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通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证

戴聪明,  魏合理,  陈秀红

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戴聪明, 魏合理, 陈秀红. 通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1575-1581.
引用本文: 戴聪明, 魏合理, 陈秀红. 通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1575-1581.
shu
Dai Congming, Wei Heli, Chen Xiuhong. Validation of atmospheric scattering radiance caculated by combined atmospheric radiance transfer (CART) code[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(6): 1575-1581.
Citation: Dai Congming, Wei Heli, Chen Xiuhong. Validation of atmospheric scattering radiance caculated by combined atmospheric radiance transfer (CART) code[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(6): 1575-1581.
shu

通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证

  • 1.

    中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室,安徽合肥230031;

  • 2.

    中国科学院大学,北京100049

基金项目: 

国家自然科学基金（61077081）;国家“863”计划

详细信息
    作者简介:

    戴聪明（1987- ），男，博士生，主要从事大气红外辐射传输模式方面的研究。Email：dcm3918@163.com；魏合理（1965- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外辐射大气传输和卷云红外辐射特性等方面的研究。Email：hlwei@aiofm.ac.cn

    戴聪明（1987- ），男，博士生，主要从事大气红外辐射传输模式方面的研究。Email：dcm3918@163.com；魏合理（1965- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外辐射大气传输和卷云红外辐射特性等方面的研究。Email：hlwei@aiofm.ac.cn

  • 中图分类号: P407.6

Validation of atmospheric scattering radiance caculated by combined atmospheric radiance transfer (CART) code

  • 1.

