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大气遥感探测技术随着科技的发展日益成熟,针对遥感探测的用途和要求也越来越高,科学工作者提出了临边观测方式。它是一种新型大气遥感探测方式,不仅具有高的空间覆盖性,还具备高垂直分辨率的特点。由于光谱范围、观测几何以及大气条件的差异,导致接受到的光谱辐射信号表现出不同的变化,因此,临边大气辐射传输对于反演大气温度、密度以及痕量气体浓度随高度的变化等具有重要的意义。随着临边观测能力的不断发展,建立适用于临边观测方式的大气辐射传输模型成为了科学研究的热点问题。虽然目前国内外已经建立了不同的临边大气辐射传输模型,但是依然存在各种不足,例如计算速度慢、计算精度不够高、计算光谱范围窄、不包含大气多次散射等。为解决以上模式存在的问题,实现宽光谱临边大气辐射传输快速计算的目的,本文基于CART中拟合的大气谱线参数数据库和球面大气模式,初步建立了临边大气辐射传输模型。本文主要工作内容与创新点:(1)基于MIPAS卫星实测数据和SCITRAN临边大气辐射传输模式,对MODTRAN模型中的中高层大气临边辐射传输计算精度做了评估,结果表明MODTRAN5计算的中高层临边大气背景辐射与MIPAS观测的、SCITRAN模拟的变化趋势一致,计算速度比SCIATRAN更快、光谱范围更宽;同时发现,MODTRAN4计算的可见光波段临边辐射强度有很大误差,MODTRAN5仅在观测高度、观测天顶角、观测距离这种几何配置下计算的斜程大气透过率是错误的,可用于临边大气背景和透过率的模拟计算。这些结果对于使用MODTRAN来计算临近空间大气背景辐射特性的工程应用具有重要的参考价值和借鉴意义。(2)采用SCIATRAN和MODTRAN5大气辐射传输软件,模拟了光电工程上关心的几个波段的临边大气透过率和背景辐射,研究了临边观测方式下大气透过率和大气背景辐射随各种空间几何参数的变化,获取临边大气透过率和背景辐射随空间几何的变化规律。(3)在通用大气辐射传输软件CART的基础上,充分考虑大气折射的情况下,基于分层球面大气辐射传输模型,建立了计算临边大气分子吸收的临边大气传输模式。(4)建立了卷云大气反射率计算模式,并基于MODIS卫星遥感反演的大气参数廓线,计算了卷云反射特性的空间分布,验证了所构建的卷云反射率计算模型;利用近20年MODIS卷云反射率测量数据,统计分析得到卷云反射率全球的时空分布特征以及季节变化特征,为卷云大气背景辐射计算提供了基础数据。