基于地基變視場(chǎng)太陽(yáng)光度計(jì)的卷云參數(shù)研究.pdf

1、單視場(chǎng)光度計(jì)既可以用于測(cè)量大氣氣溶膠粒子特性，部分波段還可用于反演大氣降水量、吸收氣體含量和云的光學(xué)參數(shù)等。單視場(chǎng)光度計(jì)被各個(gè)國(guó)家用于大氣觀(guān)測(cè)網(wǎng)對(duì)氣溶膠粒子特性和降水量的測(cè)量，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和光電工程應(yīng)用以及衛(wèi)星遙感反演校正等方面具有重要的意義。通過(guò)天文粗跟蹤算法與四象限精跟蹤相結(jié)合，單視場(chǎng)光度計(jì)可測(cè)量太陽(yáng)路徑上無(wú)云時(shí)氣溶膠粒子的光學(xué)性質(zhì)。鑒于太陽(yáng)測(cè)量路徑上常常會(huì)有薄云存在（如薄卷云），而有不均勻云時(shí)，四象限精跟蹤容易受到干擾，對(duì)精確測(cè)量氣

2、溶膠粒子的光學(xué)特性產(chǎn)生影響。通過(guò)比較氣溶膠粒子、水云和卷云三種不同大氣介質(zhì)的散射相函數(shù)，發(fā)現(xiàn)卷云相函數(shù)在前向0°附近呈現(xiàn)極大的峰值。在前向5°小角度內(nèi)，卷云的散射輻射強(qiáng)度比氣溶膠粒子和水云的散射強(qiáng)度變化劇烈，為此設(shè)計(jì)一種基于圖像跟蹤的變視場(chǎng)光度計(jì)，能夠全天候準(zhǔn)確測(cè)量0.8°、2°和5°視場(chǎng)下的太陽(yáng)輻射，通過(guò)比較不同視場(chǎng)的太陽(yáng)輻射比值，區(qū)分氣溶膠粒子、水云和卷云。同時(shí)，比較三種介質(zhì)前向不同小角度內(nèi)的散射輻射，為地基探測(cè)氣溶膠與卷云的光學(xué)特

3、性提供參考。
　　本文主要的工作如下:
　　1)計(jì)算了0.4～2.5μm光譜區(qū)間在卷云大氣下的太陽(yáng)透射輻射，研究卷云大氣下太陽(yáng)透射輻射與冰晶粒子尺度和光學(xué)厚度的關(guān)系。為測(cè)量卷云大氣下太陽(yáng)透射輻射的儀器設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　2)利用DISORT分別模擬計(jì)算了在前向不同小角度內(nèi)氣溶膠粒子、水云和卷云三種介質(zhì)的透射比值和散射比值，發(fā)現(xiàn)卷云在小角視場(chǎng)的透射比值要遠(yuǎn)高于氣溶膠粒子和水云。而大粒子散射比值比小粒子散射比值小，可以

4、用于判斷測(cè)量到的當(dāng)前大氣介質(zhì)中粒子尺度大小，為利用變視場(chǎng)太陽(yáng)光度計(jì)來(lái)區(qū)別卷云和氣溶膠粒子提供了理論依據(jù)。
　　3)介紹幾種常用的單視場(chǎng)太陽(yáng)光度計(jì)及其太陽(yáng)輻射的測(cè)量原理和光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為研制基于圖像跟蹤的快速變視場(chǎng)太陽(yáng)光度計(jì)提供了技術(shù)支持。詳細(xì)介紹儀器研制過(guò)程與跟蹤系統(tǒng)算法，實(shí)驗(yàn)表明儀器有較高的跟蹤精度。
　　4)在晴朗天氣下，將儀器用Langley法標(biāo)定后，與POMO2天空輻射計(jì)比較。分別在晴朗無(wú)云、有水云和有卷云存在的三種