光学大气遥感

[拼音]：guangxue daqi yaogan

[外文]：optical remote sensing of atmosphere

利用光波信号探测大气的方法和技术。光波信号既可以来自自然光源（如太阳光、星光、大气散射的太阳光、自然目标漫反射的太阳光），也可以来自人造光源（如激光和其他的宽带光源）。因此，光学大气遥感可以是被动式的，也可以是主动式的。

原理

光波在传播过程中，受到大气中的气体分子、气溶胶和云雾降水粒子的吸收和散射；而且由于大气湍流特性所造成的大气折射率的起伏，也使光波发生散射。这些物理过程，引起光波的振幅、相位、频率和偏振度等参数发生变化，所以可以根据这些变化，反演大气的特性。

20世纪60年代出现了激光这种新的相干光源，提出了电磁波在湍流大气中传播的统计理论。这些使光学大气遥感无论在原理方法和探测技术上，或在探测内容上，都有了很大的进展，综合各种形式的光学大气遥感技术，可以获得大气温度、湿度、气体成分、气溶胶、风场以及大气湍流的资料，为研究大气使用。

探测内容

除了利用气体分子、气溶胶对激光的各种散射效应进行大气遥感(见激光大气遥感)以外，光学大气遥感还有：

（1）臭氧的遥感。大气臭氧对2200～3200埃(哈特莱吸收带，1埃＝10-10米)的太阳紫外辐射有强烈的吸收，利用这种性质可以在地面或卫星上测量太阳紫外辐射，从而间接推算臭氧的含量。在地面进行大气臭氧测量的仪器主要是多布森臭氧仪。从卫星上测量臭氧的方法有后向散射法和掩星法两种。后向散射法的原理是测量大气对太阳紫外辐射的后向散射光，利用大气对哈特莱带紫外辐射最强散射层的高度随入射波长变化的特点，可以得到臭氧随高度的分布。掩星法的原理是测量卫星在进入地球阴影前和飞出阴影后的太阳直接紫外辐射，从而得到太阳辐射穿过臭氧层路径上的臭氧总量。

（2）气溶胶的遥感。大气气溶胶对太阳可见光有很强的散射和吸收作用，它引起太阳光的衰减。衰减的大小与气溶胶粒子的谱分布和气溶胶粒子对光波的散射和吸收的特性有关。根据这种关系，在地面或高空气球上，测量大气对直接来自太阳的不同波长的可见光的衰减（光谱消光法），或者测量太阳光的小角散射光强(华盖法)，在扣除了大气分子对光波衰减的贡献以后，可以得到气溶胶粒子的平均谱分布。

（3）风和大气湍流的遥感。在湍流大气中，大气折射率起伏引起光波振幅和相位的随机起伏，产生一定强度闪烁的图象。当湍流不规则结构随平均风场运动时，闪烁图象随时间而变化，因此光波闪烁信号中同时包含了平均风场和大气湍流的信息。根据电磁波在湍流大气中的传播理论，可以求得光波闪烁的统计特征量与传播路径上大气折射率结构常数和风廓线之间的关系，再通过实验方法测出闪烁统计特征量，即可得到大气湍流和风的资料。

参考书目

Inversion Method in Atmospheric Remote Sensing，Academic Press，