空气中自导光丝超连续辐射后向散射增强特性

由自导成丝效应产生的超连续辐射具有超宽带光谱、后向散射增强等一系列新特征,为激光雷达大气探测开辟了新的领域.通过测量飞秒激光脉冲自导光丝超连续辐射散射的角度分布,对不同条件空气中自导光丝产生的超连续辐射后向散射特性进行了实验研究.结果表明,在洁净空气和含气溶胶的空气中,自导光丝的超连续辐射都呈现出明显的后向散射增强特性.同时对超连续辐射后向散射的测量值进行拟合,拟合结果表明超连续辐射后向散射角分布满足洛伦兹(Lorentz)函数,在洁净空气中其角宽度为6.4°,后向180°时归一化散射强度是瑞利散射的3.2倍.超连续辐射沿光丝前向呈锥形辐射,其前向散射具有明显的波长依赖关系;而后向散射无明显的波长依赖关系.     

辐射传输方程中非对称因子的估算

非对称因子是辐射传输理论中一个十分重要的参数.基于Mie理论,对单分散系粒子单次散射的非对称因子进行了研究和计算.结果证实:在折射率实部一定情形下,非对称因子有确定的极限值,例如,实折射率为1.33时,该极限值为0.884 7;对实际大气而言,非对称因子一般不会超过0.8.对辐射传榆计算中非对称因子的取值对Mie像函数、H-G像函数和H-G*像函数的影响进行了比较,结果表明:在相同的非对称因子下,H-G*像函数更接近Mie散射像函数.     

非线性散射介质内辐射传递的积分矩方法

提出了求解非线性散射介质内辐射传递的积分矩方法.将辐射传递方程中散射相函数的积分项转化为辐射强度各阶矩的线性组合.散射相函数为勒让德多项式展开形式,辐射强度矩的最高阶数与散射相函数的展开项数相同.将原本复杂的积分微分方程转化为微分方程,通过积分法求解此方程.积分矩方法不需要对立体角进行离散,不会引起射线效应.积分矩方法...     

通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证

为检验通用大气辐射传输软件（CART）计算大气分子、气溶胶散射辐射的计算精度,在大观测天顶角、太阳天顶角、观测与太阳方位角之差、散射相函数不对称因子变化范围内,就CART 软件模拟的单次散射辐射和多次散射辐射,分别与MODTRAN5.0 计算的单次散射辐射和离散坐标辐射传输软件（DISORT）计算的多次散射辐射进行比较分析。结果表明:CART 软件计算的单次散射辐射与MODTRAN5.0 的相对偏差一般小于10%,最大相对偏差为15%;CART 计算的多次散射辐射与精确的DISORT 算法的相对相差小于2.5%。CART 在包括多次散射在内的大气背景辐射计算方面具有较有高的计算精度和效率。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪基于太阳的在轨辐射定标

基于整机双向散射分布函数(Bi-directional scattering distribution function, BSDF),星载大气痕量气体差分吸收光 谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)在轨可完成基于太阳的辐射定标,整机BSDF表征了EMI观测 光路和定标光路辐射特性的关系。观测光路辐射定标已在地面完成,定标光路辐射特性定标在轨基于太阳完成,进而得到了 整机BSDF参数,基于此实现了EMI在轨基于太阳的辐射定标。结果表明在可比光谱范围内, 与TROPOMI(Tropospheric ozone-monitoring instrument) 载荷交叉比对结果的差异在5%~6.5%以内。     

基于Mie散射理论的云红外辐射传输研究

在Mie散射理论的基础上,计算了8~14 μm波段不同半径云粒子的散射特性,对散射相函数的特点进行了分析。根据积云、层云和卷云的粒子分布,对三种云的散射相函数、散射系数、吸收系数以及对辐射衰减90%的距离进行了计算,并根据辐射经过云层的传输方程,分析了云粒子前向散射对辐射传输的影响。结果表明:积云和层云对辐射衰减90%的距离分别在20 m、60 m以内,而卷云的可达2km以上。     

天空大气背景红外辐射建模与计算

研究天空大气背景的辐射对空中目标的探测非常重要,为此对大气辐射亮度的计算进行了建模与计算,通过对大气分层的方法得到了天空辐射亮度的计算公式,然后结合公式对吸收和散射的计算方法进行了详细的讨论,对于吸收主要考虑了水蒸气、二氧化碳和臭氧的吸收,而散射主要讨论了气溶胶的散射,最后通过典型数据对大气吸收、散射、透过率、光谱辐射亮度、辐射亮度等进行了计算,与MODTRAN软件的计算结果进行了比较,并对天空红外辐射的特点进行了分析。     

沙尘暴对低层大气红外辐射的吸收和衰减

根据Mie散射理论用数值法研究了沙尘粒子对大气红外辐射的散射,消光和吸收效率,揭示了不同粒径的沙尘粒子在不同红外辐射波段消光和吸收的特点。考察了三种典型的沙尘天气-浮尘、扬沙和沙尘暴时沙尘对红外辐射的吸收系数和消光系数,得出了沙尘暴天气对红外辐射具有显著的吸收和衰减特别是对于λ=2-2.6υm和λ=3-5υm这两个红外大气窗口的衰减最严重的结论。     

微带印刷天线辐射与散射的全波分析方法

本文给出了一种分析微带印刷天线辐射与散射的数值方法。此方法将印刷天线按三角网格部分，在导体表面建立积分方程，用全波离散镜像理论给出微带结构的空域格林函数的闭合表达式，未知电流用三角网格上的矢量电流基函数展开并用矩量法求解。与以往的矩形网格上基函数展开相比，此方法能更有效地逼近任意形状的微带结构，最后给出了几个数值结果。     

