王玉诏 ，陶宇亮，孙海青，杨 超

（1. 北京空间机电研究所，北京 100094；2. 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京 100094）

1 引 言

近年来，大气中CO2的含量与气候变化的关系一直是气候研究的热点[1]。为了研究CO2的全球分布及变化，已经发展了对地探测星载光谱仪[2-3]、星载路径积分差分吸收(Integrated path differential absorption, IPDA)激光雷达[4]两类光学遥感仪器。星载光谱仪具有高分辨、大幅宽的优点，激光雷达具有高精度探测、抗干扰能力强的优点。然而，目前两种仪器均主要获取CO2柱浓度信息，缺乏垂直廓线探测能力。近年来发展的临边探测光谱仪[5-6]和掩星探测光谱仪[6]可以用来测量CO2垂直分布，但由于光谱分辨率和信噪比问题，在探测精度和垂直分辨率方面有所不足。

在光学掩星探测系统中，用单频激光源替换掉太阳、月亮或恒星，不仅可以实现高光谱分辨率的差分吸收探测，还可以降低接收端的光谱分辨要求。2010年，Kirchengast等[7]在ACCURATE(Atmospheric Climate and Chemistry in the UTLS Region And climate Trends Explorer)计划中首次提出了激光掩星探测技术。该计划在掩星系统的发射端和接收端分别搭载红外激光发射机和接收机，用差分吸收探测的方式进行UTLS(Upper Troposphere And Lower Stratosphere, 5～35 km) 高度区域大气成分和风速测量，即低轨红外激光掩星LIO(LEO-LEO Infrared Laser Occultation)探测技术。在该任务中，激光被设计为固定波长的脉冲发射模式，通过工作波长(λon)和参考波长(λoff)的波长组合进行差分吸收探测，直接得到差分吸收光学厚度，再由Abel积分变换反演得到分子数密度分布廓线。其工作波长和参考波长分别为4 771.621 4 cm−1和4 770.15 cm−1。2020年李文冬等，在ACCURATE工作基础上，对该技术的探测能力进行了仿真分析[8]。……