卷云红外辐射特性和遥感应用研究

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1、摘要摘要本文主要研究卷云中非球形冰晶粒子在红外波段的散射特性计算，卷云的红外辐射传输，并把这些结果应用到卫星红外高光谱分辨率卷云遥感上。得到了以下结果:一基于国际上流行的非球形粒子散射特性计算方法，组合得到卷云中7种非球形粒子在红外波段的散射特性数据库，并把卷云的单次散射性质参数化成卷云有效尺度的函数，可广泛地用于气候模式和遥感中。二卜通过对中红外高光谱分辨率卷云辐射特征的分析，提出了用794-960cm‘范围内大气微窗口辐射亮温的斜率来反演卷云有效尺度和用1050-1250cm'波段的亮温来反演卷云光学厚度的方法。三.研究了冰云在远红外100-667cm"(15to100lim)波段的

2、光谱特征，发现位于冰云强散射和强吸收波段亮温差分别对薄卷云的光学厚度和厚卷云的有效尺度敏感。用这些远红外波段反演卷云有特别的优势。提出了将来有可能利用这些波段的亮温差来反演卷云光学厚度的方法。四.研制了卷云条件下高分辨率红外辐射传输快速算法，藕合地表反射和晴天大气的分子吸收，可快速计算大气顶向上的红外辐射量，用于卫星数据的卷云反演。五.把以上算法应用到大气红外探空仪(AIRS)卫星，首次成功地用AIRS卫星红外光谱数据反演得到一幅卷云光学厚度和有效尺度图，并与用MODIS1.3&pun和0.645pn通道的反射率反演的卷云光学厚度比较，两者有较好的一致性。关键词:卷云，散射特性，红外，高

3、光谱分辨率，遥感。AbstractThestudiesofinfraredradiativepropertiesofcirruscloudsandtheapplicationstotheremotesensingHeliWei(Optics)DirectedbyProfessorsRuizhongRaoandPingYangInthispaper,weconcentrateonthecomputationsofthescatteringpropertiesoficecrystalsincirruscloudsatinfrared(IR)wavelengths,theIRradiative

4、transferofcirrusclouds,andtheapplicationsoftheseresultstotheremotesensingofcirruscloudsfromhighspectralresolutionair-bomeorspace-borneinfraredobservationsMainresultsarelistedasfollowing:1.Acompositemethodisusedtocomputeinfrared(IR)single-scatteringpropertiesoficecrystalsincirruscloudsbasedonthepo

5、pularandthestate-of-artnon-sphericalparticlescomputingmethods.Adatabaseofinfraredscateringpropertiesfor7non-sphericalicecrystalsisobtained.ThisdatabasemaybewidelyusedintheclimatemodelsandremotesensingZ.Thehigh-spectralresolutionIRradiativepropertiesofcirruscloudsarestudied.Atechniqueispresentedfo

6、rthesimultaneousretrievalofeffectiveparticlesizeofcirruscloudsfromtheslopeofbrightnesstemperature(BT)between790-9bdcm",andtheopticalthicknessofcirruscloudsfromBTsbetween1050-1250cnf'_摘要3.Thespectralsignaturesoficecloudsinthefar-infrared(far-IR)spectralregion(100-667cm-1or15to100pm)areinvestigated

7、.Basedonthesensitivitystudies,wefoundthatthebrightnesstemperaturediferencebetweenthebandsatstrongscateringwavelengthsofcirrusaresensitivetotheefectivesizeofthickiceclouds;thebrightnesstemperaturediferencebetweentheband