可見光近紅外波段輻射傳輸方程演示文稿

本文檔共34頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分可見光近紅外波段輻射傳輸方程本文檔共34頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成

本文檔共34頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成大氣垂直結(jié)構(gòu)Troposphere(對(duì)流層)Stratosphere(平流層)Mesosphere(中間層)

Thermosphere(熱層)大氣廓線？本文檔共34頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成對(duì)流層鄰近地表的一層。厚度最薄，大氣質(zhì)量80%，水汽90%。低緯：16~18km;中緯：10~12km;高緯：7~9km.特點(diǎn)：溫度隨高度增加不斷下降，平均6.5oC/km，天氣變化都發(fā)生在該層。垂直方向空氣運(yùn)動(dòng)激烈。自地面至2m高的范圍為貼地層,晝夜溫度變化10oC。從地面到1~2km的為行星邊界層，富含氣溶膠粒子，氣溶膠密度隨高度指數(shù)衰減。在行星邊界層以上，主要為分子散射。本文檔共34頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成平流層從對(duì)流層頂?shù)?0~55km。約20%大氣質(zhì)量，水汽少，臭氧(10~40km)豐富，吸收太陽紫外輻射，氣體密度低，分子動(dòng)能大。特點(diǎn)：20~32km,同溫層。同溫層之上，溫度隨高度增加而增加，到平流層頂溫度停止增加。無垂直運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定，導(dǎo)致氣溶膠可以停留很長時(shí)間。本文檔共34頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成熱層從中間層頂?shù)綆装俟铩Ｌ攸c(diǎn)：密度很低，溫度約500~2000K。又稱電離層，反射無線電波。沒有固定的化學(xué)組成。中間層從平流層頂?shù)?0~85km。特點(diǎn)：溫度遞減化學(xué)組成非常均勻，壓力很低。中間層頂?shù)臏囟韧ǔＷ畹停?95oC---遙感通常考慮的高度范圍？本文檔共34頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成AtmosphericConstituentsPermanentGases:基本比例固定，且沒有空間變化。Nitrogen(N2):78.084%byvolumeOxygen(O2):20.948%Argon(Ar):0.934%Carbondioxide(CO2):0.033%濃度可變本文檔共34頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成GaseswithVariableConcentration:隨空間及時(shí)間變化明顯。Watervapour(H2O)：0~4%隨溫度、氣壓有劇烈變化，有很強(qiáng)的時(shí)空變化特性。集中在對(duì)流層下半部，隨高度增加而急劇遞減。

飽和水汽壓 混合比與比濕 水汽壓 水汽密度（絕對(duì)濕度） 相對(duì)濕度 露點(diǎn)與霜點(diǎn) 虛溫本文檔共34頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成GaseswithVariableConcentration:Ozone(O3)：0~12*10-4吸收紫外，導(dǎo)致平流層增溫，有明顯的地區(qū)和季節(jié)性變化。垂直結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。Sulphurdioxide(SO2)Nitrogendioxide(NO2)Ammonia(NH3)Nitricoxide(NO)Hydrogensulphide(H2S)Nitricacidvapour(HNO3)Nitrousoxide(N2O)Carbonmonoxide(CO)本文檔共34頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣組成Solidandliquidparticulates:氣溶膠、水滴、冰晶，可能會(huì)聚集為云和霾。氣溶膠：大氣中大量懸浮的固體和液體粒子。典型的有霾(灰塵)、煙、霧氣溶膠來源:1）自然：火山、沙暴、林火煙灰、各種酸性粒子。2）人類活動(dòng)：工業(yè)、交通、建筑、農(nóng)業(yè)等氣溶膠大小:5*10-3~0.2mm,愛根核(Aitkennuclei)；

0.2~1mm,大粒子；

>1mm,巨粒子氣溶膠分布:對(duì)流層內(nèi)：濃度隨高度指數(shù)衰減(由于降水，不能維持很久)平流層中：穩(wěn)定PM10\PM2.5\TSP？本文檔共34頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分Mainconstituentsoftheearth'satmosphere本文檔共34頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)本文檔共34頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分 大氣中的主要組成物氮（N2）和氧（O2）對(duì)輻射的吸收主要位于紫外波段，由于大氣上層臭氧的存在，而臭氧對(duì)小于0.3微米的電磁波具有極強(qiáng)的吸收能力，所以到達(dá)地面的太陽短波輻射中，已不存在小于0.3微米的短波輻射了，因此氧（O2），氮（N2）的吸收作用也就不重要了。

從可見光到紅外到微波波段，起主要作用的是大氣中的一些少量的多變的氣體，它們是臭氧（O3），水汽（H2O），二氧化碳（CO2），甲烷（CH4），氮氨化物（N2O），一氧化碳（CO）等，（以60GHZ為中心的微波氧（O2）吸收帶除外）。

大氣吸收 本文檔共34頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分

水汽（H2O）是大氣中的重要吸收成分，水汽是一個(gè)不對(duì)稱的陀螺分子形狀。由于正、負(fù)離子的重心不重合，所以水分子是一個(gè)極性分子，具有很強(qiáng)的電偶極矩;

水汽的最強(qiáng)和最寬的振轉(zhuǎn)吸收帶為以6.3微米為中心的吸收帶，其次還有兩個(gè)分別以2.74微米和2.66微米為中心的吸收帶，此處，在近紅區(qū)還有很多的吸收帶，1.4、0.94等。水汽的吸收0.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0本文檔共34頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分 它在紅外區(qū)的吸收為15微米為中心，范圍為13.5—16.5微米的強(qiáng)吸收帶。 其二，為以4.3微米為中心的吸收帶； 除此之外還有中心在10.4微米,9.4微米,5.2微米,4.8微米,2.7微米,2.0微米,1.6微米及1.4微米的弱吸收帶都比窄，寬度約為0.1微米量級(jí)，所以一般可以不予考慮。

二氧化碳的吸收本文檔共34頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分 臭氧對(duì)紫外光有強(qiáng)烈的吸收作用致使波長短于0.3微米的太陽輻射無法到達(dá)地面，在0.6微米附近有一個(gè)弱吸收帶；

在紅外區(qū)，以9.6微米為中心有一個(gè)較強(qiáng)的吸收帶，其次在4.75微米有一個(gè)較顯著的吸收帶，在14微米附近的吸收帶與CO2的強(qiáng)吸收帶重迭。

臭氧吸收本文檔共34頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣吸收 本文檔共34頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣吸收 本文檔共34頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分

經(jīng)過大氣層的太陽輻射大氣吸收 本文檔共34頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)散射本文檔共34頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)尺度參數(shù)a<0.6,小分子散射(Rayleigh散射)400>a>0.6,大分子散射(Mie散射)a>400,折射和反射散射本文檔共34頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分n=折射指數(shù)N=單位體積內(nèi)的粒子個(gè)數(shù)瑞利散射本文檔共34頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分米散射1908年，G.Mie對(duì)電磁波通過球開粒子的麥克斯韋方程組求解，得出球形粒子散射與吸收的表達(dá)式。（推導(dǎo)從略）本文檔共34頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)實(shí)際的大氣透過率受散射與吸收影響。本文檔共34頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)建模本文檔共34頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分因此，考慮散射源函數(shù)后，輻射傳輸方程可以展開為：回憶平面平行介質(zhì)中的傳輸方程為：本文檔共34頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)建模本文檔共34頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)建模Absorbingground大氣的等效反射：本文檔共34頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)建模EiEt大氣的透射：本文檔共34頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期六\1點(diǎn)9分大氣效應(yīng)建模地表的反射：