ZibordiG和VossKJ[3]早在1989年就对天空辐射的进行了计算和测量,但是其给出的天空辐射计算模型并不完整。苏毅,万敏,胡晓阳[4]等人根据ZibordiG和VossKJ所给出的天空光谱辐射亮度计算模型进行修正后得到天空光谱辐射亮度为其中Eout是计入日地距离修正后的地球外太阳辐照度;s和a分别为大气散射和吸收成分的总光学厚度;s为大气的散射传输系数;为波长;ms为大气光学质量;s为太阳天顶角。79974

由于云本身的散射辐射特性,对于大气辐射的计算就会变得不同。来自由球形水滴组成的云的红外辐射散射值已经由Mie散射理论算出,对于波长范围从2。5~6m和大角度的散射,有效的反射率取决于水滴的单一散射,而不是水滴的多重散射。在60度的角度散射下,在这些条件下的有效漫反射率在波长为2。7m下大约为0。02,在波长为4。3m下大约为0。15[5]。在类似的考虑有云对目标的检测影响时,曹炳文[6]等人做了类似的研究,利用SBDART大气辐射传输模式计算了热带大气、中纬度大气(冬、夏)和副极地大气(冬、夏)5类典型大气状态下的3个大气窗口波段范围内的大气透过率。在他们的研究结果中可以了解到云对于红外辐射的吸收很强,尤其是积雨云、浓积云、红外辐射在其中传播将很快被红外吸收;其次是层状云和晴天积云,最后是卷云。

范伟[7]等人对于大气辐射特征对目标检测的影响,利用辐射传输计算软件MODTRAN计算了目标背景亮度、对比度以及透过率的典型光谱特征,并进行光谱特征分析。在有云情况下,王毅[1]等人从辐射理论出发,采用平面平行云的假定和Lund的无云视线概率模型,由分析可知,对于云层较厚的低云和部分中云,其存在阻挡了视线路径上的光传输,并且由于云自身的红外辐射而影响了天空背景亮度,从而造成了识别目标的困难。论文网

赵燕杰[8]等人采用离散纵标法耦合大气分子吸收,模拟计算了卷云大气的反射特性。得出结论:在2。7m的水汽强吸收带上,卷云的出现明显增强了该波段的大气背景辐射,反射率随光学厚度和云高增大而增大。

虽然粒子尺寸影响较小,但是在一些情况下也要考虑,在大部分研究中卷云的冰晶用球形来代替,其实是有出入的。早在1972年,Liou[9]等假设冰晶为圆柱体,计算了特定的电磁波波长和入射角度的冰晶粒子的散射相函数,1991年实施的ICE国际卷云实验项目证实冰晶的形状为近似六角形。Mack[9]等人利用几何光学(GOM)计算了六角形体和其他形状的单个大冰晶粒子的光散射相函数。李娟[10]等人利用SBDART辐射模式,LibRadtran程序包模拟分析了卷云内冰晶性质如有效半径、冰晶含量及形状变化时,卷云反照率的变化,通过分析总的来说,不论是有何种冰晶构成的卷云,随着卷云内冰晶含量增大,有效半径减少,卷云的反照率增大。

同样,大气中的气溶胶粒子也会对大气辐射产生一定影响,雾、烟、霾、轻雾(霭)、微尘和烟雾等,都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。刘丹丹[11]等人利用MODTRAN5。0分析了2~12m波段五种类型的边界层气溶胶对整层大气透过率的影响及背景对流层气溶胶对高空传输背景下透过率的影响。结果表明:对于2~12m波段的整层大气,气溶胶在某些波段对大气透过率的影响较大,尤其在2。0~2。5m及3。5~4。0m波段,大气能见度越低,气溶胶对大气透过率贡献越大。

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