卷云的辐射传输与散射特性研究

论文摘要

论文主要研究了卷云中冰晶粒子以及卷云层的辐射传输与散射特性。利用Van de Hulst近似理论和多项式近似方法给出了冰晶粒子单次散射的参数的计算形式;利用Yang等计算的几种冰晶粒子的散射特性数据库和Jeffrey R. Key等给出的中纬度卷云中冰晶粒子的尺度参数范围,假定卷云层中冰晶粒子谱分布符合标准的伽玛分布,数值研究了卷云的平均单次散射特性。详细分析了卷云的平均吸收效率因子、消光效率因子、单次反照率、不对称因子、散射相函数随有效尺度以及波长的变化关系。运用Modtran计算了有卷云及无云情况下太阳辐照度、透过率以及卷云对背景辐射的影响,初步分析了卷云的传输特性。最后基于实验对激光雷达的大气探测数据结合大气探测雷达测量系统,研制了运用Fernald积分法对大气激光雷达探测数据进行处理和分析的软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究发展动态
• 1.2.1 卷云散射特性的计算
• 1.2.2 卷云性质的测量和遥感研究
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 卷云的微观特性
• 2.1 云层的分类
• 2.2 卷云的分类
• 2.3 卷云的微观特性
• 2.3.1 冰晶粒子的形状
• 2.3.2 冰晶粒子的尺寸分布
• 2.3.3 冰晶粒子尺寸的表示
• 2.4 冰的复折射率
• 2.5 非球形粒子散射理论
• 2.6 本章小结
• 第三章 卷云的单次散射特性分析
• 3.1 单个冰晶粒子的光散射特性分析
• 3.1.1 冰晶粒子单次散射特性随有效尺度的变化分析
• 3.1.2 冰晶粒子单次散射特性随波长的变化分析
• 3.2 卷云层的单次散射特性分析
• 3.2.1 冰晶粒子有效尺度对卷云层单次散射特性的影响分析
• 3.2.2 卷云单次散射特性随波长的变化分析
• 3.3 相函数
• 3.3.1 单个冰晶粒子的相函数
• 3.3.2 卷云的平均相函数
• 3.4 本章小结
• 第四章 卷云的传输特性
• 4.1 Modtran 简介
• 4.2 太阳的天顶角和方位角
• 4.2.1 MODO 简介
• 4.2.2 太阳天顶角和方位角的计算
• 4.3 透过率的计算
• 4.4 太阳辐照度
• 4.4.1 辐射度学的基本概念
• 4.4.2 辐照度的计算
• 4.5 复杂背景的辐射散射计算
• 4.6 本章小结
• 第五章 大气探测激光雷达
• 5.1 典型的大气探测激光雷达
• 5.2 激光雷达大气遥感的进展
• 5.3 米散射激光雷达
• 5.3.1 米散射激光雷达基本结构
• 5.3.2 米散射理论
• 5.3.3 米散射雷达方程
• 5.3.4 米散射激光雷达方程反演方法
• 5.4 激光雷达数据处理软件
• 5.4.1 软件流程图与处理数据格式
• 5.4.2 数据处理软件界面与简要使用介绍
• 5.4.3 数据处理结果对比分析
• 5.5 激光雷达测量大气后向散射轮廓
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间科研情况