復(fù)雜大氣下的天空光偏振特性及敏感光譜研究.pdf

1、經(jīng)過大氣中氣體、氣溶膠和云等成分的散射，天空光形成了有規(guī)律的偏振分布模式。許多昆蟲可以通過感知天空光的偏振信息來識別方向，為人類導(dǎo)航提供了重要思路。為了能更好的開發(fā)和使用偏振光導(dǎo)航系統(tǒng)，需要對實際大氣下的天空光偏振分布模式和生物偏振敏感機理進行研究。
　　本文使用基于蒙特卡羅法的矢量輻射傳輸模式，模擬了復(fù)雜大氣成分對天空光偏振特性的影響，并分析了昆蟲偏振敏感光譜的選擇原則。
　　首先，建立了復(fù)雜大氣下的天空光偏振仿真模型。在

2、350nm～700nm波長范圍內(nèi)，對不同氣體、氣溶膠以及云模型影響下的天空光偏振特性進行了模擬分析。結(jié)果表明，大氣氣體模型對天空光偏振特性的影響很小;偏振度隨著氣溶膠復(fù)雜程度的增大而降低，陸地、沙漠、海洋型氣溶膠條件下的最大偏振度分別出現(xiàn)在紅光、紫光和藍綠光波段;天空光偏振度隨著水云光學(xué)厚度的增大而減小，并伴隨水云有效半徑的減小而有輕微的減小。
　　其次，模擬了不同太陽高度角下，晴天和云天的全天空偏振度和偏振方位角分布模式，并與R

3、ayleigh模型進行了分析比較。結(jié)果表明，隨著太陽高度角的增大，天空整體偏振度下降，偏振度過低會對偏振方位角的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。
　　最后，建立了紫外、藍、綠、紅光波段多種大氣模式下的全天空偏振度分布模型，綜合復(fù)雜大氣對偏振特性影響的研究，對昆蟲偏振敏感光譜的選擇規(guī)律進行了解釋。結(jié)果表明，非沙漠陸地區(qū)域和海洋區(qū)域，云條件導(dǎo)致短波波段的偏振度和可探測區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長波波段，是影響偏振光譜選擇的主要因素。沙漠地區(qū)，沙漠型氣溶膠導(dǎo)致長波波