基于地基變視場太陽光度計的卷云參數(shù)研究.pdf

1、單視場光度計既可以用于測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參數(shù)等。單視場光度計被各個國家用于大氣觀測網(wǎng)對氣溶膠粒子特性和降水量的測量，在環(huán)境監(jiān)測和光電工程應(yīng)用以及衛(wèi)星遙感反演校正等方面具有重要的意義。通過天文粗跟蹤算法與四象限精跟蹤相結(jié)合，單視場光度計可測量太陽路徑上無云時氣溶膠粒子的光學性質(zhì)。鑒于太陽測量路徑上常常會有薄云存在（如薄卷云），而有不均勻云時，四象限精跟蹤容易受到干擾，對精確測量氣

2、溶膠粒子的光學特性產(chǎn)生影響。通過比較氣溶膠粒子、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)，卷云的散射輻射強度比氣溶膠粒子和水云的散射強度變化劇烈，為此設(shè)計一種基于圖像跟蹤的變視場光度計，能夠全天候準確測量0.8°、2°和5°視場下的太陽輻射，通過比較不同視場的太陽輻射比值，區(qū)分氣溶膠粒子、水云和卷云。同時，比較三種介質(zhì)前向不同小角度內(nèi)的散射輻射，為地基探測氣溶膠與卷云的光學特

3、性提供參考。
　　本文主要的工作如下:
　　1)計算了0.4～2.5μm光譜區(qū)間在卷云大氣下的太陽透射輻射，研究卷云大氣下太陽透射輻射與冰晶粒子尺度和光學厚度的關(guān)系。為測量卷云大氣下太陽透射輻射的儀器設(shè)計提供理論指導。
　　2)利用DISORT分別模擬計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)卷云在小角視場的透射比值要遠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、用于判斷測量到的當前大氣介質(zhì)中粒子尺度大小，為利用變視場太陽光度計來區(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太陽光度計及其太陽輻射的測量原理和光學系統(tǒng)設(shè)計，為研制基于圖像跟蹤的快速變視場太陽光度計提供了技術(shù)支持。詳細介紹儀器研制過程與跟蹤系統(tǒng)算法，實驗表明儀器有較高的跟蹤精度。
　　4)在晴朗天氣下，將儀器用Langley法標定后，與POMO2天空輻射計比較。分別在晴朗無云、有水云和有卷云存在的三種