高层非局地热力平衡大气临边红外辐射计算

发布时间：2020-07-19 23:15

【摘要】：高层大气红外辐射模拟在很多学科都有重要的作用,高层大气由于受到非局地热力平衡(non-Local Thermodynamic Equilibrium, non-LTE)效应的影响,基尔霍夫定律和普朗克黑体辐射定律不再适用,需要建立高层大气红外辐射传递计算模型。采用RFM(Reference Forward Model)模型确定了在主要红外光谱带内LTE(Local Thermodynamic Equilibrium)条件适用于临边辐射的高度范围,研究了大气分子主要光谱带的振动谱带组成,确定了其振动带在不同切线高度下对总辐射的贡献大小。利用SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)的临边探测数据对RFM模型进行验证,并对SABER主要红外通道内分子光谱带的辐射特性进行研究。最后,分析了高层大气环境对3～5μm和8～14μm两个大气红外窗区临边辐射的影响。通过对比non-LTE与LTE模型计算结果获得了LTE模型计算临边辐射的适用高度,结果表明：在白天CO24.3μm光谱带,LTE模型计算的临边辐射在30 km切线高度以上会有较大误差。对于15 μm、9.6μm、10 μm、6.3μm和4.7μm光谱带,不论是白天还是夜间,大约在55 km切线高度以下,采用LTE模型计算的临边辐射都不会产生明显偏差,在C0215μm光谱带甚至能达到80 km左右。SABER观测数据与RFM模拟结果随切线高度的变化曲线能够较好地吻合,RFM的结果能够很好的反映临边辐射亮度随高度的变化趋势,验证了RFM红外辐射计算模型的正确性。昼夜环境在3-5μm窗区的影响非常显著,昼夜辐射亮度相差最大会超过两个数量级,白天的临边辐射亮度在所计算切线高度始终要大于夜间,太阳对大气的辐射增强作用明显。纬度和季节对临边辐射的影响比较复杂,不同切线高度下的影响特性将有所不同。在不同红外窗区,昼夜环境、纬度和季节对临边辐射的影响也会呈现出不同的特性。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P422.61
【图文】：

ｃｍ－２）逡逑图４．１１战０通道ＲＦＭ模拟与ＳＡＢＥＲ观

本文编号：2763102