本文開發(fā)并推廣了一個基于六流球諧函數(shù)展開累加法的短波輻射傳輸模型（δ-6SDA）,并在此基礎(chǔ)上建立了一個適用于遙感正演模擬的快速輻射傳輸模式。δ-6SDA不僅可以計算輻射通量,還可以計算特定方位角上的輻射強度。在輻射通量計算方面,δ-6SDA與六流離散縱坐標(biāo)輻射傳輸模型（δ-6DISORT）具有相似的精度,比四流球諧函數(shù)展開累加輻射傳輸模型（δ-4SDA）和四流離散縱坐標(biāo)輻射傳輸模型（δ-4DISORT）精度更高,并且計算效率比δ-6DISORT方法快3個數(shù)量級。特定方位角上的輻射強度的計算運用了單次散射截斷（TMS）訂正的方法。實驗結(jié)果表明,對于Cloud C1和Henyey-Greenstein兩種相函數(shù)情況,δ-6SDA計算輻射強度的相對誤差分別小于2%和5%,比δ-4DISORT和δ-6DISORT方法都要小。而計算速度比δ-6DISORT快3～4個量級,體現(xiàn)了其在衛(wèi)星遙感研究中的應(yīng)用潛力。另外,本文基于δ-6SDA,建立了一個適用于真實大氣的快速輻射傳輸模式,并將其應(yīng)用于搭載在Himawari-8衛(wèi)星上的AHI的觀測模擬中,并驗證其可行性。我們選取天鴿臺風(fēng)和瑪利亞臺風(fēng)作為典型... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

勒讓德展開系數(shù)將式（2.1.4）和（2.1.5）代入（2.1.1）中，利用勒讓得函數(shù)的正交性，輻射傳輸方程

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文142.1.2六流球諧函數(shù)展開累加法（δ-6SDA）通過上述求解得到了輻射傳輸方程的單層解，下面通過累加法[34]，將6SHM的結(jié)果拓展到多層，即六流球諧函數(shù)展開累加法（6SDA）。累加法的主要原理是四個不變性原理。假設(shè)有兩層大氣，大氣層間的輻射傳輸過程如圖2.2所示。圖2.2兩層大氣的輻射傳輸示意圖[34]則兩層大氣的情況下，四個不變性原理可以表示為輻射傳輸過程中以下四個變量的表達式始終不變：(,0)=2(,0)1/0+2∫2(,′)(′,0)′′10（2.1.32）(,0)=1(,0)+2∫1(,′)(′,0)′′10（2.1.33）1,2(,0)=1(,0)+2∫1(,′)(′,0)′′10（2.1.34）1,2(,0)=2(,0)1/0+2∫2(,′)(′,0)′′10（2.1.35）式中，(,0)和(,0)是兩層大氣交界處的無量綱向上和向下的輻射通量。1(,0)和2(,0)分別表示第一層和第二層的反射率，1,2(,0)表示兩層大氣總的反射率。透過率(,0)的下標(biāo)與(,0)的下標(biāo)相似。和緊跟著的上標(biāo)星號表示輻射來自下方。對于多層的情況，即需要先對兩層大氣進行計算，得到上述兩層大氣總的輻射通量及反射率，再將這兩層并做一層，與第三層一起進行同樣的計算。把大氣層分成N層，k層代表其中的任意一層。通過從1層向下計算到k層，第1到k層總的直接入射透射矩陣和底層向上漫射入射的反射矩陣分別為：

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文16其中，+1、+1和1,分別是矩陣+1(0)、+1(0)和1,(0)的第一元素。由于散射相函數(shù)在前向方向有巨大的衍射峰，導(dǎo)致在光學(xué)薄層或強吸收時計算結(jié)果會不準(zhǔn)確。通常應(yīng)用δ-M方法[45]，將相函數(shù)分割成一個前向的δ函數(shù)和一個各向同性的均勻相函數(shù)，如圖2.3所示。圖2.3δ-M函數(shù)調(diào)整示意圖將δ-M方法運用于6SDA中，即得到本文所指δ-6SDA方法，相應(yīng)的光學(xué)參數(shù)被調(diào)整為：=(1)（2.1.46）=(1)1（2.1.47）=1（2.1.48）(,0)=∑()(0)5=0(=1~5)（2.1.49）式中=6。2.1.3方位角平均的輻射強度計算上述δ-6SDA方法可以計算大氣層頂?shù)姆轿唤瞧骄妮椛鋸姸�，根�?jù)式（2.1.4），6(,)可以表示為：6(0,)=0(0)0()+31(0)1()+52(0)2()+73(0)3()+94(0)4()+115(0)5()（2.1.50）


本文編號：3308868