FY-2E与FY-2C红外分裂窗通道光谱响应变化对比分.doc

FY-2E与FY-2C红外分裂窗通道光谱响应差异的对比分析( 张勇，戎志国 中国遥感卫星辐射测量与定标重点开放实验室 国家卫星气象中心，北京 100081摘要：将影响到卫星探测的下垫面物理特性反演。关键词：风云二号；热红外；分裂窗通道；光谱响应中图分类号：TP722.5 文献标识码：A 文章编号： 引言 风云二号卫星是我国静止轨道气象卫星的主力型号，至今已成功发射了2A/2B/2C/2D/2E/2F六颗卫星。FY-2A/2B是01批试验卫星，FY-2C/2D/2E是02批业务运行的静止气象卫星。星上搭载的多光谱扫描辐射计均具有热红外通道，可以高频次的获取地球表面出射的长波辐射。 FY-2C地球静止轨道气象卫星于2004年10月19日发射升空，10月24日定点于东经104.5度赤道上空，并在轨正常运行至今，目前该卫星已经处于超期运行状态。针对该卫星的替代卫星——FY-2E也已于2008年12月23成功发射升空，并定点于东经123.5度赤道上空，作为FY-2C的备份星目前处于在轨备份运行状态。E星发射后，将保证与FY-2D双星组网观测的连续性，扩展卫星气象业务运行能力，为气象和环境监测、气象预报、防灾减灾以及经济社会发展和国家安全提供保障。FY-2E与FY-2C卫星上分别搭载了一台5通道扫描辐射计，可见光有一个通道，红外通道有四个，分别为长窗区分裂窗两个通道、水汽一个通道和中波一个通道，具体指标见表1所示。表1 FY-2C和FY-2E多通道扫描辐射计指标MCSR technical requirements 卫星 通道 波段（μm） 灵敏度（NE△T） 动态范围（K） FY-2C 可见 0.56～0.91 － － 红外1 10.32～11.49 0.28@300K 180~330 红外2 11.32～12.68 0.38@300K 180~330 红外3 3.53～4.04 0.51@300K 180~340 水汽 6.27～7.55 0.45@260K 190~300 FY-2E 可见 0.510～0.905 － － 红外1 10.29～11.45 0.19@300K 180~330 红外2 11.59～12.79 0.26@300K 180~330 红外3 3.59～4.09 0.30@300K 180~340 水汽 6.32～7.55 0.19@260K 190~300 为了进一步提高FY-2卫星红外数据定量应用能力，提高分裂窗通道的地球物理参数反演精度，仪器制造部门对分裂窗两通道的光谱响应函数进行了调整。与FY-2C相比，FY-2E的红外两通道光谱重叠率大大降低，如图1所示。分裂窗两个通道的标称光谱设置为：IR1，10.3-11.3μm；IR2，11.5-12.5μm，对应的中心波长为10.8μm和12μm。针对FY-2C和FY-2E红外分裂窗光谱响应函数计算了通道有效中心波长，如表2所示。 图1 FY-2E/2C红外分裂窗通道光谱响应’s split windows spectral response functions 表2 FY-2E/2C红外分裂窗通道有效中心波长对比’ effective central wavelengths 波长单位：μmμm FY-2C FY-2E DIFF(2E-2C) IR1 10.8681 10.8241 -0.0440 IR2 11.8621 12.1519 0.2898 从表2可以看出，光谱响应函数的调整主要针对红外2通道。根据计算结果，红外2通道的光谱响应中心有效波长向长波方向移动，而红外1通道没有做大的调整。从图1也可以看出这些调整的情况。本文针对两传感器热红外分裂窗通道的光谱响应函数差异展开对比与分析研究工作。 1.对比方法 遥感器入瞳处的分谱辐亮度与传感器热红外通道光谱响应函数进行卷积，就可以得到卫星某一通道入瞳处的通道等效辐亮度： （1） 而观测目标出射的光谱辐亮度可以由普朗克函数给出，如下： （2） 其中：C1=1.191×10-12，单位：W/（cm2 sr （cm-1）4），为第一辐射常数；C2=1.439 K cm-1，为第二辐射常数；σ为波数，单位：cm-1；T为温度，单位：K；L（σ）为光谱辐亮度，单位：W/（cm2 sr cm-1）。式（2）是普朗克函数用波数表达的形式，用波长表达的形式为： （3） 因为σ=1/λ，dσ=-dλ/λ2，