基本介紹
- 中文名：光學大氣遙感
- 外文名：optical remote sensing of atmosphere
釋義,原理,探測內容,
釋義
利用光波信號探測大氣的方法和技術。光波信號既可以來自自然光源（如太陽光、星光、大氣散射的太陽光、自然目標漫反射的太陽光），也可以來自人造光源（如雷射和其他的寬頻光源）。因此，光學大氣遙感可以是被動式的，也可以是主動式的。
原理
光波在傳播過程中，受到大氣中的氣體分子、氣溶膠和雲霧降水粒子的吸收和散射；而且由於大氣湍流特性所造成的大氣折射率的起伏，也使光波發生散射。這些物理過程，引起光波的振幅、相位、頻率和偏振度等參數發生變化，所以可以根據這些變化，反演大氣的特性。
20世紀60年代出現了雷射這種新的相干光源，提出了電磁波在湍流大氣中傳播的統計理論。這些使光學大氣遙感無論在原理方法和探測技術上，或在探測內容上，都有了很大的進展，綜合各種形式的光學大氣遙感技術，可以獲得大氣溫度、濕度、氣體成分、氣溶膠、風場以及大氣湍流的資料，為研究大氣使用。
探測內容
除了利用氣體分子、氣溶膠對雷射的各種散射效應進行大氣遙感(見雷射大氣遙感)以外，光學大氣遙感還有：①臭氧的遙感。大氣臭氧對2200～3200埃(哈特萊吸收帶，1埃=10-10米)的太陽紫外輻射有強烈的吸收，利用這種性質可以在地面或衛星上測量太陽紫外輻射，從而間接推算臭氧的含量。在地面進行大氣臭氧測量的儀器主要是多布森臭氧儀。從衛星上測量臭氧的方法有後向散射法和掩星法兩種。後向散射法的原理是測量大氣對太陽紫外輻射的後向散射光，利用大氣對哈特萊帶紫外輻射最強散射層的高度隨入射波長變化的特點，可以得到臭氧隨高度的分布。掩星法的原理是測量衛星在進入地球陰影前和飛出陰影后的太陽直接紫外輻射，從而得到太陽輻射穿過臭氧層路徑上的臭氧總量。②氣溶膠的遙感。大氣氣溶膠對太陽可見光有很強的散射和吸收作用，它引起太陽光的衰減。衰減的大小與氣溶膠粒子的譜分布和氣溶膠粒子對光波的散射和吸收的特性有關。根據這種關係,在地面或高空氣球上,測量大氣對直接來自太陽的不同波長的可見光的衰減（光譜消光法），或者測量太陽光的小角散射光強(華蓋法)，在扣除了大氣分子對光波衰減的貢獻以後，可以得到氣溶膠粒子的平均譜分布。③風和大氣湍流的遙感。在湍流大氣中，大氣折射率起伏引起光波振幅和相位的隨機起伏，產生一定強度閃爍的圖象。當湍流不規則結構隨平均風場運動時，閃爍圖象隨時間而變化，因此光波閃爍信號中同時包含了平均風場和大氣湍流的信息。根據電磁波在湍流大氣中的傳播理論，可以求得光波閃爍的統計特徵量與傳播路徑上大氣折射率結構常數和風廓線之間的關係，再通過實驗方法測出閃爍統計特徵量，即可得到大氣湍流和風的資料。