红外辐射在雨中的衰减

利用红外光谱辐射计在大气窗口区对连续性降水的红外辐射衰减进行了测量，结果表明雨对光的衰减与降雨强度密切相关，根据测量结果得到了红外辐射在雨中衰减的定量关系式，并利用Ｍａｒｓｈａｌ－Ｐａｌｍｅｒ雨滴尺度谱分布，计算了红外辐射在雨中的衰减，考虑雨的前向散射修正后，计算结果与测量结果符合得较好．     

大连地区典型天气气溶胶光学厚度的计算分析

气溶胶光学厚度不仅是计算气溶胶含量、评价大气环境污染程度、研究大气辐射传输等领域中的一个关键因子,而且在大气辐射传输方程的求解过程中,是透射函数、反射函数等重要参数的基本参数。通过分析气溶胶光学厚度的影响因子,搜集整理典型天气气溶胶粒子复折射率资料和粒子谱分布观测数据,建立典型天气气溶胶粒子复折射率数据库,基于气溶胶粒子谱分布实验数据完善了大连地区典型天气气溶胶粒子谱分布模型,再结合大气能见度等大气参数,利用米散射理论计算了气溶胶消光光学厚度。     

Calculation of the angular radiance distribution for a coupledatmosphere and canopy

The radiative transfer equations for a coupled atmosphere and canopy are solved numerically be an improved Gauss-Seidel iteration algorithm. The radiation field is decomposed into three components: unscattered sunlight, single scattering, and multiple scattering radiance for which the corresponding equations and boundary conditions are set up and their analytical or iterational solutions are explicitly derived. This algorithm enables one to obtain the internal radiation field as well as radiances at boundaries. Any form of bidirectional reflectance distribution function (BRDF) as a boundary conditon can be easily incorporated into the iteration procedure. The upwelling radiances have been evaluated for different atmospheric conditions, leaf area index (LAI), leaf angle distribution (LAD), leaf size and so on. The formulation presented is also well suited for analyzing the relative magnitude of multiple scattering radiance and single scattering radiance in both the visible and near-infrared regions     

低频UWB SAR的冲击响应函数

提取系统的冲击响应函数(impulse response function,IRF)是测量雷达系统性能指标的前提,IRF来自理想点目标的雷达图像。对于低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar,UWB SAR),参考点目标的电磁散射特性是频率和方位角的函数,不满足理想点目标的散射特性要求。本文从IRF的定义出发,结合低频UWBSAR系统处理模型,利用二维数字聚焦方法消除杂波的影响,同时利用低频电磁散射数值建模的方法计算参考点目标的电磁散射特性,最后给出了计算系统IRF的方法。     

大气气溶胶红外散射透过率计算研究

红外辐射在大气中传播时大气气溶胶散射是能量衰减的原因之一.通过考虑气溶胶密度随高度变化,结合大气能见度参数,建立了红外线在水平均匀传播和斜程传播下的大气气溶胶散射透过率计算方法.水平均匀传输下,在中长波波段对大气气溶胶散射透过率采用常规积分求均值方法计算,与采用波长中值的工程计算公式结果对比,表明工程计算公式具有足够的...     

固体火箭发动机尾喷焰红外特性数值模拟

在给定浓度场、温度场、粒子和气体组份辐射物性参数的条件下，将贴体坐标系下有限体积法用于主动段尾喷焰红外光谱特性计算，考虑了粒子的各向异性散射，计算结果与贴体坐标系下的离散坐标法进行了比较．分析了2.7μm、2.95μm表观光谱辐射强度及2．7～2．95μm的表观谱带辐射强度，考察了若不考虑散射或用各向同性散射假设，来近似非线性各向异性散射所带来的计算误差．     

基于实测的大气参数计算厦门海域大气层顶大气散射辐射的角度分布

本文由在地面实测的气溶胶光学厚度与海面反射率计算出厦门海域大气层顶0.55μm波段大气散射辐射的空间分布与0.3-3.0μm地面总辐射，计算的地面总辐射与辐射总表的测量值有较好的一致性。     

可见光波段非球形沙尘气溶胶散射和辐射特性的理论模拟

将非球形沙尘气溶胶视为具有一定的尺度谱和形状分布的随机取向椭球粒子群,利用T矩阵和改进几何光学方法（IGOM）模拟了非球形沙尘气溶胶粒子在可见光波段（0.47 ）的散射特性,并与实验室测量结果和等体积球形粒子的计算结果进行了比较。结果表明：利用具有一定的尺度谱和形状分布的随机取向椭球粒子模拟自然界中的非球形沙尘粒子散射特性是行之有效的;用等体积球形粒子得到的单散射相矩阵（特别是单散射相函数）与椭球粒子相比,具有明显的差异,而粒子形状对单散射反照率、不对称因子和消光效率的影响明显偏小。通过比较椭球和球形沙尘气溶胶在可见光波段的辐射特性说明在计算非球形沙尘气溶胶辐射特性过程中应考虑粒子形状对其单散射特性的影响。     

大气气溶胶粒子散射相函数的数值计算

大气气溶胶粒子作为大气电磁环境的重要组成成分之一,在紫外、可见到红外波段内严重影响电磁波的传输特性。散射相函数是研究气溶胶中电磁波传输特性的一个重要参量,依据粒子电磁散射理论,数值计算了球形和椭球形气溶胶粒子在红外波段给定波长入射时散射角余弦的一阶矩,给出了气溶胶粒子HG相函数和改进HG*相函数的数值结果,并将球形气溶胶粒子的这两种相函数和Mie散射相函数进行了对比。结果表明:随着波长的增加及气溶胶粒子尺寸参数的减小,HG*相函数能更好地体现红外波段气溶胶粒子的散射特性。相函数的准确计算可为研究气溶胶中红外激光的传输特性奠定基础。