【摘要】：本論文利用中高層大氣紅外數(shù)值模式模擬研究其臨邊紅外輻射特性,研究模擬中高層大氣臨邊紅外輻射的算法的適用性,探索將實(shí)測(cè)大氣參數(shù)廓線融入紅外輻射模式的方法,并將數(shù)值模式應(yīng)用到臨近空間目標(biāo)探測(cè)可行性評(píng)估中。主要的內(nèi)容和結(jié)果包括:1、利用改進(jìn)的 SHARC(Strategic High-Altitude Radiance Code)non-LTE(non-Local Thermodynamics Equilibrium)模式模擬分析了靜態(tài)大氣條件(無極光擾動(dòng)大氣)下典型紅外波段的中高層大氣臨邊輻射特性;給出各紅外譜帶臨邊輻亮度的季節(jié)-緯度變化特征和太陽活動(dòng)-地磁活動(dòng)變化特征。2、利用SHARC極光模式與靜態(tài)模式模擬對(duì)比分析極光擾動(dòng)大氣條件下主要紅外譜帶的臨邊輻亮度的變化特征;呈現(xiàn)極光擾動(dòng)大氣臨邊輻射與靜態(tài)大氣臨邊輻射的差異,并給出了極光擾動(dòng)大氣臨邊輻亮度譜的特征和其隨時(shí)間變化的特征。3、基于 CART(Combined Atmospheric Radiative Transfer)分子吸收算法開發(fā)了 LTE臨邊輻亮度模式,通過模擬對(duì)比分析,研究了中高層大氣紅外輻射的數(shù)值算法適用性;展示出中高層大氣臨邊紅外輻射并非總是受到non-LTE效應(yīng)的顯著影響,在較低的平流層與低中間層區(qū)域,多數(shù)紅外波段的non-LTE效應(yīng)可以忽略,給出了 LTE模式的適用范圍。4、分析了 TIMED/SABER(Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetic and Dynamic/Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)白天CO2濃度廓線數(shù)據(jù)集;通過多元線性回歸方法的應(yīng)用初步探索出擬合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集的方法,為進(jìn)一步擬合分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)集并形成中高層大氣紅外輻射敏感參數(shù)(如溫度,CO2濃度,O3濃度)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降於嘶A(chǔ)。5、針對(duì)臨近空間目標(biāo)紅外光學(xué)探測(cè)的可行性,構(gòu)建了目標(biāo)背景臨邊對(duì)比度模型,基于中高層大氣紅外輻射特性的模擬研究,初步模擬分析了臨近空間目標(biāo)輻射與中高層大氣背景輻射間的視在臨邊對(duì)比度,給出不同波段目標(biāo)背景對(duì)比度的變化特征。
【圖文】：

１．１．１大氣輻射基本物理量逡逑描述大氣中指定位置Ｐ點(diǎn)處在ｘ方向上單位立體角內(nèi)頻率為ｖ的電磁輻射的逡逑福射強(qiáng)度（ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）邋／（Ｐ，邋ｓ）—般沿用來自天體物理學(xué)中的定義。如圖１．１逡逑所示，／，．（Ｐ，ｓ）的定義可表達(dá)為：逡逑－邐（］Ｆ逡逑Ｉｖ（Ｐ，ｓ）邋＝邋－邋＾邋－邐（Ｕ）逡逑ａｎｓｄ（0ｓａｖａｔ逡逑其中ｄ￡Ｖ為頻率為ｖ－ｖ＋ｄｖ間隔內(nèi)的福射在時(shí)間ｗ＋ｔｋ內(nèi)穿過Ｐ點(diǎn)附近ｄ７ｒｓ截面ｄｃｙ５逡逑立體角內(nèi)的能量。若／，，．與方向ｘ無關(guān)，則稱Ｐ點(diǎn)處的輻射場(chǎng)是各項(xiàng)同性的；若／、，逡逑與位置Ｐ無關(guān)，則稱指定范圍內(nèi)的大氣輻射場(chǎng)是均勻的。逡逑ｄ７ｒｓ逡逑圖１．１輻射強(qiáng)度的示意圖（Ｇｏｏｄｙ邋ａｎｄ邋Ｙｕｎｇ，邋Ｉ９８９）逡逑需要說明的是，這里定義的輻射強(qiáng)度與國際單位制中的輻亮度（ｒａｄｉａｎｃｅ）可逡逑３逡逑

７逡逑ｓ0逡逑圖１．２大氣介質(zhì)中輻射傳輸示意圖逡逑如圖１．２所示，假設(shè)Ｐ點(diǎn)處ｓ方向上的輻亮度由０點(diǎn)到Ｐ點(diǎn)間的輻射傳輸過逡逑程決定。綜合近獨(dú)立粒子假設(shè)和Ｂｅｅｒ定律，輻射在氣體介質(zhì)中傳輸衰減的微觀逡逑過程的數(shù)學(xué)形式可以推導(dǎo)獲得：逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN21

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