论文部分内容阅读
利用大气辐射传输模式计算了红外窗区以及气体分子吸收带处的大气顶背景辐射及整层大气透过率，重点分析了不同大气模式、光谱分辨率等因素对辐射传输计算的影响，为大气遥感、气体浓度监测和反演等光电工程应用中的探测器波段选择选型、性能优化设计等方面提供参考依据，论文主要工作如下: 1.计算了3-5μm红外波段大气顶亮温，选取不同的光谱响应函数进行卷积模拟不同仪器观测光谱亮温，结果表明高分辨率光谱测量时不同响应函数之间差别明显。在使用三角函数进行卷积时，高光谱分辨率更能够分辨出精细的谱线结构，分辨率越高谱线特征越明显。分析了不同分辨率对于气体浓度变化的灵敏度，光谱分辨率越高对气体浓度的变化越灵敏，对于大气吸收气体浓度变化的遥感监测越有利。 2.针对中红外大气吸收波段使用辐射传输模式MODTRAN5模拟计算了不同光谱分辨率大气项背景辐亮度的差异。结果表明:4.3μm波段，不同光谱分辨率相对误差最大可超过10％，其中0.1cm-1光谱分辨率的计算结果与精确的逐线积分法最为接近;3.2μm与2.7μm波段不同光谱分辨率的计算结果误差较小，其中2.7μm波段最大误差小于5％。进一步将MODTRAN4和MODTRAN5的1cm-1、5cm-1光谱分辨率计算结果与逐线积分模式LBLRTM相比较，表明使用MODTRAN5的低光谱分辨率计算4.3μm波段的辐亮度可能产生较大误差。 3.使用MODTRAN5分别计算了0.1、1、5cm-1三种光谱分辨率2-12μm红外波段大气背景辐亮度和整层大气透过率，并分析其差异。进一步计算了2-5μm以及8-12μm红外窗区热辐射及整层大气透过率，并与逐线积分模式LBLRTM计算结果进行比较。 4.计算了4.3μm(2200-2400cm-1)吸收带权重函数，分析了吸收带中心与翼区不同波数对于高度的敏感性，分析了通道宽度对权重函数的影响;计算了六种大气模式下二氧化碳权重函数，分析了季节和纬度分布对二氧化碳吸收带辐射特性的影响，并讨论了同一大气模式下二氧化碳浓度变化对大气层顶光谱辐射的影响;最后讨论了大气温度、水汽及臭氧可能造成的干扰，分析了适合的探测与监测的卫星通道。