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大气中的辐射传输及应用

作　者: 邱荣
导　师: 吴健
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 大气辐射背景亮度离散坐标法大气气溶胶
分类号: P401
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 611次
引　用: 5次
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内容摘要

本文综述了辐射在大气中传输的基本过,求解了基于输运理论建立起来的辐射传输方程,根据求解分层介质辐射传输方程所用到的离散坐标法,研究了辐射与大气中的分子、气溶胶以及地面的相互作用的过程。本文大致可分为下面几部分:(1)介绍了与大气热辐射有关的辐射度学的基本概念和地球大气的基本知识,及辐射与大气相互作用的基本理论;(2)大气分子和气溶胶对辐射吸收和散射衰减、地面对辐射的反射等;(3)简要叙述了基于输运理论建立辐射传输方程的过程以及求解辐射传输方程的一些近似方法;(4)重点介绍了求解多层介质辐射传输方程的离散坐标法;(5)就求解离散坐标法所用到的光学厚度、相函数和单次散射反照率等参数的来源及其计算方法进行了介绍。(6)结合国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合资助项目“天空背景辐射特性建模”,计算了在一定的天气环境(能见度、相对湿度、风速)及地表情况(地表反射率)和云的状况(类型、高度、宽度)、在给定时间(年、月、日、时、分)、地球表面上的给定位置(经度、纬度)观察天空的某个方向(天顶角、方位角)上的光谱辐射亮度I ,得到了比较理想的结果。和小组其他成员合作开发了计算天空背景光谱亮度的软件,该软件有着比较理想的计算结果和使用方便的人机交互界面。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的工作和目的  11-13
第二章辐射度学和辐射传输的基本知识  13-29
  2.1 辐射度学基本概念  13-14
  2.2 热辐射的基本规律  14-15
    2.2.1 基尔霍夫定律  14-15
    2.2.2 普朗克辐射定律  15
  2.3 地球大气的成分和结构  15-18
    2.3.1 地球大气的概况  15-16
    2.3.2 大气模式  16-18
      2.3.2.1 国外的大气模式  16-17
      2.3.2.2 我国制订地大气模式  17-18
  2.4 大气顶部的太阳辐射谱  18
  2.5 大气对辐射的吸收  18-24
    2.5.1 大气分子对辐射的吸收衰减  19-24
      2.5.1.1 吸收谱线的展宽  19-20
      2.5.1.2 吸收的一般方程  20-21
      2.5.1.3 单谱线吸收  21-23
      2.5.1.4 波带模型  23-24
  2.6 大气对辐射的散射  24-27
    2.6.1 散射理论和辐射在大气中的散射衰减  24-27
      2.6.1.1 瑞利散射  24-25
      2.6.1.2 MIE 散射  25-27
  2.7 大气的辐射特性  27
  2.8 地球表面的光辐射和反射特性  27-29
第三章平面平行大气的辐射传输方程及其近似解法  29-38
  3.1 辐射在平行平面大气中传输的方程  29-31
  3.2 辐射传输的近似处理  31-35
    3.2.1 单次散射和散射近似处理的次数  31-32
    3.2.2 二流近似  32-35
  3.3 参数辐射传输模式  35-38
第四章多层介质的离散坐标法  38-48
  4.1 基本方程  38-40
  4.2 离散坐标近似——矩阵形式  40-43
    4.2.1 矩阵方程的建立  40-41
    4.2.2 方程的通解  41
    4.2.3 方程的特解  41-43
    4.2.4 一般解  43
  4.3 边界条件  43-45
  4.4 任意角度的强度分布  45-48
第五章综合计算及结果分析  48-59
  5.1 目的和计算中需要的数据  48-49
  5.2 每一层的光学厚度  49-56
    5.2.1 大气分子吸收光学厚度  49-54
      5.2.1.1 大气中的吸收气体  49
      5.2.1.2 HITRAN 数据库  49-51
      5.2.1.3 HITRAN－PC3.0 软件  51-54
    5.2.2 分子散射光学厚度  54
    5.2.3 大气气溶胶光学参数  54-56
  5.3 结果分析  56-59
结束语  59-60
附录  60-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
作者简历及攻读硕士研究生期间发表的论文情况  68

大气中的辐射传输及应用

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