摘要
火山喷发时会喷出大量的岩浆，不仅会对人类生活带来巨大的损失，同时也会对环境产生危害。因此对火山岩浆的监测有着重要的研究意义和实用价值。火山岩浆温度作为火山监测中的重要参数，能够利用遥感手段对其进行实时反演。相比于传统温度反演方法中使用的中、热红外波段，短波红外波段对于火山岩浆等小面积高温目标的探测具有更优的空间分辨率和反演精度。岩浆发射率作为温度反演过程中的关键参数，以往研究多采用经验值或实验室测量火山岩样品来获取，固定发射率值不能准确的反应火山真实活动状态，如何获取实时准确的火山岩浆发射率和温度参数有待进行深入研究。 本研究通过室内试验将火山岩样品进行熔融冷却来模拟真实岩浆状态，利用直接法测量并分析熔岩光谱发射率在不同温度下的取值范围及其与温度之间存在何种关系。基于黑体辐射定律、基尔霍夫定律和能量守恒定律建立不同辐照度条件下的火山岩浆辐射能量传输方程，利用多辐照度法实现对火山熔岩湖的光谱发射率和温度的联合反演。主要研究成果如下： 1.在实验室中对四组野外采样的火山岩样品进行加热和冷却过程中的光谱发射率和温度的测量结果表明：升温阶段中随着温度升高，样品光谱辐射亮度逐渐升高，在温度达到约900K时样品开始逐渐熔融，温度达到约1300K时基本完全熔融，总体光谱发射率随温度升高而逐渐降低；冷却过程中熔岩迅速由熔融态转换为固态，光谱发射率随温度降低而逐渐升高，并统计分析了不同岩石在短波红外波段的光谱发射率范围。 2.推导建立火山像元昼夜辐射能量传输方程，计算当月球对地辐照度达到最大时，夜间火山像元反射能量与火山像元发射能量间数量级关系，并分析月球对地辐照度对火山温度反演结果的影响，认为其在短波红外波段范围内，可以忽略夜间火山像元反射能量，简化夜间火山辐射能量传输方程，从而简化火山像元温度反演模型。 3.利用多辐照度法对美国夏威夷地区基拉韦厄火山的熔岩湖地区进行了温度和发射率的同步反演，分析熔岩湖中温度和发射率的空间分布规律，并于以往研究结果进行对比，证明了反演结果真实准确。
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