近红外光在云层中的传输特性与偏振分布研究

摘要

光波在云层传输过程中,与云层中的云滴粒子发生散射、反射以及吸收作用会发生两种物理变化,一方面入射的光波在与云层中的粒子发生多次散射作用后,光波本身携带的偏振信息将会发生改变,最终在探测面接收到的偏振信息是太阳光原始偏振信息与云层共同作用的结果;另一方面云层对太阳光有很强的吸收和散射作用,它们能将大部分入射光反射到外层空间去,同时也能吸收大量光谱能量,使得到达地面的太阳光辐射能量减弱。本文主要研究入射光波在近红外波段以及不同偏振度入射光下的云层偏振传输特性、云层的偏振分布特点、云层对于近红外波段光波的衰减作用,主要工作如下:
　　(1)研究大气辐射传输方面相关理论,分析了不同云层粒子的散射特性,在此基础上建立基于不同粒子的云层传输模型,并按照云层粒子的微观组成特性将云层大致分为两类:水云、冰云,为云层的传输建模提供了理论基础。
　　(2)分析了云层传输特性的影响因素。针对云层的偏振传输特性,在云层类型固定的前提下,影响出射光波的偏振信息的主要因素为入射光波的波长和偏振度;而在云层类型固定的前提下,云层对光波的衰减作用主要与入射光波的波长有关。
　　(3)采用蒙特卡罗方法仿真模拟了光子在不同云层模型中的传输过程,根据实际云层的特性改进了蒙特卡罗方法并设置仿真程序中的相关参数,得到了云层在近红外波段的传输特性,为分析云层的传输特性提供了方法指导。
　　(4)在仿真模型的基础上,针对云层偏振特性的影响因素,固定云层参数,设置不同波长、不同偏振度的入射光,研究入射光波长与偏振度对于云层偏振传输特性的影响;分析了出射光在探测面的偏振分布特点;针对云层的衰减作用,设置了不同波长的入射光,研究分析了入射光波长对于云层衰减作用的影响。

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表 格 清 单

第一章 绪 论

1.1论文选题的背景及意义

1.2国内外研究概况

1.3论文的研究内容

1.4论文的章节安排

第二章 光波辐射传输理论

2.1 光波描述方法

2.2大气微粒作用下的光散射

2.3 大气辐射传输求解方法

2.4 本章小结

第三章 云层传输模型建模

3.1 云层的分类

3.2 水云和冰云的微观特性

3.3 基于蒙特卡罗方法的云层传输偏振建模

3.4 本章小结

第四章 云层传输特性仿真研究

4.1 仿真实验设计

4.2入射光波长、偏振度对于云层偏振特性的影响

4.3云层偏振分布

4.4水云和冰云的光强衰减特性分析

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

研究生期间主要科研工作及成果