【摘要】：本論文以平面并行大氣層假設(shè)條件下的矢量輻射傳輸方程的求解及線性化為基礎(chǔ),首先,分析矢量輻射傳輸方程的求解過程,推導(dǎo)單次散射解析解,并實現(xiàn)基于有限時域差異法的非球形粒子散射特性計算,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一種考慮卷云影響特性的前向矢量輻射傳輸模型,并將該前向模型與基于蒙特卡洛的MYSTIC矢量輻射傳輸模型進(jìn)行比對,對比結(jié)果表明前向模型和MYSTIC之間能夠保持很好的一致性,差異范圍與現(xiàn)有的儀器測量精度范圍基本一致。其次,針對光線的偏振特性測量問題,設(shè)計搭建了一套單光譜多角度的成像式偏振測量系統(tǒng),系統(tǒng)波段為488nm觀測角度范圍在[-80°,80°]之間,并對系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定,利用該系統(tǒng)測量并分析了晴朗天空和高氣溶膠濃度天空下的偏振模式之間的相似點和差異。此外,為了描述氣溶膠影響下日出和日落天空的偏振光分布模式,在分析氣溶膠粒子散射特性的基礎(chǔ)上,結(jié)合經(jīng)典的光強(qiáng)分布模型,構(gòu)建了偏振光模式的解析模型,與實測結(jié)果的對比表明,提出的模型能夠描述天空中存在的中性點,并且與實測結(jié)果之間的相似度要優(yōu)于單次散射模型。最后,針對陸地表面的氣溶膠反演問題,提出了一種考慮氣溶膠復(fù)折射率波段變化的反演算法,該算法適用于RSP機(jī)載遙感測量的多光譜多角度偏振測量數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上,利用仿真和機(jī)載遙感多光譜多角度偏振測量數(shù)據(jù),分析不同波段范圍不同角度分辨率測量數(shù)據(jù)的氣溶膠反演能力,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)包含3個觀測角度時,氣溶膠參數(shù)反演誤差能夠得到明顯的減小,而當(dāng)在反演中包含5個或以上觀測角度時,反演結(jié)果不再有顯著的改善。除此之外,還證實了在氣溶膠反演過程中1590 nm波段相對于可見光波段的優(yōu)勢,這種優(yōu)勢對大粒子型氣溶膠的參數(shù)反演尤其重要,如粒子有效半徑和復(fù)折射率。而且,利用410-1590 nm波段和410-2250 nm波段測量數(shù)據(jù)的氣溶膠反演結(jié)果之間沒有明顯區(qū)別。利用RSP測量數(shù)據(jù)的氣溶膠反演中,反演出的光學(xué)厚度與AERONET數(shù)據(jù)能夠很好地吻合。盡管比較的點數(shù)有限,反演出的氣溶膠粒子尺寸和單次散射反照率均與AERONET結(jié)果很好地吻合。此外,加權(quán)平均得到的復(fù)折射率也與AERONET提供的復(fù)折射率一致。最后,利用RSP測量數(shù)據(jù)的氣溶膠反演,進(jìn)一步確認(rèn)了利用仿真結(jié)果反演分析中得到的氣溶膠反演能力與光譜范圍和角度分辨率關(guān)系的結(jié)論,即對氣溶膠反演而言,包含5個觀測角度已經(jīng)能夠滿足精度需求,此外包含1590 nm波段對氣溶膠物理特性反演至關(guān)重要,而2250 nm波段則可以忽略。這一結(jié)論對后續(xù)的氣溶膠遙感設(shè)備研制具有指導(dǎo)意義。值得注意的是,本論文中的氣溶膠反演和天空偏振光分布模式測量都是針對晴朗天氣條件開展的,考慮云層影響下的氣溶膠反演是后續(xù)研究中亟待解決的一個重要問題。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X87
【圖文】：

圖１．邋１空中列車（Ａ－Ｔｒａｉｎ）計劃包括的對地遙感衛(wèi)星Ｗ逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｒｅｍｏｔｅ邋ｓｅｎｓｉｎｇ邋ｓａｔｅｌｉｔｅｓ邋ｉｎｃｌｕｄｅｄ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋Ａ－Ｔｒａｉｎ邋ｍｉｓｓｉｏｎ逡逑２逡逑

個線性化的矢量福射傳輸模型，該模型需要不僅能夠模擬大氣層頂部強(qiáng)度矢量，逡逑而且需要能夠計算強(qiáng)度矢量對氣溶膠特性的導(dǎo)數(shù)。逡逑根據(jù)上述分析過程，將大氣氣溶膠反演過程中主要涉及的問題總結(jié)為如圖１．２逡逑所示的幾個方面，具體包括；逡逑（１）

射相位特性并與Ｍｉｅ理論結(jié)果進(jìn)行對比。根據(jù)Ｍｉｅ理論，球型粒子散射特性的求逡逑解需要兩個參數(shù)，復(fù)折射率ｍ邋＝邋ｍ邋＋邋ｍ＇ｉ和尺寸參數(shù)；Ｃ。其中Ｘ邋＝邋ｆｃａ，ａ為粒子半徑，逡逑／Ｃ邋＝邋２開／又，人為介質(zhì)中的波長。圖２．３為ｘ＝邋１２．５６，ｍ邋＝邋１．０２邋＋Ｏ．Ｏｉ的球型粒子在逡逑入射波（Ａ邋＝邋１邋ｌｉｍ）作用下，分別由ＦＤＴＤ和Ｍｉｅ計算得出的散射相位函數(shù)曲線。逡逑為了便于比較，本文中散射相位函數(shù)都Ｗ邋０°方向的值為基礎(chǔ)作歸一化處理，這里逡逑選擇Ｖ１０、Ｖ２０、Ｖ３０Ｈ種網(wǎng)格離散尺寸來進(jìn)行計算。逡逑如圖２．３所示，當(dāng)網(wǎng)格尺寸為Ａ／１０化陽ＴＤ計算結(jié)果與Ｍｉｅ理論有一定的偏逡逑差，特別是在１３０°Ｌ：Ｊｌ后的后向散射誤差較大；當(dāng)網(wǎng)格尺寸為Ａ／２０時，會顯著提高逡逑計算精度，０°到１３０°的平均誤差可由６．６７％減小到３．４０％，１３０°到１８０°的后向散射逡逑部分結(jié)果也有明顯改善；繼續(xù)縮小網(wǎng)格尺寸到Ｖ３０，可進(jìn)一步提高計算精度，但逡逑１８０°附近仍存在一定誤差，這是由于截斷邊界條件導(dǎo)致的，但１８０°附近散射強(qiáng)度逡逑己非常小

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 劉東,戚福弟,金傳佳,岳古明,周軍;合肥上空卷云和沙塵氣溶膠退偏振比的激光雷達(dá)探測[J];大氣科學(xué);2003年06期

本文編號：2804380