    Key Laboratory of Atmospheric Composition and Optical Radiation,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Hefei 230031,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 为检验通用大气辐射传输软件（CART）计算大气分子、气溶胶散射辐射的计算精度，在大观测天顶角、太阳天顶角、观测与太阳方位角之差、散射相函数不对称因子变化范围内，就CART 软件模拟的单次散射辐射和多次散射辐射，分别与MODTRAN5.0 计算的单次散射辐射和离散坐标辐射传输软件（DISORT）计算的多次散射辐射进行比较分析。结果表明：CART 软件计算的单次散射辐射与MODTRAN5.0 的相对偏差一般小于10%，最大相对偏差为15%；CART 计算的多次散射辐射与精确的DISORT 算法的相对相差小于2.5%。CART 在包括多次散射在内的大气背景辐射计算方面具有较有高的计算精度和效率。
    Abstract: To validate the combined atmospheric radiative transfer model(CART) code on calculating the scattering of atmospheric molecules and aerosol particles, comparisons of CART scattering results (including the single scattering radiance and multiple scattering radiance) to the moderate resolution atmospheric transmittance and radiance code (MODTRAN5.0) and discrete ordinate radiative transfer (DISORT) model were made, respectively, on the wide range of observation zenith angle, solar zenith angle, the differ of observation and solar azimuth angle, the asymmetry factor of scattering phase function. The results show that the relative percent difference is less than 10% mostly, 15% at maxmium on single scattering radiance, and less than 2.5% on multiple scattering radiance. CART have a good calculation precision and efficiency on atmospheric background radiance calculation including multiple scattering.
  • [1]
    [2] Chen Yuheng, Zhou Jiankang, Chen Xinhua, et al. Calculation of SNR of a satellite CCD camera based on MODTRAN[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(5): 910-914. (in Chinese) 陈宇恒, 周健康, 陈新华, 等. 基于MODTRAN 模型计算 星载CCD 相机信噪比[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(5): 910-914.
    [3]
    [4] Chandrasekhar S. Radiative Transfer[M]. New York: Dover, 1960.
    [5] Liou K N. A numerical experiment on chandrasekhar's discrete-ordinate method for radiative transfer: applications to cloudy and hazy atmosphere[J]. J Atmos Sci, 1973, 30: 1303.
    [6]
    [7]
    [8] Stamnes K, Tsay S C, Wiscombe W J, et al. Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media[J]. Appl Opt, 1988, 27: 2502-2509.
    [9] Berk A, Anderson G P, Achsrya P K, et a1. MODTRAN4 User S Manual [M]. Air Force Research Laboratory Space Vehicle Directorate Air Force Material Command Hanscom AFB MA, 1997: 01731-3010.
    [10]
    [11]
    [12] Berk A, Anderson G P, Acharya P K, et al. MODTRAN5: a reformulated atmospheric band model with auxiliary species and practical multiple scattering options[C]//SPIE, 2004, 10: 5425-5571.
    [13] Wei Heli, Chen Xiuhong, Rao Ruizhong, et al. A moderate spectral resolution transmittance model based on fitting the line-by-line calculation[J]. Optics Express, 2007, 15: 8360-8370.
    [14]
    [15] Wei Heli, Chen Xiuhong, Rao Ruizhong. Introduction to the combined atmospheric radiative transfer software CART [J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2007, 2 (6): 446-450. (in Chinese) 魏合理, 陈秀红, 饶瑞中. 通用大气辐射传输软件(CART) 介绍[J]. 大气与环境光学学报, 2007, 2(6): 446-450.
    [16]
    [17] Chen Xiuhong, Wei Heli, Yang Ping, et al. An efficient method for computing atmospheric radiances in clear-sky and cloudy conditions [J]. Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer, 2011, 112(1): 109-118.
    [18]
    [19]
    [20] Chen Xiuhong, Wei Heli, LWeiyi, et al. Comparison of infrared atmospheric transmittance calculated by CART software with measured values [J]. Laser Infrared, 2009, 39(4): 403-406. (in Chinese) 陈秀红, 魏合理, 吕炜煜, 等. CART 软件计算的红外大 气透过率和实测值比较[J]. 激光与红外, 2009, 39(4): 403-406.
    [21] Dai Congming, Wei Heli, Chen Xiuhong. Validation of the precision of atmospheric molecular absorption and thermal radiance calculated by combined atmospheric radiative transfer (CART) code [J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(1): 174-180. (in Chinese) 戴聪明, 魏合理, 陈秀仁. 通用大气辐射传输软件(CART) 分子吸收和热辐射计算精度验证[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(1): 174-180.
    [22]
    [23] Liou K N. An Introduction to Atmospheric Radiation[M]. 2nd ed. Guo Caili, Zhou Shijian translated. Beijing: Meteorological Science Press, 2004. (in Chinese) Liou K N. 大气辐射导论[M]. 2版. 郭彩丽, 周诗健译. 北 京: 气象科学出版社, 2004.
  • [1] 饶瑞中.  现代大气光学及其在光电工程应用中的问题分析与展望（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210818-1-20210818-10. doi: 10.3788/IRLA20210818
    [2] 魏合理, 戴聪明, 武鹏飞, 李建玉, 孙凤萤, 唐超礼, 黄宏华, 李学彬, 朱文越, 饶瑞中, 王英俭.  通用大气辐射传输软件CART在场景计算中的应用（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210916-1-20210916-10. doi: 10.3788/IRLA20210916
    [3] 魏合理, 戴聪明, 武鹏飞, 唐超礼, 赵凤美, 吴欣, 饶瑞中, 王英俭.  更新升级的通用大气辐射传输软件CART2（特约） . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20201024-1-20201024-8. doi: 10.3788/IRLA20201024
    [4] 魏合理, 戴聪明, 唐朝礼, 武鹏飞, 黄宏华, 李学彬, 朱文越, 饶瑞中, 王英俭.  大气参数模式及其在辐射大气传输计算中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203001-1203001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1203001
    [5] 郑珊珊, 杨婉琴, 司徒国海.  计算光学成像在散射中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 603005-0603005(15). doi: 10.3788/IRLA201948.0603005
    [6] 陶宗明, 施奇兵, 谢晨波, 刘东, 张帅.  利用CCD和后向散射激光雷达精确探测近地面气溶胶消光系数廓线 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 43-49. doi: 10.3788/IRLA201948.S106007
    [7] 曹振松, 黄印博, 魏合理, 朱文越, 饶瑞中, 王英俭.  整层大气透过率获取方法研究进展及相关问题探讨 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203004-1203004(13). doi: 10.3788/IRLA201948.1203004
    [8] 张学海, 戴聪明, 武鹏飞, 崔生成, 黄宏华, 刘铮, 毛宏霞, 苗锡奎, 魏合理.  折射率和粒子尺度对大气气溶胶光散射特性的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1211001-1211001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1211001
    [9] 徐强, 王东琴, 王旭, 吴振森.  应用T矩阵法对大气灰霾简单非球形粒子散射特性的计算与分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1117003-1117003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1117003
    [10] 陶宗明, 单会会, 张辉, 张连庆, 王申浩, 麻晓敏, 周浦城, 姚翎, 薛模根, 王邦新, 谢晨波, 刘东, 王英俭.  单波长发射五通道接收激光雷达系统研制 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1030002-1030002(7). doi: 10.3788/IRLA201765.1030002
    [11] 冯全全, 詹杰, 刘庆, 李学彬, 朱文越.  夜间整层大气透过率测量技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 617005-0617005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0617005
    [12] 张泽宇, 谢小平, 段弢, 温钰, 汪伟.  3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 35-40. doi: 10.3788/IRLA201645.S104007
    [13] 戴聪明, 张志勇, 马力, 冯志伟, 魏合理.  红外望远镜站址大气传输和环境背景特性的测量分析研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1204005-1204005(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1204005
    [14] 赵丽娟, 李永倩, 徐志钮.  多模光纤布里渊散射谱及阈值理论计算 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 93-98.
    [15] 袁纵横, 李树, 叶松, 熊伟, 王新强, 汪杰君.  火箭尾焰的空间外差光谱探测可行性分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2867-2873.
    [16] 张瑜, 刘秉琦, 魏合理, 华文深, 闫宗群.  基于氧气光谱吸收的被动测距中无云天空背景辐射特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 298-304.
    [17] 魏合理, 戴聪明.  辐射特性测量大气传输修正研究：大气传输修正系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1019-1024.
    [18] 杨雨川, 谭碧涛, 龙超, 陈力子, 张己化, 陈军燕.  主动探测回波激光脉冲时域特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3228-3233.
    [19] 戴聪明, 魏合理, 陈秀红.  通用大气辐射传输软件(CART)分子吸收和热辐射计算精度验证 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 174-180.
    [20] 亚楠, 陈秀红, 魏合理.  卷云高度对大气的红外光谱辐射影响的研究 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 1965-1970.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-08
  • 修回日期:  2013-01-29
  • 刊出日期:  2013-06-25

