[发明专利]基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法

权利要求书

1.基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，其特征在于：采用外推法提取激光谱线透过率，包括以下步骤：

(1)、选择晴好天气，对日本POM02型太阳辐射计的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段采用Langley法和改进的Langley法进行定标，得到各波段定标值V₀(λ)；并进行实验测量，得到0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm波段太阳宽谱直接辐射V(λ)；

(2)、利用实测的0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、1.02μm、1.63μm六个波段太阳宽谱直接辐射根据如下公式得到各波段气溶胶光学厚度τ_a(λ)，其中τ_R(λ)是瑞利散射光学厚度，τ_g(λ)是气体吸收光学厚度，公式如下所示：

式中：

λ——测量波长，单位：μm；

m——大气光学质量；

θ——太阳天顶角，单位：°；

(d₀/d)²——日-地距离修正因子；

(3)、根据步骤(2)公式得到的六个波段气溶胶光学厚度τ_a(λ)，对如下公式两边取对数，采用最小二乘法拟合得到指数α和大气浑浊度系数β，再根据如下公式得到0.532μm、0.55μm、0.589μm、1.064μm、1.315μm、1.54μm和3.8μm气溶胶光学厚度τ_a(λ)，公式为：

τ_a(λ)＝βλ^-α；

(4)、利用实测的0.87μm、0.94μm、1.02μm三个波段太阳宽谱直接辐射反演得到水汽含量；

(5)、根据透过率与光学厚度的关系式T_a(λ)＝exp(-τ_a(λ))，得到0.532μm、0.589μm、1.064μm、1.315μm、1.54μm和3.8μm激光波段气溶胶透过率T_a(λ)，由于一定带宽的宽带和窄带中气溶胶透过率基本不变，故该透过率即激光波段气溶胶谱线透过率；

(6)、用反演得到的水汽含量对当地大气模式的水汽廓线进行修正；

(7)、将0.55μm气溶胶光学厚度、水汽总量、水汽廓线修正后的当地大气模式融入MODTRAN5.0源代码中，计算激光波段水汽透过率T_pwv窄、其他分子吸收透过率T_other窄及瑞利散射透过率T_scat窄；激光谱线透过率T_all窄(λ)即为激光波段气溶胶谱线透过率T_a(λ)、水汽透过率T_pwv窄、其他分子吸收透过率T_other窄及瑞利散射透过率T_scat窄的综合。

2.根据权利要求1所述的基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，其特征在于：所述POM02型太阳辐射计是日本Prede公司生产的用于气溶胶和水汽总量监测的设备，被广泛应用于日本的Skynet气溶胶监测网中，它可用于测量0.315μm、0.34μm、0.38μm、0.4μm、0.5μm、0.675μm、0.87μm、0.94μm、1.02μm、1.63μm、2.200μm共11个波段太阳直接辐射，0.315μm、0.34μm、0.38μm波段带宽3nm，1.627μm、2.200μm波段 带宽20nm，其它波段带宽10nm。

3.根据权利要求1所述的基于太阳宽谱直接辐射提取激光谱线透过率方法，其特征在于：所述Langley法和改进的Langley法是国内外太阳辐射计常用的且精度较高的一种相对定标方法；所述用反演得到水汽含量，是利用太阳辐射计测量得的水汽强吸收带0.94μm波段，再结合相邻两个非吸收波段反演得到。