中文摘要：

臭氧是对生态、气候和环境有重要影响的大气微量气体。星载紫外臭氧探测仪是探测全球大气臭氧的主要手段之一。影响星载紫外臭氧探测仪探测精度最重要的因素就是仪器的定标问题，其中仪器对扫描角的依赖性问题在国内外多个紫外臭氧探测仪的产品中均有不同程度的体现，有时甚至使臭氧产品无法使用。目前国内外解决紫外仪器对扫描角的依赖性除了实验室进行周密的测试外，对在轨运行期间因仪器的变化中产生的对扫描角的依赖性并没有特别有效的方法。本项目拟以我国第一台和第二台紫外臭氧探总量测仪和国外同时期星载臭氧仪器的探测数据为基础，采用不同过境时间的卫星探测数据并结合各种地面臭氧观测数据，利用矢量辐射传输计算技术研究星载紫外臭氧探测仪对扫描角的依赖性随地理位置、时间的变化规律，解决紫外臭氧仪器的扫描角依赖性的订正方法，为新一代紫外臭氧探测仪的改进和臭氧反演技术提供依据和方法。

结论摘要：

项目背景影响星载紫外臭氧探测仪反演臭氧等痕量气体以及气溶胶精度最重要的因素就是仪器的定标问题，而仪器探测量对扫描角的依赖问题几乎在于国内外所有类似的仪器的产品中均有不同程度的体现，我国于2008年发射的第一台“风云三号紫外臭氧总量探测仪（TOU）”臭氧总量产品中也存在非常明显的扫描角依赖现象。为了解决这种普遍存在的现象，提高产品的精度，提出了基于卫星实测数据，结合矢量辐射传输计算、地基观测数据以及国外同类卫星观测数据，研究卫星观测辐亮度随扫描角的变化特点，分析造成这一现象的原因，对卫星发射前实验室定标提出建议，对卫星在轨运行的观测数据进行处理，订正因扫描角依赖特性产生的偏差，给出扫描角依赖定标系数，也为新一代的紫外臭氧探测器的定标和产品算法提供依据和方法。主要研究内容从星载紫外探测器反演产品出发，包括臭氧总量、吸收性气溶胶指数（AAI），分析各种产品随扫描角的分布特征。从卫星观测量即辐亮度数据开始分析，结合矢量辐射传输模式的模拟结果，通过对比给出卫星观测量与理论预测值之间的偏差分布特征。结合实验室定标数据，在扫描角依赖定标系数基础上开展产品反演实验，检验扫描角订正的效果。利用地基臭氧观测数据产品进行真实性检验，根据真实性检验的结果对扫描角依赖算法进行调整，再进行产品的真实性检验，多次修正扫描角订正算法后给出最后的扫描角依赖订正系数。重要结果对风云三号A星和B星紫外臭氧总量探测仪的扫描角依赖特性进行了研究，给出了扫描角依赖订正系数，使得我国首次发射的星载紫外臭氧总量探测仪臭氧总量产品的误差达到3%左右的国际先进水平，FY-3A/B/TOU扫描角依赖特性的研究成果应用于FY-3C/TOU，在实验室定标方法和在轨定标方法进行了改进，对高光谱紫外探测器定标方法的建立和改进提出了重要依据。关键数据及其科学意义在扫描角依赖定标基础上，对FY-3A/TOU（2008～2014）和FY-3B/TOU（2010～2015）的历史数据进行了重处理，其中FY-3B/TOU全球臭氧总量产品成为世界气象组织下属臭氧数据网站（WOUDC）的主要数据源。重建的FY-3臭氧总量产品首次成功连续8年监测了南极臭氧洞发生发展的过程。在2012年后我国中东部地区发生的污染过程的监测中，在很大程度上克服了常规成像仪受到云和下垫面的影响，成功监测了大范围污染物的分布和输送过程。