱大气探测仪零光程差检测 被引量：4

4

作者 邵春沅 顾明剑 +1 位作者 漆成莉 吴春强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2573-2580,共8页

红外高光谱大气探测仪是我国第二代极轨气象卫星风云三号D星搭载的大气探测仪器。干涉图零光程差位置的确定是干涉图叠加和傅里叶变换的前提,在实际应用中由于仪器自身和环境因素的影响使其确定困难。本文根据红外高光谱大气探测仪的在... 红外高光谱大气探测仪是我国第二代极轨气象卫星风云三号D星搭载的大气探测仪器。干涉图零光程差位置的确定是干涉图叠加和傅里叶变换的前提,在实际应用中由于仪器自身和环境因素的影响使其确定困难。本文根据红外高光谱大气探测仪的在轨实测数据,分析了零光程差偏差对数据反演的影响,分别以最大相关法和定标光谱虚部最小法,检测干涉图的零光程差位置。干涉图校准后黑体和冷空光谱的相位差在π附近。定标光谱虚部在0附近,仅表征噪声。该方法能够很好地用于风云三号D星红外高光谱大气探测仪的数据预处理。 展开更多

关键词 傅里叶光谱仪 复数定标 零光程差 虚部

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应用主成分分析评估红外高光谱仪器噪声特性 被引量：1

5

作者 李路 漆成莉 +2 位作者 张鹏 胡秀清 顾明剑 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期148-156,共9页

为了考察星载傅里叶变换光谱仪观测实际目标时的噪声水平,研究了通过大气观测光谱的虚部分量估计噪声的方法.采样误差等因素会给虚部光谱样本引入通道相关性噪声,并叠加在固有随机噪声分量上,从而抬升总体噪声水平,甚至超出灵敏度指标.... 为了考察星载傅里叶变换光谱仪观测实际目标时的噪声水平,研究了通过大气观测光谱的虚部分量估计噪声的方法.采样误差等因素会给虚部光谱样本引入通道相关性噪声,并叠加在固有随机噪声分量上,从而抬升总体噪声水平,甚至超出灵敏度指标.采用主成分分析技术重构相关噪声分量,将两类噪声相互分离.将主成分分析滤出的随机噪声与由定标源光谱统计的噪声进行对比,结果显示,仪器观测不同目标的随机噪声相互一致,并且在三个工作波段均分别满足0.4K、0.7K和1.2K的灵敏度设计指标. 展开更多

关键词 红外高光谱 傅里叶变换光谱仪 噪声等效温差 主成分分析 随机噪声

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从FY3A卫星IRAS的多通道辐射率估算OLR 被引量：1

6

作者 吴晓 《气象科学》 CSCD 北大核心 2010年第1期106-110,共5页

介绍了从FY3A卫星IRAS仪器的通道辐射率估算OLR的技术,包括:用红外辐射传输正演的方法建立IRAS多通道辐射率加权求和计算OLR的反演模式,以及由此模式计算得到的OLR产品。模式的全球RMS=3.53 W/m2,表明远高于从NOAA AVHRR通道5亮温计算OL... 介绍了从FY3A卫星IRAS仪器的通道辐射率估算OLR的技术,包括:用红外辐射传输正演的方法建立IRAS多通道辐射率加权求和计算OLR的反演模式,以及由此模式计算得到的OLR产品。模式的全球RMS=3.53 W/m2,表明远高于从NOAA AVHRR通道5亮温计算OLR的反演模式精度。文中给出IRAS全球OLR产品个例,及该OLR产品与NOAA-17 OLR产品的精度对比。 展开更多

关键词 OLR 反演模式 RMS

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基于跨平台红外高光谱观测的对流层三维风场测量

7

作者 杨天杭 顾明剑 +3 位作者 胡秀清 吴春强 漆成莉 邵春沅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1131-1137,共7页

