卷云短波反射率和辐射光谱特性的研究

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本文利用现有的几种冰晶粒子的散射特性数据库,假定卷云粒子谱分布符合г分布,得到了在短波0.2~5μm波段卷云的平均单次散射特性。根据HITRAN分子吸收数据库和大气成分含量,利用逐线积分(LBL)方法计算大气分子吸收的光学厚度,耦合卷云的单次散射性质,使用DISOKT软件模拟计算卷云散射的太阳辐射和大气热辐射,通过改变卷云的一些参数(卷云光学厚度、卷云有效尺度、云高、卷云中冰晶粒子形状、观测天顶角等),得到卷云对大气背景辐射影响的一些规律性认识,主要结果如下: (1)在冰晶吸收很弱的可见光谱区,卷云的辐射特性与有效尺度的关系不大,主要与其光学厚度有关。在近红外波段上,卷云对太阳光的反射取决于卷云的光学厚度并在一定程度上取决于卷云粒子的尺度,较小的冰晶会反射较多的太阳辐射。 (2)在某些大气强吸收波段上(如1.38μm、2.7μm),大气的背景辐射较小。但当高空卷云出现时,它将反射太阳光,使该波段的背景辐射大为增强。 (3)在3~5μm(除了4.3μm的CO<,2>吸收带)的大气窗区,亮温对卷云的光学厚度敏感,对云高也有一定的依赖关系。在大约3.7~4.1μm波段范围内,对薄卷云而言,小粒子的亮温斜率对光学厚度非常敏感;但对厚卷云而言,亮温斜率对有效尺度比较敏感。这一光谱特征给在红外波段遥感卷云提供了理论依据。 (4)由于不同形状的冰晶粒子组成的卷云其辐射光谱分布有所差别,因此不能简单地将卷云看作由等效球或者某种单一非球形粒子组成的。
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