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短波辐照度中云空间结构的光谱特征
摘要： 我们发现云的空间结构在短波辐照度场中表现为光谱特征——具体体现在可见光和近紫外波长范围内的透射率及净水平光子传输上。本文通过结合野外观测云图像的辐射传输计算证实了这一现象，并表明此类三维效应可能出现在最大达60公里的尺度上。即使采用20公里相对粗糙的空间分辨率，忽略净水平光子传输仍会导致±12-19%量级的透射率偏差；而1公里分辨率下的偏差更超过±50%。这对空间辐射能量收支估算构成挑战，因为任意像素的偏差都与其空间环境存在非线性关联。解决问题的关键可能在于光谱维度——我们发现净水平光子传输量（H）与其光谱依赖性（斜率）之间存在稳健相关性。该特性具有尺度不变性且适用于整个区域的所有像素群体。尽管存在高度空间非均匀性，这一发现最初令人惊讶，但似乎对任何云场都成立。我们证明该现象的物理机制源于分子散射与云非均匀性的共同作用。基于此，我们通过单一参数??开发了简易参数化方案，该参数量化了空间异质性的特征光谱特征。在后续论文中，我们将展示其伴随的光谱辐射扰动现象，这些扰动可通过多光谱成像仪检测，并有望在未来转化为云辐射效应估算的偏差修正依据。
关键词： 云空间结构、分子散射、短波辐照度、光谱特征、辐射传输、云辐射效应、水平光子传输
更新于2025-09-04 15:30:14
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模拟亚毫米波段大气光谱以表征潜在的地面遥感观测
摘要： 亚毫米波段是地球大气电磁频谱中研究较少的区域。此前由于该波长范围内旋转水汽谱线普遍存在导致较高不透明度，加上技术手段的局限，从地基遥感角度推进缓慢；但天文学领域新兴的超导探测器技术为运用新仪器方法解决关键大气科学难题提供了可能。本研究聚焦极地地区开展选址调查，通过模拟六个站点在年均、夏季、冬季、昼间、夜间及低湿度条件下30毫米（10吉赫）至150微米（2000吉赫）的下行（天顶角=0°）晴空亚毫米波谱，评估理论可行性。综合探空仪数据、气象再分析资料和大气化学模型数据构建温度、气压及28种大气气体的垂直廓线，探究模拟光谱对水汽连续体模型和光谱线数据库选择的敏感性。针对大气痕量组分次溴酸（HOBr）、溴化氢（HBr）、过羟基自由基（HO2）和一氧化二氮（N2O），识别出导致亮温变化最显著的发射谱线。测定所有案例的信号强度、中心频率、带宽、预估最小积分时间及最大接收机噪声温度。HOBr、HBr和HO2产生的亮温峰值在毫开尔文至微开尔文范围，而N2O峰值处于开尔文范围。研究表明这四种组分的最佳亚毫米波遥感谱线随位置和场景显著变化，强化了未来研发宽波段测量高光谱仪器的必要性。本文提出的技术框架可拓展应用于其他目标组分，并用于模拟反演过程及指导未来亚毫米波仪器设计。
关键词： 遥感、大气光谱、辐射传输、亚毫米波、极地地区
更新于2025-09-04 15:30:14
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分散油污染海水中光的穿透：辐射传输模型模拟结果
摘要： 海水中下行光照受天然海水成分及某些局部、暂时性存在的外源物质影响。本研究聚焦于溢油事故或密集航运、石油开采运输后可能出现在海水中的分散油滴。我们采用基于蒙特卡罗代码改进的辐射传输模型，评估分散油滴对下行辐照度及真光层深度的潜在影响程度。该模型通过波罗的海南部天然（未污染）海水的原位测量数据进行验证，不确定度低于5%?；诿资侠砺奂扑懔薖etrobaltic原油分散液的光学特性并纳入辐射传输模型。研究发现：分散油滴引起的下行光照变化取决于油滴浓度、粒径分布及穿透深度（即海面下油滴出现的垂直范围）等因素。当亚微米级Petrobaltic油滴以仅10ppb浓度穿透5米深度时，可使真光层深度产生5.5%的可检测降幅；而微米级油滴需10倍浓度才能达到类似效果。本辐射传输模型提供了单独分析各因素影响的数据依据，有助于理解分散油对海水可见光穿透深度的影响机制。
关键词： 辐射传输、液滴尺寸分布、分散油、石油污染、下行辐照度
更新于2025-09-04 15:30:14