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(guò)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(chóng)可以通過(guò)感知天空光的偏振信息來(lái)識(shí)別方向，為人類(lèi)導(dǎo)航提供了重要思路。為了能更好的開(kāi)發(fā)和使用偏振光導(dǎo)航系統(tǒng)，需要對(duì)實(shí)際大氣下的天空光偏振分布模式和生物偏振敏感機(jī)理進(jìn)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(duì)天空光偏振特性的影響，并分析了昆蟲(chóng)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(zhǎng)范圍內(nèi)，對(duì)不同氣體、氣溶膠以及云模型影響下的天空光偏振特性進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明，大氣氣體模型對(duì)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(lán)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(yáng)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(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明，隨著太陽(yáng)高度角的增大，天空整體偏振度下降，偏振度過(guò)低會(huì)對(duì)偏振方位角的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。
　　最后，建立了紫外、藍(lán)、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(duì)偏振特性影響的研究，對(duì)昆蟲(chóng)偏振敏感光譜的選擇規(guī)律進(jìn)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(cè)區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長(zhǎng)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(zhǎng)波波