基于地基变视场太阳光度计的卷云参数研究
发布时间：2022-01-20 11:32
单视场光度计既可以用于测量大气气溶胶粒子特性,部分波段还可用于反演大气降水量、吸收气体含量和云的光学参数等。单视场光度计被各个国家用于大气观测网对气溶胶粒子特性和降水量的测量,在环境监测和光电工程应用以及卫星遥感反演校正等方面具有重要的意义。通过天文粗跟踪算法与四象限精跟踪相结合,单视场光度计可测量太阳路径上无云时气溶胶粒子的光学性质。鉴于太阳测量路径上常常会有薄云存在（如薄卷云）,而有不均匀云时,四象限精跟踪容易受到干扰,对精确测量气溶胶粒子的光学特性产生影响。通过比较气溶胶粒子、水云和卷云三种不同大气介质的散射相函数,发现卷云相函数在前向0°附近呈现极大的峰值。在前向5°小角度内,卷云的散射辐射强度比气溶胶粒子和水云的散射强度变化剧烈,为此设计一种基于图像跟踪的变视场光度计,能够全天候准确测量0.8°、2°和5°视场下的太阳辐射,通过比较不同视场的太阳辐射比值,区分气溶胶粒子、水云和卷云。同时,比较三种介质前向不同小角度内的散射辐射,为地基探测气溶胶与卷云的光学特性提供参考。本文主要的工作如下:1)计算了 0.4～2.5μm光谱区间在卷云大气下的太阳透射辐射,研究卷云大气下太阳透射...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１机载观测的卷云冰晶参数随温度的变化（Ｙａｎｇ等２００１）??下图１．２给出卷云粒子形态大小与高度和相对湿度的关系
（ＨＩＳ）、全天空成像仪、太阳辐射计等仪器。为研究卷云特性，国内研究人员设??计了一种卷云探测仪，如图丨．３所示。仪器设计时，考虑从探测云光学厚度和云??高以及退偏性等参数识别卷云。图１．４所示给出了常用的地基偏振激光雷达，探??测后向散射的特性，区分卷云与水云。目前来说，地基激光雷达被认为可以较精??确提取卷云的有关特性参数（如云高、消光系数等），长期用于实验测量，取得??一定成果。国外如美国组织了几次大型的卷云观测试验：通过地面仪器探测和飞??机直接测量以及卫星遥感对卷云进行了较为全面的观测，主要探测得到卷云的微??物理特性以及光学性质，观测和研究其形成及其变化对大气的影响等［３７］。??图１．３上海技术物理所的卷云探测仪??１０??
应用于云问题的求解。累加法也是计算多次散射的有效工具，在实际应用范围??较广。??该方法基于多层介质的透射和反射原理：如下图２．２所示，给出大气的反射??函数Ｒ与透射函数Ｔ，那么两层大气的总反射和透射函数可以求得。分析两层??大气之间的反射与散射，总透射和反射函数也可以表示为等比例求和表达式。公??式简单，但需要对相函数积分，涉及多重积分运算，比较复杂。累加法通常从一??个薄层开始，用加倍公式计算均匀层的特性，再用累加公式计算非均匀层介质的??特性。累加法可以应用于偏振光求解，通过将光束强度用斯托克斯参数表征，而??相函数用相矩阵来代替。??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度太阳跟踪传感器研究[J]. 兰建军,李春来,冯国亮. 仪表技术与传感器. 2017(12)
[2]基于近前向光散射法的气溶胶浓度测量[J]. 马英,王龙江,俞杰,王坤俊,尹王保,董磊. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[3]整层大气连续透过率的测量与标定方法[J]. 黄晟,靖旭,谭逢富,何枫,张巳龙,程知,侯再红. 中国激光. 2017(07)
[4]大气颗粒物近前向光散射特性研究[J]. 吴金雷,张金碧,张莉,丁蕾,郑海洋,王颖萍,方黎. 光学学报. 2016(05)
[5]扩展多波长偏振测量的太阳—天空辐射计观测网[J]. 李正强,李东辉,李凯涛,许华,陈兴峰,陈澄,谢一凇,李莉,李雷,李伟,吕阳,伽丽丽,张莹,顾行发. 遥感学报. 2015(03)
[6]基于六角形和球形冰晶模型的卷云辐射特征研究[J]. 胡斯勒图,包玉海,许健,青松,包钢. 光谱学与光谱分析. 2015(05)
[7]中国3个AERONET站点气溶胶大小的识别及特征分析[J]. 王宏斌,张志薇,张镭,吴泓,周林义,祖繁. 中国环境科学. 2015(04)
[8]具有变视场性能的中红外光谱系统设计与研究[J]. 白瑜,邢廷文,蒋亚东,冯成. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[9]非球形粒子光散射计算研究的进展综述[J]. 许丽生,陈洪滨,丁继烈,夏志业. 地球科学进展. 2014(08)
[10]大视场四象限探测光学系统设计[J]. 薛珮瑶,吴耀,冯茜,李川. 中国光学. 2014(03)
硕士论文
[1]太阳辐射计视场角有限步长扫描定标方法研究[D]. 杨久春.合肥工业大学 2017
