大气折射对可见光波段辐射传输特性的影响

摘要：

折射是影响辐射传输的重要因素. 为分析大气折射对辐射传输的影响, 基于Monte Carlo方法, 给出了考虑大气折射的矢量辐射传输模型, 实现了均匀气层和耦合面处光子随机运动过程的模拟, 实现了直射光及漫射光Stokes矢量、偏振度和辐射通量等参数的计算. 在考虑和不考虑大气折射两种条件下, 验证了模型的准确性; 在纯瑞利散射条件下,讨论了大气折射对不同方向漫射光Stokes矢量的影响; 在不同太阳天顶角、大气廓线、气溶胶及含云大气条件下, 分析了大气折射对辐射传输过程的影响. 结果表明: 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响主要体现在天顶角70°—110°区间,且随着太阳入射角增大,其影响更为显著;不同大气廓线情形下, 大气折射对Stokes矢量的影响不一致, 其原因是不同大气廓线对应的折射率廓线存在差异. 含云及含气溶胶大气条件下,大气折射对辐射传输的影响变弱,沙尘型及海盐型气溶胶条件下,折射对辐射传输的影响强于可溶型气溶胶情形;不同形状气溶胶条件下,大气折射对辐射传输的影响也存在显著差异;不同云高条件下,大气折射对漫射光Stokes矢量的影响无显著差异,但随着云光学厚度增大,大气折射的影响减弱.

关键词：大气折射、矢量辐射传输、Monte Carlo、Stokes矢量

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分类号：X51;X13

资助基金：国家自然科学基金批准号: 41575025, 41475020, 41475024资助的课题. Project supported by the National Natural Science Foundation of China Grant . 41575025, 41475020, 41475024

在线出版日期：2015-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共19页

页码：84-102