精确的风场数据对提高数值天气预报准确性具有重要意义,对流层风是改进天气预报的要素之一。虽然利用气象卫星成像仪对连续云图追踪特征目标进行导风是一种有效的风场观测方法,且在区域和全球尺度上改善了数值天气预报,但仍存在风场高... 精确的风场数据对提高数值天气预报准确性具有重要意义,对流层风是改进天气预报的要素之一。虽然利用气象卫星成像仪对连续云图追踪特征目标进行导风是一种有效的风场观测方法,且在区域和全球尺度上改善了数值天气预报,但仍存在风场高度分配模糊问题而产生误差。星基红外高光谱探测仪具备大气温湿度廓线垂直探测能力,通过分析各个垂直分层内的大气参数运动得到三维风场,能够提升风场垂直高度的准确性,改进风场高度分配模糊问题。提出了利用跨平台极轨气象卫星FY-3D星红外高光谱大气探测仪HIRAS和NOAA-20星跨轨红外探测仪CrIS交叉观测对流层三维风场的创新方法,根据两仪器近重叠轨道星下点交叉观测辐射数据匹配水汽通道图像,通过稠密光流法分析目标运动变化并计算风场,对风矢量进行质量控制后同ERA-Interim再分析资料作定量化比较,分析风速均值绝对偏差、均方根误差和风向均值绝对偏差。分别对2019年2月20日UTC世界时00:00,06:00,12:00的HIRAS和CrIS交叉数据计算200,300,400,600,650和1000 hPa六组垂直高度风场,结果表明,风速范围的变化趋势与再分析资料表现一致,风速范围随高度降低而减小,高层对20 m·s^(-1)以上风速更敏感,地表附近测得风速集中在10 m·s^(-1)以内。风速均值绝对偏差多数小于3 m·s^(-1),最大不超过4 m·s^(-1),风速均方根误差多数小于3.5 m·s^(-1),最大不超过4.5 m·s^(-1),风向均值绝对偏差多数小于30°,最大不超过40°。风场误差主要来自仪器自身设计参数不同引入辐射数据的观测偏差,以及因数据空间分辨率不同导致在图像重投影处理过程中引入的定位偏差。 展开更多

关键词 红外高光谱大气探测仪 对流层三维风场 水汽通道

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FY-2D红外探测器窗区通道非线性特性及其定标订正方案 被引量：7

8

作者 徐娜 陈林 +1 位作者 胡秀清 陆风 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期337-343,共7页

利用实验室定标与基于高光谱探测器IASI的交叉匹配样本,分析了FY-2D红外探测器在窗区通道的非线性特征,结果显示,VISSR在信号两端都存在非线性特征,但对低信号端的影响最为显著.与实验室测量结果比较,线性定标在低温端会带来大于10 K的... 利用实验室定标与基于高光谱探测器IASI的交叉匹配样本,分析了FY-2D红外探测器在窗区通道的非线性特征,结果显示,VISSR在信号两端都存在非线性特征,但对低信号端的影响最为显著.与实验室测量结果比较,线性定标在低温端会带来大于10 K的亮温偏差.为了同时保证定标结果的质量及其稳定性,采用分段定标方案,高温端为线性定标而中低温端为非线性.从一致性以及台风个例分析等方面对定标方案进行了验证,分析结果表明,分段定标方案稳定,对低温端的定标精度改进显著,与线性结果比较台风监测亮温精度提升大于7K. 展开更多

关键词 静止气象卫星 红外高光谱传感器 交叉定标 非线性订正

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交叉定标中的不确定度分析及定标系数计算改进 被引量：5

9

作者 高帅 李元 +2 位作者 白廷柱 张玉香 郑小兵 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期568-576,共9页

一般交叉定标方法是利用普通最小二乘法的回归方式对时间、空间、观测几何、光谱匹配得到的近一致观测数据点对来计算定标系数,该方法忽略了各数据点对的质量差异,降低了定标系数的有效性。针对此问题,本文提出了基于不确定度计算的定... 一般交叉定标方法是利用普通最小二乘法的回归方式对时间、空间、观测几何、光谱匹配得到的近一致观测数据点对来计算定标系数,该方法忽略了各数据点对的质量差异,降低了定标系数的有效性。针对此问题,本文提出了基于不确定度计算的定标改进方法,利用不确定度分析方法计算数据点对中各辐射基准值的不确定度并给出权重系数,采用加权最小二乘法回归定标系数。选取与在研的基准载荷参数最为接近的HYPERION作为辐射基准替代载荷,分别利用普通最小二乘法和加权最小二乘法对MODIS CH1~7进行了定标,采用MODIS官方定标系数作为真值对定标结果进行验证。结果表明,采用加权最小二乘法对MODIS的1、2、4、5、6、7通道回归的定标系数更接近真值,定标结果的最大相对误差与传统方法相比降低了3%~5%,平均相对误差降低了0.5%~1.5%,说明本文的加权最小二乘法可进一步提升交叉定标精度。 展开更多

关键词 基准载荷 太阳反射波段 交叉定标 加权最小二乘法 不确定度

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中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区光环境变化研究 被引量：4

10

作者 李元 张勇 +2 位作者 胡丽琴 陆其峰 卢乃锰 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1231-1242,共12页

