大气中的热红外辐射传输

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1、第五章大气中的热红外辐射传输热红外遥感所有的物质，只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量。常温的地表物体发射的红外能量主要在大于3微米的中远红外区，是热辐射。热红外辐射不仅与物质的表面状态有关，而且是物质内部组成和温度的函数。在大气传输过程中，它能通过3-5微米和8-14微米两个窗口。热红外遥感就是利用星载或机载传感器收集，记录地物的这种热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数和温度、湿度和热惯量等。关于热辐射空间所有的物体都通过辐射方式交换着能量，如果没有其它方式的能量交换，则一物体热状态的变化就决定于放射与吸收辐射能量的差值

2、。当物体的辐射能量等于吸收的外来辐射能量，这时该物体处于热平衡状态，因而我们可以用一函数温度来描写它。热力学定律可以用于研究平衡辐射的吸收与放射的规律。一般来说，物体的辐射能量收支并不相等，物体处于非辐射平衡状态。但是如果辐射热交换过程相当的慢，以致物体中的内能的分布来得及变化均匀，并继续处于热平衡状态，那这时的辐射可视为具有准平衡性质。此时，物体的温度是在变化的，但每一给定的瞬时，物体的状态都可以看作是平衡的，仍可用一定的温度来描述它。地球大气中的辐射过程，一般认为在地面以上至60km的大气仍可视为处于局地辐射平衡状态。地表与大气耦合面能量交换过程复

3、杂，一般在几个微米的表层内，处于非热平衡状态。热红外遥感系统热红外遥感在海面温度、陆面温度、大气温度、大气水汽、云顶温度的遥测中具有无可替代的地位。热红外遥感传感器的发展十分迅速，现在使用和即将投入使用的热红外传感器达几十种之多。我们把主要的热红外传感器的有关信息列于下表。传感器卫星/计划波段数光谱范围()空间分辨率(水平/垂直)视场(度)瞬时视角mrad用途AIRS大气红外探测仪EOS(美国)2300;63.74-15.413.5km-1km49.51.1大气温度湿度ASTER高级空间热辐射热反射探测器EOS(美国)148-1290m/无21urad

4、陆地表面,水和云ATSR纵向扫描辐射仪ERS-1(欧空局)2(MWR)3.7,11.012.01km×1km1km×1km云,海面温度AVHRR甚高分辨率辐射仪NOAA-11(美国)50.58-12.41.1km星下点/无1.4海面温度植被,气溶胶CERES云和地球辐射能系统EOS(美国)30.3-12.021km星下点/无7824地球辐射平衡HiRDLA高分辨率临界动态分辨仪EOS(美国)216.0-18.010km/1km1km×10km大气温度水分及化学GLI全球成像仪ADEOSII(日本)34可见光,近红外,热红外1km碳循环HIRS/21高分

5、辨率红外辐射探测仪NOAA-11(美国)200.69-14.9520.4m/无大气温度湿度ILAS改进型临边大气光谱仪ADEOS(日本)30.753-11.7713km/2km大气IR-MSS红外多光谱扫描仪CBERS(中国/巴西)40.5-12.578m,156m/无8.78中等分辨率制图ISTOK-1红外光谱辐射仪系统PRIRODA-1(俄罗斯)640.4-16.00.75-3km/无大气辐射LISS-3线形成像自扫描传感器3型IRS-1C/1D(印度)40.52-17.523.5m/无陆地和水资源管理现在及将来地球观测计划红外传感器概览(星载部分

6、)现在及将来地球观测计划红外传感器概览(星载部分)MODIS中等高分辨率成像光谱辐射仪EOS（美国）360.4-14.5250m,500m,1km/无250,5001000m地球物理过程大气海洋陆地SCARAB辐射收支扫描仪POEM/ENVISAT-1(欧)40.2-50.060km/无10048×48全球辐射收支SR扫描辐射仪FY-2中国30.55-12.05.73km/无160urad气象SROM海洋监测光谱辐射仪ALMAZ-IB(中/俄)110.405-12.5600m星下点/无海洋叶绿素生物生产率TMG温室气体干涉监测仪ADEOS(日本)0.3

7、3-14.010km/2-6km10温室气体制图VIRS可见光红外光扫描仪TRMM(美国,日本)53.75,10.812.02km/无云辐射VISSR可见光红外光旋转式辐射扫描仪GMS(日本)20.5-0.7510.5-12.51.25-2.5km/无地球制图云覆盖VISSR可见光红外光自旋辐射扫描仪METEOSAT(欧空局)30.5-12.52.5×2.5km5×5km/无180.14地球大气观测主要的航空成像红外光谱仪传感器国别波段数波段范围()工作期间视场(度)瞬时视场mrad用途AMSS航空多光谱扫描仪澳大利亚68.5-12.0始于1985年9

8、22.1×3.1环境监测ASTER模拟仪器美国208-12始于1991年65或1042或5.0