基于卫星数据的火山喷发物红外辐射特征获取

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1、硕士学位论文基于卫星数据的火山喷发物红外辐射特征获取INFRAREDRADIATIONACQUISITIONOFVOLCANICERUPTIONSBASEDONSATELLITEDATA于朝阳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK123学校代码：10213国际图书分类号：621.1.016.7密级：公开工程硕士学位论文基于卫星数据的火山喷发物红外辐射特征获取硕士研究生：于朝阳导师：袁远副教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TK123SchoolCode:10213U.D.C:621.1.016.7SecurityClassification:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINFRAREDRADIATIONACQUISITIONOFVOLCANICERUPTIONSBASEDONSATELLITEDATACandidate：YuZhaoyangSupervisor：AssociateProf.YuanYuanAcademicDegreeAppliedfor：M

3、asterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergySci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要火山喷发会对卫星探测造成虚警信号干扰，而卫星预警系统是一个“不允许误报和漏报”的苛刻系统。火山喷发过程会向高空喷射高温岩浆，其红外辐射会覆盖整个探测波段，在喷发后期又会喷出大量火山灰气溶胶，会反射大量太

4、阳短波辐射，亦会影响到探测波段。但由于火山喷发机制复杂，目前还没有系统地针对火山辐射特征的研究工作。因此有必要对火山喷发的光谱辐射特性进一步研究，获得火山喷发的能量水平。本文开展的工作主要如下：本文首先收集全球火山信息，建立全球1500多坐火山信息数据库及查询软件，通过输入火山的经纬度，便可以得到火山所在国家或地区、海拔、火山类别、火山历史喷发情况等；其次，考虑到火山岩浆喷发动力学模型，建立火山的三维几何及物理模型，通过输入岩浆温度、发射率、喷发范围得到岩浆的温度分布，进而得到对应的火山喷发物地面辐射模型（可见光、红外）。基

5、于TERRA和AURA卫星携带的MODIS星载探测器所提供的关于火山喷发的数据，计算得到岩浆（火山灰柱）在探测波段内的光谱辐射强度，反演未知波段下的光谱辐射信息，从而得到火山喷发物在红外波段下时间空间光谱辐射特性；其次，对火山灰气溶胶与云层、海洋性气溶胶进行识别，并得到卫星观测下火山灰气溶胶的光学厚度；根据OMIL2B卫星产品数据，得到火山云（主要是SO2）的时空分布，并估算得到火山爆发时二氧化硫的喷发含量；利用火山灰扩散模型，预计火山灰的扩散，为预防火山灾害提供一种思路。基于Modtran软件计算得到大气光谱辐射特性和大气

6、透过率，考虑大气对火山喷发物探测成像的影响；根据MIE理论计算火山灰气溶胶的光学参数，考虑火山灰气溶胶对火山喷发物探测成像的影响；计算在不同场景大气辐射传输下火山喷发物的光谱辐射强度并成像，最终得到火山喷发物的光谱能量水平。本文研究表明基于MODIS卫星数据对火山爆发的光谱辐射研究具有一定的可行性，对火山预警有一定的参考意义。关键字：火山；喷发动力学；光谱辐射；能量水平-I-AbstractAbstractVolcaniceruptionscancausefalsealarmsignalstosatellitedetecti

7、on,andthesatellitewarningsystemisaharshsystemthat"doesnotallowfalseorfalsealarms."Thevolcaniceruptionprocesswillsprayhightemperaturemagmaintotheupperair,itsinfraredradiationwillcoverthewholedetectionband,andalargenumberofvolcanicaerosolswillbeejectedinthelaterperio

8、doferuption,whichwillreflectalargeamountofsolarshortwaveradiation,andwillalsoaffectthedetectionband.However,duetothecomplexityofvolcaniceruptionm