为有效评估集热塔散射辐射对敦煌场区光环境的影响程度,本文采用Monte Carlo三维辐射传输模型模拟与CE318多通道光度计等高线实测分析相结合的定量分析方法,以解决散射辐射交融于背景辐射中难以定量评估的问题。通过使用新型的ASC200云... 为有效评估集热塔散射辐射对敦煌场区光环境的影响程度,本文采用Monte Carlo三维辐射传输模型模拟与CE318多通道光度计等高线实测分析相结合的定量分析方法,以解决散射辐射交融于背景辐射中难以定量评估的问题。通过使用新型的ASC200云量自动观测仪,提高晴空辩识精度。通过开发CE318四象限定位修正算法,有效提高观测数据质量。2020年1~3月收集到的有效数据显示除了550 nm通道,集热塔未对天空漫射辐射产生明显影响。对于500 nm通道,在有效数据对应的观测几何下(距离0.87~3.07 km,观测天顶角为77.30°~51.32°),集热塔吸热器对天空漫射辐射的影响不超过0.93%。与模型模拟结果相结合进行分析,得出如下结论:当距离电站2 km时大电站散射辐射带来的天空漫射辐射相对变化<1.62%;当与电站距离≥3 km时相对变化<0.93%。本项研究成果对利用敦煌场开展遥感定量化应用、准确评估发电站引进的不确定度因素具有积极意义。 展开更多

关键词 中国遥感卫星辐射校正场 敦煌 熔盐塔式光热发电站 天空漫射辐射 三维辐射传输模拟 云量自动观测

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FY-3B/C中分辨率光谱成像仪在轨初期传递函数的评价和比较 被引量：3

11

作者 闵敏 白玉 +1 位作者 胡秀清 郭建平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1838-1844,共7页

针对极轨气象卫星的特点,提出了利用极地冰雪目标进行风云(FY)卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI)传递函数(MTF)测试的刃边方法。该方法沿着冰雪和海洋之间的边缘进行取样,然后将获得的点扩展函数经过傅里叶变换得到最后Nyquist频率点处的MT... 针对极轨气象卫星的特点,提出了利用极地冰雪目标进行风云(FY)卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI)传递函数(MTF)测试的刃边方法。该方法沿着冰雪和海洋之间的边缘进行取样,然后将获得的点扩展函数经过傅里叶变换得到最后Nyquist频率点处的MTF值。该方法能够应用于绝大多数MERSI通道。MTF测试结果表明:在轨初期,FY-3B/C-MERSI图像在卫星飞行方向的MTF结果都在0.31左右,图像质量较高,能够满足设计指标。但两颗卫星的MERSI传感器图像空间频率特性沿扫描方向都不是很好,1 000m分辨率的FY-3C图像测试结果集中在0.12左右,FY-3B集中在0.10左右,且FY-3C星结果系统偏高于B星,B星250m分辨率的测试结果只有0.07。分析认为导致这种图像频率特征质量在扫描方向严重下降的主要原因是设计MERSI时为保证信噪比保留的像元重叠扫描,建议在下一代FY-3号气象卫星设计时考虑这种重叠扫描的处理。 展开更多

关键词 风云-3B/C中分辨率光谱成像仪 调制传递函数 重叠扫描

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温室气体吸收带重叠对CO_2红外辐射效应的影响 被引量：4

12

作者 徐娜 石广玉 +1 位作者 戴铁 杨溯 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2011年第4期441-451,共11页

利用精确的逐线积分模式,研究了大气主要温室气体H2O、CO2、O3、N2O和CH4吸收带重叠对红外冷却率的影响。同时,通过CO2浓度加倍的敏感性试验,详细讨论了重叠效应对CO2辐射效应的影响。结果表明:气体吸收带重叠对大气红外辐射计算具有重... 利用精确的逐线积分模式,研究了大气主要温室气体H2O、CO2、O3、N2O和CH4吸收带重叠对红外冷却率的影响。同时,通过CO2浓度加倍的敏感性试验,详细讨论了重叠效应对CO2辐射效应的影响。结果表明:气体吸收带重叠对大气红外辐射计算具有重要的影响。在这5种大气主要的吸收气体中,N2O和CH4的重叠效应对总冷却率影响很小,在实际应用中可以忽略两者的重叠作用,采用近似方法处理其贡献。重叠效应对CO2辐射效应影响的总趋势是减弱由于其浓度增加而导致的温室效应的增强,主要贡献来自于CO215μm带的两翼,以及以960 cm-1和1064 cm-1为中心的次级弱吸收区。在垂直方向上,重叠效应主要表现在减弱了地表大气的增温强度,并使对流层大气由原来的冷却作用转变为增暖作用,而对平流层大气的影响很小。此外,由于大气H2O含量的变化,重叠效应还表现出明显的季节性和纬度变率。 展开更多

