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《大气模式与气溶胶模型对辐射传输计算的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第5期强激光与粒子束Vol.22,No.52010年5月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSMay,2010文章编号:10014322(2010)05098304*大气模式与气溶胶模型对辐射传输计算的影响聂建华,张黎明,陈洪耀(中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥230031)摘要:大气模式与气溶胶模型选择是影响定量遥感应用的辐射传输计算的重要因素。人们一般凭感性认识去进行选择,有一定随意性,对其带来的影响程度关注甚少。以太阳辐射计测量为依据,对大气模式
2、与气溶胶模型选择方法作了研究,并利用经辐射定标过的光谱辐射计地面测量对辐射传输计算精度进行了验证。在昆明进行的试验表明,在0.50~0.68m范围内,选择中纬度冬季大气模式和大陆型气溶胶,经辐射传输计算后得到的光谱辐射亮度与光谱辐射计测量结果一致性很好,差别在3.3%以内;变换大气模式对辐射传输计算产生明显影响,差别达10%左右;选择不同的气溶胶模型对辐射传输计算影响也很大,差别达11%左右。基于辐射计测量的大气模式与气溶胶模型选择避免了主观选择的不可靠性,有益于减少辐射传输计算或卫星遥感大气订正的误差。关键
3、词:辐射传输计算;大气模式;气溶胶模型;太阳辐射计;光谱辐射亮度中图分类号:P422;O433文献标志码:Adoi:10.3788/HPLPB20102205.0983大气的存在是影响定量遥感精度的主要因素之一。为提高精度,人们开展了大气辐射传输理论和方法研究,例如,6S和MODTRAN等辐射传输模型都达到了较高的精度。但由于大气的复杂多变性,在传输计算中[1]大气模式、气溶胶模型等条件的精确描述成了影响精度提高的重要因素。大气对太阳辐射的吸收依赖于多种气体的共同作用,其中氧
4、气、二氧化碳、甲烷和一氧化碳等气体吸收成分被认为是常量,且在大气中混合均匀,而水汽和臭氧的浓度则随时间、地理位置发生变化,所以水汽和臭氧浓[24]度是研究的重要参数。此外,温度、气压、湿度等气象要素也会对气体吸收产生影响,因而收集场区当日的[5]气象资料也不可或缺。大气除了对太阳辐射的吸收外,还存在散射,包括大气分子的瑞利散射以及气溶胶散[4]射,都会对辐射传输产生明显作用。在遥感定量化要求下,需要经常使用各种辐射传输模型,选择不同的大[67]气模式与气溶胶模型影响到大气的吸收、散射作用的处理,关系到结果精度。
5、我们于2009年4月在云南昆明进行了相关研究的试验。昆明地理位置属北纬亚热带,处云贵高原中部,其气候属于低纬度高原山地季风气候,受印度洋西南暖湿气流的影响,具有典型的温带气候特点,气候影响因素复杂,给大气模式与气溶胶模型的判断带来了难度。基于昆明的试验数据,同时利用较为精确的6S辐射传输模型,本文通过选择几种典型大气模式和气溶胶模型代入辐射传输计算,分别与地面的实测值进行比较分析,探讨了大气模式与气溶胶模型对辐射传输计算的影响。1方法原理遥感定量化的要求下,需要经常对传感器进行辐射定标。借助于6S辐射传输
6、模型提供的几种典型的大气[8]模式(中纬度夏季、中纬度冬季、热带等)和气溶胶模型(大陆型、海洋型、城市型等),同时只变换其中一种模式或类型,经辐射传输计算后得到的光谱辐射亮度L1()与光谱辐射计测量得到的光谱辐射亮度L2(),则相对误差为L1()-L2()=100%(1)L2()根据误差分析结果判断选择的大气模式和气溶胶模型是否符合实际情况。如果差异过大,调整直至最终选定误差最小的大气模式和气溶胶模型,则在此条件下通过辐射传输计算出的卫星遥感器辐射亮度更加精确,完成辐射定标。整个流程如图1所示。*
7、收稿日期:20090714;修订日期:20091116作者简介:聂建华(1983),男,硕士研究生,主要从事卫星光学遥感器定标方面的研究;bature@mail.ustc.edu.cn。984强激光与粒子束第22卷Fig.1FlowchartofradiationcalibrationinKunming图1昆明辐射定标试验流程图2试验过程2.1辐射传输计算得到光谱辐射亮度为了通过辐射传输计算得到地面漫射板的光谱辐射亮度,关键是要知道550nm处的气溶胶光学厚度。在此,采用由法国CIMEL公
8、司制造的多通道太阳辐射计CE317对大气特性进行测量,然后用测量值反演得出气溶胶光学厚度。将得到的550nm处气溶胶光学厚度、太阳几何常数和收集的气象参数、环境参数等信息输入到辐射传输软件6S中,选择大气模式和气溶胶模型,可计算得到地面光谱辐照度E1(),则通过漫射板反射后的光谱辐射亮度为L1()=E1()FBR(s,0,)/(2)式中:FBR(