[2]联合地基遥感云微物理参数的研究[D]. 黄佳欢.南京信息工程大学 2016
[3]基于CCD的MTF系统自动调焦系统开发及误差分析[D]. 陈珊珊.复旦大学 2011
[4]基于光度计沙尘监测系统研制及云对AOD反演影响分析[D]. 许丹.南京信息工程大学 2008
[5]我国多站点主要水溶性气溶胶的空间分布和时间变化特征[D]. 栾玉荣.中国气象科学研究院 2008
[6]光学系统MTF快速测量仪的研究[D]. 叶春芳.浙江大学 2006
本文编号：3598747
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１机载观测的卷云冰晶参数随温度的变化（Ｙａｎｇ等２００１）??下图１．２给出卷云粒子形态大小与高度和相对湿度的关系
（ＨＩＳ）、全天空成像仪、太阳辐射计等仪器。为研究卷云特性，国内研究人员设??计了一种卷云探测仪，如图丨．３所示。仪器设计时，考虑从探测云光学厚度和云??高以及退偏性等参数识别卷云。图１．４所示给出了常用的地基偏振激光雷达，探??测后向散射的特性，区分卷云与水云。目前来说，地基激光雷达被认为可以较精??确提取卷云的有关特性参数（如云高、消光系数等），长期用于实验测量，取得??一定成果。国外如美国组织了几次大型的卷云观测试验：通过地面仪器探测和飞??机直接测量以及卫星遥感对卷云进行了较为全面的观测，主要探测得到卷云的微??物理特性以及光学性质，观测和研究其形成及其变化对大气的影响等［３７］。??图１．３上海技术物理所的卷云探测仪??１０??
应用于云问题的求解。累加法也是计算多次散射的有效工具，在实际应用范围??较广。??该方法基于多层介质的透射和反射原理：如下图２．２所示，给出大气的反射??函数Ｒ与透射函数Ｔ，那么两层大气的总反射和透射函数可以求得。分析两层??大气之间的反射与散射，总透射和反射函数也可以表示为等比例求和表达式。公??式简单，但需要对相函数积分，涉及多重积分运算，比较复杂。累加法通常从一??个薄层开始，用加倍公式计算均匀层的特性，再用累加公式计算非均匀层介质的??特性。累加法可以应用于偏振光求解，通过将光束强度用斯托克斯参数表征，而??相函数用相矩阵来代替。??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度太阳跟踪传感器研究[J]. 兰建军,李春来,冯国亮. 仪表技术与传感器. 2017(12)
[2]基于近前向光散射法的气溶胶浓度测量[J]. 马英,王龙江,俞杰,王坤俊,尹王保,董磊. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[3]整层大气连续透过率的测量与标定方法[J]. 黄晟,靖旭,谭逢富,何枫,张巳龙,程知,侯再红. 中国激光. 2017(07)
[4]大气颗粒物近前向光散射特性研究[J]. 吴金雷,张金碧,张莉,丁蕾,郑海洋,王颖萍,方黎. 光学学报. 2016(05)
[5]扩展多波长偏振测量的太阳—天空辐射计观测网[J]. 李正强,李东辉,李凯涛,许华,陈兴峰,陈澄,谢一凇,李莉,李雷,李伟,吕阳,伽丽丽,张莹,顾行发. 遥感学报. 2015(03)
[6]基于六角形和球形冰晶模型的卷云辐射特征研究[J]. 胡斯勒图,包玉海,许健,青松,包钢. 光谱学与光谱分析. 2015(05)
[7]中国3个AERONET站点气溶胶大小的识别及特征分析[J]. 王宏斌,张志薇,张镭,吴泓,周林义,祖繁. 中国环境科学. 2015(04)
[8]具有变视场性能的中红外光谱系统设计与研究[J]. 白瑜,邢廷文,蒋亚东,冯成. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[9]非球形粒子光散射计算研究的进展综述[J]. 许丽生,陈洪滨,丁继烈,夏志业. 地球科学进展. 2014(08)
[10]大视场四象限探测光学系统设计[J]. 薛珮瑶,吴耀,冯茜,李川. 中国光学. 2014(03)
硕士论文
[1]太阳辐射计视场角有限步长扫描定标方法研究[D]. 杨久春.合肥工业大学 2017
[2]联合地基遥感云微物理参数的研究[D]. 黄佳欢.南京信息工程大学 2016
[3]基于CCD的MTF系统自动调焦系统开发及误差分析[D]. 陈珊珊.复旦大学 2011
[4]基于光度计沙尘监测系统研制及云对AOD反演影响分析[D]. 许丹.南京信息工程大学 2008
[5]我国多站点主要水溶性气溶胶的空间分布和时间变化特征[D]. 栾玉荣.中国气象科学研究院 2008
[6]光学系统MTF快速测量仪的研究[D]. 叶春芳.浙江大学 2006
本文编号：3598747
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