关键词 辐射计算 温室效应 气体吸收带重叠 逐线积分

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基于多尺度特征融合网络的云和云阴影检测试验 被引量：2

13

作者 杨昌军 张秀再 +2 位作者 张晨 冯绚 刘瑞霞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第6期1187-1195,共9页

基于深度学习的高分辨率光学影像云检测过程中,云和云阴影及其边缘细节丢失较为严重,主要原因在于不同尺度空间语义信息特征融合存在不足。针对该问题,本文构建一种基于深度学习的多尺度特征融合网络(Multi-scale Feature Fusion Networ... 基于深度学习的高分辨率光学影像云检测过程中,云和云阴影及其边缘细节丢失较为严重,主要原因在于不同尺度空间语义信息特征融合存在不足。针对该问题,本文构建一种基于深度学习的多尺度特征融合网络(Multi-scale Feature Fusion Network,MFFN)的云和云阴影检测方法,该算法结合防止网络退化的残差神经网络模块(Res.block)、扩大网络感受野的多尺度卷积模块(MCM)和提取并融合不同尺度信息的多尺度特征模块(MFM)。试验表明,本算法能提取丰富的空间信息与语义信息,可取得较为精细的云与云阴影掩模,具有较高检测精度,其中云检测准确率达0.9796,云阴影检测准确率达0.8307。同时,该工作可为深度学习技术应用于业务云检测提供理论支持及技术储备。 展开更多

关键词 云检测 云阴影检测 残差模块(Res.block) 多尺度卷积 多尺度特征模块

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1981~2018年成都平原经济区霾日变化分析

14

作者 胡俊峰 孙彧 +2 位作者 王富 祁生秀 景号然 《高原山地气象研究》 2022年第3期133-140,共8页

基于1981~2018年成都平原经济区44个气象站点霾日观测资料,分析了该地区霾日的时空演变特征,并利用城市群霾日综合评估模型范式对区域空气质量进行了量化分析。结果表明:(1)成都平原经济区高霾日多集中在德阳、成都和乐山等城市地区,冬... 基于1981~2018年成都平原经济区44个气象站点霾日观测资料,分析了该地区霾日的时空演变特征,并利用城市群霾日综合评估模型范式对区域空气质量进行了量化分析。结果表明:(1)成都平原经济区高霾日多集中在德阳、成都和乐山等城市地区,冬季霾日最多,春秋季次之,夏季最少;(2)1991~2000年为成都平原经济区霾日数的高发阶段,2011~2018年霾日数呈明显下降趋势;(3)EOF(Empirical Orthogonal Function)和小波分析均揭示出成都平原经济区霾日数呈明显下降的趋势,其中资阳、成都、遂宁下降最快,仅绵阳北部呈小幅上升趋势。 展开更多

关键词 成都平原经济区 霾 气候变化

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紫外臭氧垂直探测仪(SBUS)辐射定标和反演臭氧垂直廓线验证 被引量：5

15

作者 黄富祥 黄煜 +3 位作者 Lawrence E.Flynn 王维和 曹冬杰 王淑荣 《气象科技进展》 2013年第4期108-115,共8页

风云三号卫星（FY-3）是中国第二代极轨气象卫星，紫外臭氧垂直探测仪（SBUS）是该卫星11个主要星载遥感仪器之一。阐述了卫星发射前和发射后紫外臭氧垂直探测仪定标、数据及产品验证的结果。主要内容包括仪器发射前的定标和特性描述、... 风云三号卫星（FY-3）是中国第二代极轨气象卫星，紫外臭氧垂直探测仪（SBUS）是该卫星11个主要星载遥感仪器之一。阐述了卫星发射前和发射后紫外臭氧垂直探测仪定标、数据及产品验证的结果。主要内容包括仪器发射前的定标和特性描述、在轨监测、臭氧垂直廓线反演产品检验，以及其产品在2011年北极严重臭氧损耗中的监测应用。紫外臭氧垂直探测仪发射前定标，实验室定标不确定性估计大约为4.7%，在轨监测表明漫反射板反射率252nm通道大约衰减15%，其他11个通道大约衰减3%～5%。与美国NOAA卫星同类载荷SBUV/2s反演产品进行比较，FY-3A SBUS反演产品相对差异百分率大约为±7%，而FY-3B SBUS产品相对偏差百分率大约为±6%。利用FY-3 SBUS臭氧垂直廓线监测2011年春季北极严重臭氧损耗，表明从对流层上层到平流层下部的臭氧损耗占臭氧总量损耗的70%～80%。 展开更多

关键词 定标 风云三号卫星 臭氧垂直廓线 紫外臭氧垂直探测仪

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