典型地区大气气溶胶谱分布和复折射率特征研究

为了研究典型地区大气气溶胶的谱分布和复折射率的特性,综合运用了黑碳仪、能见度仪、积分浊度仪以及光学粒子计数器等仪器对大气气溶胶进行测量。根据球形粒子的Mie散射理论,利用各仪器测量的数据反演得到气溶胶复折射率,并分析了各个地区的粒子谱分布特征,消光系数和吸收系数随波长的变化关系。结果表明,新疆地区、天津地区、厦门地区及合肥地区的大气气溶胶折射率实部nr都在1.5左右,虚部ni分别为0.01、0.017、0.008和0.016。新疆地区的数浓度谱分布可以用Junge分布来描述,天津地区、合肥地区和厦门地区数浓度谱分布可以用Junge分布和对数正态分布来共同描述。最后还对四地区气溶胶消光和吸收特性随波长的变化关系进行描述,这对于研究气溶胶气候效应具有一定的参考价值。     

基于MODIS云参数的卷云反射率计算研究

卷云反射率是天气、气候和地球能量平衡研究中关注的重要参数。卷云反射率的快速算法在遥感反演卷云特性参数中具有重要应用。依据卷云反射率随卷云光学厚度、有效尺度、太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角等参数的变化,利用离散坐标法（Discrete Ordinate Radiative Transfer method,DISORT）计算卷云反射率,预先建立卷云反射率随相关参数变化的快速查找表,以此建立了卷云反射率的快速算法。将MODIS卫星探测的卷云光学厚度、太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角等因素作为输入参数,计算得到了卷云反射率,比较了计算的卷云反射率和MODIS实际测量的卷云反射率值,相关系数达到0.94,平均偏差小于18.5%,说明了卷云快速算法计算合理可行。     

利用MODIS数据对北极夏季卷云特性的研究

利用2011~2014年MODIS云产品数据对北极地区夏季卷云的出现概率、云顶温度、云顶高度、光学厚度、有效粒径大小进行统计分析,并讨论了北极地区夏季卷云有效粒径大小和卷云高度的关系。结果表明,北极地区上空夏季卷云出现概率最高,水云较少。卷云云顶温度主要分布在230~272 K(即-43~-5℃),其云顶高度主要在2~8 km,4.5~6 km出现概率最大。卷云的光学厚度主要在小于10范围内。卷云的有效粒径在5~40 m之间,10~20 m出现概率最大。卷云的有效粒径和高度的关系与中纬度地区相反,北极地区卷云高度越高,卷云有效粒径越大。北极地区卷云随着纬度增大,卷云出现概率增加,卷云云顶温度降低,卷云高度增加,卷云有效粒径增大,卷云光学厚度增大。     

中红外波段高空大气传输透过率及热辐射计算

使用逐线积分（LBL）及四种版本高分辨率分子吸收数据库（HITRAN 96、2k、04及08版本）对比计算了中红外 2~5 m波段在中纬度夏季（45N,7月）模式高空大气下行传输的大气分子透过率及热辐射,结果表明:透过率随着下行传输路径减小而增大,热辐射随着传输路径的减小而降低,适当的减小传输路径可以降低高空大气对光电系统应用的影响。96、2k和04版本数据库在三种不同传输路径上透过率的平均绝对偏差均较小,但在某些波段绝对偏差较大,如 HITRAN2k在100~10 km传输路径上的绝对偏差最大达到了0.81;96、2k和04版本数据库在三种不同传输路径上热辐射的平均绝对偏差的数量级均为10-6,04版本的平均绝对偏差并非在所有路径中是最小的。计算不同传输路径的大气透过率和热辐射时,采用旧版本的数据库在某些波段可能会产生相当大的误差。     

地基微波辐射计和太阳光度计反演大气水汽总量的对比研究

水汽是地球大气的重要成分,对大气中传输的红外辐射造成严重的衰减,影响光电设备的探测性能。利用改进的Langley法对太阳光度计940nm探测通道进行定标,根据水汽吸收透过率与水汽总量的关系,应用太阳辐射计的观测资料反演出合肥和新疆两地的大气水汽总量,并与同时期地基微波辐射计在以上两地区的探测值相比较。结果表明：地基微波辐射计观测的水汽总量日变化趋势和太阳光度计具有较好的一致性,二者观测的日均水汽总量变化趋势非常吻合,相对偏差小于5.1%。     

强吸收带卷云大气红外辐射特性研究

卷云大气的红外辐射特性是空间光电探测系统的重要背景辐射源。基于2.7 m和4.3 m波段的卷云粒子散射特性参数,建立了卷云大气辐射传输模型。在MODIS实测卷云和大气参数条件下,仿真计算得到大气层顶的红外辐射图像。各像元辐亮度的统计结果显示:在2.7 m带的平均辐亮度为1.832e-23.024e-2 W/（m2sr）,卷云像元平均辐亮度比晴空像元强433倍;各像元在4.3 m带的平均辐亮度为3.027e-22.99e-3 W/（m2sr）,像元最大辐亮度是最小值的2.37倍。     

更新升级的通用大气辐射传输软件CART2（特约）

采用HITRAN2016数据库,研制了新的大气分子吸收系数数据库,应用于更新的第二版通用辐射大气传输软件CART2。增加了光谱分辨率为0.1 cm?1的CART2P1程序模块。相对于CART1.0,大气分子吸收考虑了更多的分子弱谱线的吸收,扩展了计算波段。计算结果与LBLRTM和MODTRAN5对比表明,CART2能够精确地模拟大气分子的吸收;计算结果与地基实际测量的红外高分辨率太阳光谱吻合的非常好。具备0.1 cm?1光谱分辨率的CART2计算的大气透过率和环境背景辐射可以分辨出分立的大气分子吸收谱线,能够在中高光谱分辨率的光学工程和有些激光工程的大气传输计算中得到应用。     

中高层红外光谱大气遥感研究进展

中高层大气环境探测对理解全球中高层大气结构、化学和能量循环至关重要,在临近空间光电工程中亦有重要应用.开展中高层大气红外光谱辐射信号的探测研究有助于理解其内部的物理化学机理,据此反演该层结的大气参数是中高层大气红外遥感的重要研究内容.根据中高层大气环境特性,对基于火箭和卫星的中高层大气红外光谱遥感探测进行了综述,列举了一些重要探测任务的主要科学结果,为我国的中高层大气红外遥感探测提供参考。     

光通信地面网络候选站址的大气信道特性统计检验

激光通信地面站址的大气信道特性决定着设备性能的有效发挥。选择四个候选站址,西藏阿里、青海德令哈、四川稻城和河北兴隆,统计检验云量覆盖、大气透过率、天空辐射度和大气湍流等特征对激光通信的影响。结果显示,单站可用度条件以阿里为最佳；三站联合可用度以阿里-德令哈-兴隆最好,在少云条件下(云量低于60%)全年可用度85%以上;少云条件下的四站联合可用度在5~8月为91\%~96\%,其它月份98%以上。四个候选站址的大气光学特性均能满足激光通信传输的要求。高海拔站址的大气透过率与辐射度有明显优势,阿里、稻城的夜间大气相干长度在10 cm以上,德令哈在8~12 cm间, 兴隆站在6 cm以上。在多站联合模式下应能在高海拔的少云区选择出足够高可用度的站址。