近期，烟台大学物理与电子信息学院“光电智能遥测感知团队”与中国科学院国家空间科学中心、中国科学院西安光学精密机械研究所、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院合作，在中高层非局域热平衡校正与温度廓线反演方面取得重要进展。相关成果以“A New Einstein coefficient method for mesopause–lower thermosphere atmosphere temperature retrieval under non-local thermal equilibrium situation”为题在光学领域权威期刊Optics Express（中科院2区，TOP期刊）上发表。该论文第一作者为硕士研究生一年级的李昊天同学，通讯作者为光电智能遥测感知团队负责人武魁军教授。
武魁军，论文通信作者，烟台大学物理与电子信息学院教授，主要从事光电智能遥测感知技术及其在燃烧诊断、大气污染监测、天然气管道泄漏及星载大气风场温度场遥感探测等方面的研究工作。现主持国家自然科学基金青年项目及面上项目、GF863项目子课题、科技部国家重点研发计划子课题、“临近空间”专项委托项目、“空间站”专项委托项目、山东省高等学校青创科技计划等，累计科研经费500余万元；第一作者及通讯作者发表SCI论文30余篇、授权国家发明专利10余项，担任国家基金委地球科学学部通讯评议专家、国家基金委信息科学学部通讯评议专家，Optics Express、IEEE Photonics Journal、Remote Sensing、Environmental Science & Technology 等国际知名杂志审稿人。
温度是表征地球大气环境和空间物理特性最为重要的气象参数之一，其空间分布及时间演化对于研究大气能量传输及成分输运，以及大气环流特性有重要科学意义。在诸多领域需求的驱动下，中高层大气温度遥感技术已成为近年来国际上的一大研究热点，作为核心技术在提高数值天气预报准确性、保障航空航天安全性和提高卫星发射成功率等方面逐渐突显其重要应用价值。
由于在非局域热平衡状态下，基尔霍夫定律、玻尔兹曼分布规律，以及黑体辐射定律全部失效，辐射率与吸收率不再相等，使得传统的基于谱线强度的温度反演方法具有较大系统误差。因此，我们提出了基于爱因斯坦系数的中高层大气温度反演方法，该方法可有效突破传统谱线强度法的反演精度瓶颈，极大减小了温度反演的系统误差，为非局域热平衡校正提供了一种新的解决方案。
为评估利用爱因斯坦系数反演温度的合理性及可靠性，分别从NRSMSIS 2.0大气模式、MIGHTI温度内禀性、大气化学实验卫星(ACE-FTS)的实测数据三个方面对MIGHTI数据反演结果进行验证。通过研究分析，得出如下结论。爱因斯坦系数法温度反演结果与NRSMSIS 2.0大气模式的相对差异在2 %-10 %，证明两者具有良好一致性，验证了爱因斯坦系数法在全球尺度下反演温度的合理性。
论文介绍了基于爱因斯坦系数反演大气温度的方法研究，在分子转动状态下对非局域热平衡效应的影响进行了校正。相较于传统的谱线强度反演法，提出的爱因斯坦系数法很大程度上提升了大气温度反演的内禀性和反演精度，其在中高层大气温度反演的优越性能体现了巨大的科研价值和工程应用前景。该方法有助于对MLT区域温度遥感的进一步研究，并有助于促进对该区域耦合机制的理解和探索，为中高层大气温度反演提供了新的方案。可以预见的是，该方法在将来可能成为中高层大气温度反演的标准方法，且在温度遥感领域有广泛的应用潜力。
信息：烟台大学物理与电子信息学院
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