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研制了一套通用大气辐射传输软件(Combined Atmospheric RadiativeTransfer,缩写CART)。它是基于我国大气模式的采用独特算法的大气辐射传输软件,可用来较快速地计算大气光谱透过率、大气热辐射、大气散射辐射和太阳直接辐照度,波段范围可见光到远红外(1-25000cm-1,或0.4-10000μm),光谱分辨率为1cm-1。本论文的主要工作如下:
1.完成了精确的逐线积分模式(LBLRTM)从工作站LINUX系统到PC机Windows系统的移植,移植后的程序被多家单位使用;
2.利用较新的HITRAN2004分子谱线参数数据库,采用非线性拟合LBLRTM计算结果的方法,建立了基于我国典型地区大气模式的中分辨率大气分子吸收快速计算模式。计算精度较高、速度较快。与LBLRTM计算结果的标准偏差小于3％,计算效率提高了两百多倍;
3.建立了根据实测地面大气参数、气溶胶尺度谱分布和气溶胶高度分布计算气溶胶消光的气溶胶衰减计算模式;
4.提出了采用分段拟合DISORT计算结果的方法建立多次散射快速计算模式,计算精度(均方根误差)可以达到2%以内,计算速度可以提高两百多倍;并建立了一个单次散射的辐射传输计算模式;
5.建立了热辐射、太阳直接辐照度的计算模式;
6.建立了一个可见光到远红外波段的水云和5种形状卷云的辐射传输快速计算模式;
7.完成了通用辐射大气辐射传输计算软件的全部编写工作;
8.利用傅里叶光谱辐射计FTIR实际测量的水平大气透过率和大气背景辐射结果验证CART软件计算红外水平大气透过率和大气热辐射的可靠性;利用太阳辐射计PGS100和DTF观测的大气透过率验证CART软件计算斜程大气透过率的可靠性及新增加气溶胶模式的可靠性和优越性;利用AIRS卫星上观测的红外亮温光谱验证CART软件计算晴天和有云条件下红外大气热辐射的可靠性;利用AVIRIS观测的大气向上的辐射亮度验证CART软件计算可见光散射辐射的可靠性;
9.介绍CART软件的应用,并利用建立的CART软件,完成了大气透过率特性和大气辐射特性的分析,得到了一些有参考价值的结果;
10.运用VC++语言,编写了友好的可视化界面,使软件运用起来更方便、直观。
所开发的模式及软件、研究成果在大气遥感、目标辐射测量、红外工程的设计与性能评估、气候模式研究等方面有广泛的应用价值,目前已经在几个项目中得到实际应用。