• English
  • 关于我们
    本系简介
    行政办公
    纪念册
    90周年华诞
    年报
    地图路线
  • 教职员工
    教研人员
    客座教授
    行政人员
    研究人员
    退休教师
  • 科学研究
    研究方向
    科研进展
    气候与海-气实验室
    大气水循环与人工影响天气联合研究中心
    北大AOS-哈佛EPS 气候与环境合作项目
    中国气象局龙卷风重点开放实验室
  • 教育教学
    本科生教育
    研究生教育
  • 人才招聘
  • 科学传播
    学术报告
    蔚蓝空间
    科普素材
    大气海洋数据平台
  • 基金奖项
    谢义炳青年气象科技奖
    王绍武优秀博士毕业生奖
    花蕊优秀本科毕业生奖
    大气与海洋科学系教育基金
    捐赠方式
  • 办公服务
    常用下载
    院会议室预订
    访客预约
    公共网盘
  • 关于我们
    本系简介
    行政办公
    纪念册
    90周年华诞
    年报
    地图路线
  • 教职员工
    教研人员
    客座教授
    行政人员
    研究人员
    退休教师
  • 科学研究
    研究方向
    科研进展
    气候与海-气实验室
    大气水循环与人工影响天气联合研究中心
    北大AOS-哈佛EPS 气候与环境合作项目
    中国气象局龙卷风重点开放实验室
  • 教育教学
    本科生教育
    研究生教育
  • 人才招聘
  • 科学传播
    学术报告
    蔚蓝空间
    科普素材
    大气海洋数据平台
  • 基金奖项
    谢义炳青年气象科技奖
    王绍武优秀博士毕业生奖
    花蕊优秀本科毕业生奖
    大气与海洋科学系教育基金
    捐赠方式
  • 办公服务
    常用下载
    院会议室预订
    访客预约
    公共网盘
English

科学研究

  • 研究方向
  • 科研进展
  • 气候与海-气实验室
    组织结构
    研究方向和内容
    大事记
  • 大气水循环与人工影响天气联合研究中心
    成立背景
    研究目标和研究方向
    主要成员
    学术活动
  • 北大AOS-哈佛EPS 气候与环境合作项目
  • 中国气象局龙卷风重点开放实验室

科学研究

  • 研究方向
  • 科研进展
  • 气候与海-气实验室
    组织结构
    研究方向和内容
    大事记
  • 大气水循环与人工影响天气联合研究中心
    成立背景
    研究目标和研究方向
    主要成员
    学术活动
  • 北大AOS-哈佛EPS 气候与环境合作项目
  • 中国气象局龙卷风重点开放实验室
当前位置: 首页» 科学研究» 科研进展

科研进展

Earth as a Proxy Exoplanet: Simulating DSCOVR/EPIC Observations Using the Earth Spectrum Simulator

发布时间:2022-07-18
 

Lixiang Gu1*, Zhao-Cheng Zeng2,3, Siteng Fan4, Vijay Natraj5, Jonathan H. Jiang5, David Crisp5, Yuk L. Yung2,5, Yongyun Hu1


[1]Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Physics, Peking University, Beijing, 100871, China;

2Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA;

3Institute of Remote Sensing and Geographic Information System, School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing, 100871, China;

4LMD/IPSL, Sorbonne Université, PSL Research Université, École Normale Supérieure, École Polytechnique, CNRS, Paris 75005, France;

5Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USA;

*Corresponding author: lixianggu@pku.edu.cn


ABSTRACT

Analyzing time-resolved disk-integrated spectral images of the Earth can provide a baseline for future exoplanet characterization. The Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC) onboard the Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) provides ~5000 full-disk sun-lit Earth images each year in ten wavelengths from the ultraviolet to the near-infrared. A whole-disk radiative transfer model can improve our understanding of the temporal variation of Earth’s disk-integrated reflected radiance (“light curves”) at different wavelengths and create a pool of possible observations of Earth-like exoplanets. We use the 2-stream-exact-single-scattering line-by-line radiative transfer model to build the Earth Spectrum Simulator (ESS) and reconstruct DSCOVR/EPIC spectral observations. Atmospheric effects, such as scattering by air molecules, clouds, and aerosols, and gaseous absorption, are included. Surface contributions are treated using appropriate bidirectional reflectance distribution functions. We simulate ~300 images in each channel for observations collected in 2016, with a spatial resolution of ~2000 pixels over the visible disk. ESS provides a simultaneous fit to the observed light curves, with time-averaged reflectance differences typically less than 7% and root-mean-square errors less than 1%. The only exceptions are in the oxygen absorption channels, where reflectance biases can be as large as 19.55%; this is a consequence of simplified assumptions about clouds, especially their vertical placement. We also recover principal components of the spectrophotometric light curves and correlate them with atmospheric and surface features.


ACKNOWLEDGEMENTS

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China under grant 41888101. All computations were done at the High-performance Computing Platform of Peking University. A portion of this research was carried out at the Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, under a contract with the National Aeronautics and Space Administration (80NM0018D0004). Y.L.Y. was supported in part by a Virtual Planetary Laboratory grant from the University of Washington. S.F. acknowledges funding support from CNES. We acknowledge funding support from the NASA Exoplanet Research Program NNH18ZDA001N.


CITATION

Gu L, Zeng Z C, Fan S, et al. Earth as a Proxy Exoplanet: Simulating DSCOVR/EPIC Observations Using the Earth Spectrum Simulator[J]. The Astronomical Journal, 2022, 163(6): 285.


  

地址:北京大学物理学院北楼五层,北京,中国 , 100871 电话:010-62765802 传真:010-62751094

----友情链接----
---- 中华人民共和国教育部 ---- ---- 国家自然科学基金委员会 ---- ---- 中华人民共和国科学技术部 ---- ---- 北京大学物理学院 ---- ---- 北京大学 ----

Copyright © 2017. Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Physics, Peking University