Ji Wei, Qi Linlin，Xing Ping, et al. Influence of clouds cover on transmission of infrared radiation in actual marine atmosphere [J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2021,16(2): 88-97.

吉微*，齐琳琳，邢平，等. 云遮挡对海上红外透过率影响分析[J]. 大气与环境光学学报, 2021,16(2): 88-97.

鉴于实际大气环境的红外辐射特征研究对于提升红外系统性能具有重要意义，而基于真实大气环境的红外辐射特性的研究还远远没达到实际的应用需求，因此了解掌握研究区域海上基本大气环境参数特征，依据大气辐射传输和衰减机理，将海上真实大气参数作为输入，开展云对海上大气透过率分布特征的影响研究，对于深入讨论大气环境对海上红外辐射传输的影响具有重要意义。

北京航空气象研究所大气环境影响评估研究组根据辐射传输理论就大气对红外制导波段透过特性的影响进行了较为详细的研究，分析了不同地区的实际大气条件、不同传输路径和云雨环境对大气透过率的影响。以实际大气环境数据为基础，充分考虑云底高度、云厚等云参数信息。以区域实际大气数据为输入，通过改变MODTRAN自带云参数，分析了云遮挡对海上大气透过率计算的影响。

一、研究区域实际大气参数特征

实际大气与标准大气间存在较大差异，这些差异在大气红外辐射计算时会导致计算误差，特别是10km以下误差会比较明显。因此，采用区域实际大气数据进行大气透过率计算，对于有效评估实际大气条件变化对红外辐射传输的影响十分必要。

图1 标准大气与实际大气12个月温度、气压、湿度廓线

二、结果分析

大气环境中引发温湿变化的最关键因素之一就是云。考虑到云对红外大气辐射传输的重要影响，基于研究区域实际大气参数环境，以3～5μm和8～12μm为研究波段，开展了既定高度、既定角度下的云底高、云厚对大气透过率影响的研究。

图2 两个波段标准大气与实际大气透过率与云底高关系

图3 标准大气和实际大气两个波段大气透过率随云厚变化图

现有研究或只考虑实际大气，忽略云雨影响，或只针对标准大气开展模型自带云型的影响研究，没有充分考虑海洋下垫面，海上气溶胶模型、海面上空温湿曲线等特征等与陆地下垫面的差异，缺乏即结合实际大气又同时考虑云型、云底、云厚三要素影响的研究，使得红外波段海上实际大气传输透过特性研究存在不足，故以我国沿海地区实际大气构建大气参数廓线并嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型，选取海洋气溶胶模型，以3～5μm和8～12μm为研究波段，开展了云底高、云厚变化对海上红外透过特性的影响分析，并与标准大气条件下的计算结果进行比对，得到以下结论：

1)不同区域、不同季节的海上大气环境参数如温度、湿度差异较大，对红外大气辐射传输造成明显影响，因此在实际应用中必须考虑真实大气特征。

2)当探测器与目标物位置确定后，探测器与云层的位置关系，即云底高度的变化直接影响红外透过率的计算结果，当探测器受到云层遮蔽，即云阻挡视线路径上光传播时，对红外探测产生直接影响；当探测器位于云层下方、内部和上方时，大气透过率随云底高度升高而增加，当云层位于探测器上方，并且超过一定距离后，云层的改变将不再影响红外探测的结果。

3)当探测器与目标物的位置确定后，且云层位于探测器上方较近距离时，云厚同样较大程度地影响光线传播。云厚较薄时，对探测效果没有影响，但随着云层的增厚云的遮蔽效果直接影响红外探测性能，即当云层增厚到一定程度后，随着云厚增加探测能力递减。由此可见，在云没有阻挡视线路径上光传播的情况下，云厚的变化同样削弱了太阳的影响，视线路径上多次散射占主导作用，从而导致随着云厚增加目标识别同样会变得困难。

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