各种大气辐射传输模型的主要区别-计算流体动力学分析-清华大学出版社

4.1 各种大气辐射传输模型的共同特点 6S、LOWTRAN，MODTRAN 和 FASCODE 是根据不同应用目的而开发的宽带、窄带和逐线计算的 大气辐射传输模型及其相应的应用软件，都是用 Fortran 语言编写的。这几个大气辐射传输模型具有如下共 同特点：它们以大气条件和地表条件作为输入参数，以表观反射率为输出结果，都涉及了复杂大气条件下 多种辐射传输量的计算。 这些大气模型可以根据理论计算或实测资料，在这些传输模型实用程序中包括了具有代表性的大气和 气溶胶的模式（如大气模式有 6 种：热带大气、中纬度夏季大气、中纬度冬季大气、亚北极区夏季大气、 亚北极区冬季大气、美国标准大气），这些复杂的天气环境使它们具有更广泛的应用。而且，还可以由用户 自定义模型大气，使模型在用户指定环境下模拟和使用显得特别灵活。此外，还包括了水平、垂直、倾斜 向上和向下传输等各种复杂的几何关系，在计算大气倾斜路径及沿着传输路径衰减量时，都考虑了大气折 射和地球的曲率。 提供大量的参数文件查找表 (Look up table) ,查找表把全球气溶胶划分为若干类型，每种类型的大气参 数由观测者获得。这些辐射传输模型都利用了 HITRAN数据库中的基本分子常数。 在计算地表反射率时，为了描述地表的均一性和朗伯状态，都引入了点扩散函数（PSF）与典型的双 向反射率分布函数（BRDF）模型。 主要输入参数也相同，有几何条件、大气模式、气溶胶模式、地面能见度、目标高度、BRDF模型和 计算波长位置等。 4.2 各种大气辐射传输模型的主要区别 MODTRAN把 LOWTRAN 20 cm-1 (FWHM)的光谱分辨率和在 5 cm-1光谱间隔上做分子吸收计算改进 为 2 cm-1的光谱分辨率和在l cm-1光谱间隔上做分子吸收计算。在计算分子透过率方法上，LOWTRAN 采 用单参数带模式，MODTRAN 采用的带模式使用 3 个与温度相关参数：吸收系数、线密度参数和平均线 宽，使之更精确地服从分子跃迁的温度和压力关系(能级粒子数和 Voigt线形)，而且可以计算热红外的辐射 亮度、辐照度等。 它们在不同的波谱范围内使用，LOWTRAN 和 MODTRAN 可以在非常宽的波谱范围内使用，也可以 对雨、云处理；而 6S 仅对太阳辐射中的紫外、可见光与近红外波段有效，对中远红外以外的波段无法处 理，也没有考虑雨、云的情况；LOWTRAN 和 MODTRAN 能够处理朗伯体和均匀表面，而 6S 还可以处理 均一非朗伯地表和不均匀地表的情形。 这些辐射传输模型都利用了HITRAN数据库中的基本分子常数，然而，它们采取了各不相同的处置方 法把这些常数换算成透过率和辐射度，使得这些辐射传输模型具有不同的精度与速度。从精度上说， FASCODE最好，6S 比MODTRAN 稍微差些，LOWTRAN最差。从速度上说，6S 比MODTRAN与 LOWTRAN快的多。 从应用范围上说，6S仅在辐射信号传输中应用，而MODTRAN等在辐射能量传输和辐射信号传输中均 可应用，但在国内遥感研究机构多数采用6S模型；FASCODE多用于激光大气传输中。 389