太阳辐射强度是气候系统核心因素,其变化影响大气、海洋运动,并通过碳循环维持生态平衡。空间太阳光谱辐射的长期监测积累将有助于揭示太阳与地球气候的复杂相互作用机理,支持气候模型、气候变化预测、空间天气预警和生态保护。自20世纪50年代起,国际间已研制了一系列专用空间遥感仪器,积累了大量高质量数据,助力研究太阳活动与气候变化的关联。为获取我国自主观测的高精度太阳辐照度长期观测数据,2021年我国成功发射首台自主研制的太阳辐照度光谱仪(Solar Spectral Irradiance Monitor,SSIM),SSIM设计在轨工作8年,将监测太阳辐射在近一个太阳活动周期(11年)的细微变化,为我国研究太阳辐射长期变化提供关键观测数据。 SSIM数据量庞大,数据精度要求极高,空间环境又对仪器造成诸多干扰,在轨数据校正工作复杂且困难,因此需要对SSIM展开系统的数据校正工作。本研究基于SSIM在轨遥感光谱辐照度数据,以可见(visible,VIS)通道为例,系统分析其时空变化特性,并探讨影响测量精度的主要因素。 首先,本文将影响因素划分为随时间变化的时间因素与随空间位置变化的空间因素两大类。其中,空间因素主要涉及日地距离变化和多普勒频移,这两者分别影响测量的光子通量与光谱位置,而时间因素则包括仪器长期运行导致的衰减和温度变化引起的辐照度周期性改变。为了确保数据的高稳定性和高精度,本文首先进行机理分析,从物理机制出发,结合长期观测数据验证这些因素对测量结果的影响,并对其产生的原因、作用机理以及对测量精度的具体影响进行深入探讨。 随后,以其机理分析为依据,提出其相应的校正方法,并通过这些校正方法构建其相应的时空校正模型,详尽地介绍了日地距离、多普勒频移、衰减、周期性温度变化四大方面的校正方法与其校正模型。同时针对其中标准定标灯钨灯光谱范围无法覆盖VIS通道全部测量光谱范围的问题,提出了汞灯/钨灯联合辐射校正的方法,成功将辐射校正光谱范围下限从400nm扩展到280nm,为在轨辐射定标提供新思路。 最后,利用各个时空校正模型,分别对SSIM太阳辐照度测量数据进行校正,得到校正结果,并对校正结果进行了详细的分析与评估。利用该时空校正模型进行校正后将VIS通道测得的各波长对应的太阳辐照度偏差从最大14.5%降低到0.13%,测量数据的质量得到了显著提升。 这表明,该校正模型能够有效补偿长期太阳观测中受到的各种误差影响,显著提高了太阳辐照度测量数据质量,为未来太阳光谱辐照度长期监测提供了可靠的数据支持。