典型天气大气辐射传输特性模型设计与实现

摘要

大气辐射传输学近年来迅速发展，在大气遥感技术和气象卫星遥感技术等领域有广泛的应用。大气光学是一个既古老又年轻的学科，随着大气光学研究成果的逐渐增多，大气光学探测技术在天文、遥感等领域也发挥着重要的作用。大气辐射传输特性是在大气辐射传输学的基础上结合大气光学的一个学科分支，在探测和遥感领域得到了越来越广泛的应用。
　　本课题来源于交通部重大科技项目《恶劣海况下直升机救助能力提升关键技术与示范》中的一个子课题——恶劣海况下海面遇险目标快速搜寻定位关键技术与应用系统研究，针对恶劣海况下远距离探索搜寻的问题，设计大气辐射传输特性模型并实现软件开发，以去除成像路径上大气辐射传输特性对目标成像的影响。本论文主要从大气辐射传输特性模型的建立、相应软件的设计与实现以及软件完成后的验证几个方面进行了阐述。
　　对于大气辐射传输特性模型的设计，主要考虑的是大气透过率和大气程辐射。大气透过率根据大气中各种分子、云、雨及气溶胶等粒子的吸收和散射特性来求得，大气分子又包括氮气、水汽、二氧化氮、二氧化硫等气体。大气程辐射根据大气辐射传输方程，利用普朗克函数得到大气自身辐射，利用二流近似和辐射累加等方法得到大气对太阳辐射和热辐射的多次散射，利用分子散射相函数和云、雨及气溶胶等粒子的Henyey-Greenstein相函数得到大气对太阳辐射的单次散射。
　　对于软件的实现，主要考虑软件的开发环境、软件的接口及软件的流程，进而根据软件的接口和流程图在相应的开发环境下进行软件的实现。软件开发完成后，对软件进行了大量的测试，与PcModWin比较，相对误差的绝对值基本可以控制在5％以内，表明了模型和软件的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 大气辐射传输特性的研究现状

1．2．2 大气辐射传输特性软件的研究现状

1．3 论文研究内容与结构

第2章 大气辐射传输特性模型的建立

2．1 大气透过率

2．1．1 大气分子的消光光学厚度

2．1．2 云的消光光学厚度

2．1．3 雨的消光光学厚度

2．1．4 气溶胶的消光光学厚度

2．2 大气程辐射

2．2．1 大气自身辐射

2．2．2 大气对太阳辐射和热辐射的多次散射

2．2．3 大气对太阳辐射单次散射

2．3 本章小结

第3章 软件的设计与实现

3．1 软件的开发环境

3．1．1 软件的开发平台

3．1．2 软件的编程语言

3．2 软件的接口

3．3 软件的流程

3．4 本章小结

第4章 软件的验证

4．1 晴天无云无雨天气条件下验证结果

4．2 晴天有云天气条件下验证结果

4．3 雾天无云无雨天气条件下验证结果

4．4 雾天有云天气条件下验证结果

4．5 雾天小雨天气条件下验证结果

4．6 沙尘天无云无雨天气条件下验证结果

4．7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

作者简介