背景辐射对岩石表面发射率与亮温关系的影响及实验装置研究

《Applied Sciences》：Analysis of the Mapping Relationship Between Rock Infrared Emissivity and Brightness Temperature in Different Background Environments

　　**摘要**岩石加载过程中观测到的热红外亮温和红外发射率的增加，为理解与地质灾害（包括地震、滑坡和岩爆）相关的热红外异常的物理机制提供了重要见解。然而，岩石发射率与亮温之间的关系受周围辐射环境的强烈影响，背景辐射如何影响这一关系仍未得到充分理解。从遥感物理学的角度，本研究探讨了背景辐射对多种岩石表面发射率–亮温关系的影响。在不同的环境条件下，开展了背景辐射测量和岩石发射率反演实验，并建立了背景辐射与岩石表面亮温之间的物理关系。结果表明：（1）室外环境中的背景辐射主要来自冷天空背景，而室内环境中的背景辐射则趋近于体辐射；（2）在室内环境中，发射率的变化几乎无法引起亮温响应，难以实现发射率反演，而在室外环境中，亮温与发射率之间的映射关系更为密切。基于上述发现，我们开发了一种实验装置，将可开启的移动舱体（能够打开以将加载平台暴露于天空下）与一种旨在减少结构遮挡的多角度遥感观测加载平台相结合。该装置能够在无需移动加载平台的情况下实现封闭与露天条件之间的切换，并增加了冷天空背景辐射对入射至岩石表面辐射的贡献。所提出的实验装置有望提高实验室热红外岩石力学实验的可靠性，并促进对岩石应力诱导热红外响应的研究。