FY-3D/HIRAS光谱定标精度评估中的最佳光谱区域选择

光谱定标精度的精确评估和监测，是红外高光谱数据应用之前的重要工作。光谱定标精度评估常用“互相关”方法，即通过平移观测谱使得观测谱与参考基准谱之间满足最大相关或最小标准差条件。考虑到计算耗时，无须在全谱段检测频偏，而用部分光谱区域评估光谱定标精度。为全面评估“互相关法”对光谱区域选择的依赖程度，初步选择光谱区域依据理论模拟光谱(只考虑仪器离轴效应)的敏感性分析，最佳光谱区域选择基于实际观测光谱的敏感性分析。基于模拟光谱的敏感性分析表明：光谱精度评估方法对光谱区域的选择在中波波段不敏感，在长波和短波波段比较敏感，其敏感性与光谱区域内吸收带的包络特征、辐射能量的大小有关；选择不同光谱区域引入的绝对误差在长波和短波波段最大分别可达3.05和3.35 ppm(1 ppm=10-6)；因此，当光谱区域选择在辐射能量较大，大气成分含量稳定的大气分子吸收带，能有效减小“互相关法”引入的误差。进一步基于风云三号D星红外高光谱大气探测仪(FY-3D/HIRAS)观测光谱，研究提出了HIRAS光谱精度评估的最佳参考光谱区域：长波波段为[716, 766] cm-1，中波波段为[1 270, 1 320] cm-1，短波波段为[2 159, 2 209] cm-1, 基于上述光谱区域评估的HIRAS光谱偏差平均值均优于2 ppm，长波和中波的标准差优于2 ppm，短波的标准差约为4 ppm。研究结果对其他红外干涉仪器的光谱定标精度评估和频率长期稳定性监测也具有参考作用。