通用大气辐射传输软件(CART)大气散射辐射计算精度验证

  • 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室,安徽合肥230031;
  • 2. 中国科学院大学,北京100049
    • 作者简介:

    戴聪明（1987- ），男，博士生，主要从事大气红外辐射传输模式方面的研究。Email：dcm3918@163.com；魏合理（1965- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外辐射大气传输和卷云红外辐射特性等方面的研究。Email：hlwei@aiofm.ac.cn

    戴聪明（1987- ），男，博士生，主要从事大气红外辐射传输模式方面的研究。Email：dcm3918@163.com；魏合理（1965- ），男，研究员，博士生导师，博士，主要从事红外辐射大气传输和卷云红外辐射特性等方面的研究。Email：hlwei@aiofm.ac.cn

  • 收稿日期: 2012-12-08
  • 修回日期: 2013-01-29
  • 刊出日期: 2013-06-25
基金项目:

国家自然科学基金（61077081）;国家“863”计划

  • 中图分类号: P407.6

摘要: 为检验通用大气辐射传输软件（CART）计算大气分子、气溶胶散射辐射的计算精度，在大观测天顶角、太阳天顶角、观测与太阳方位角之差、散射相函数不对称因子变化范围内，就CART 软件模拟的单次散射辐射和多次散射辐射，分别与MODTRAN5.0 计算的单次散射辐射和离散坐标辐射传输软件（DISORT）计算的多次散射辐射进行比较分析。结果表明：CART 软件计算的单次散射辐射与MODTRAN5.0 的相对偏差一般小于10%，最大相对偏差为15%；CART 计算的多次散射辐射与精确的DISORT 算法的相对相差小于2.5%。CART 在包括多次散射在内的大气背景辐射计算方面具有较有高的计算精度和效率。

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