【摘 要】
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毫米波/亚毫米波在大气传输时会受到不同大气条件的影响,如降雨、云雾、霾和雪的吸收和散射,近地大气浓度的变化都会对毫米波/亚毫米波产生衰减,且在不同频段产生的影响也存在差异。基于大气传输衰减特性,利用辐射计对近地大气亮温进行探测,从而展开对近地大气浓度的监测与分析。毫米波在大气传输取得了较成熟的成果及应用,展开毫米波/亚毫米波对大气衰减特性及近地大气浓度温度模型的研究。本论文基于毫米波/亚毫米波黑体
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毫米波/亚毫米波在大气传输时会受到不同大气条件的影响,如降雨、云雾、霾和雪的吸收和散射,近地大气浓度的变化都会对毫米波/亚毫米波产生衰减,且在不同频段产生的影响也存在差异。基于大气传输衰减特性,利用辐射计对近地大气亮温进行探测,从而展开对近地大气浓度的监测与分析。毫米波在大气传输取得了较成熟的成果及应用,展开毫米波/亚毫米波对大气衰减特性及近地大气浓度温度模型的研究。本论文基于毫米波/亚毫米波黑体辐射定律,以及大气中水汽和相关污染气体对辐射能量的影响,在不同天气条件下,进行近地大气辐射特性研究。文中根据南京、南通和上海三个不同区域大气相关数据,通过仿真建立近地大气气体浓度、霾、水汽与气温的数学模型。基于此,利用毫米波辐射计对选取的天气情况进行辐射能量探测,验证了模型的正确性。本文研究工作如下:（1）根据毫米波/亚毫米波黑体辐射定律,引出辐射计功率与温度的模型。详细分析毫米波/亚毫米波水分子的吸收机制及大气窗口的选择方法。基于全功率辐射计阐述了毫米波辐射计系统原理与技术指标设计方法。（2）根据毫米波/亚毫米波大气传输特征,对导致大气传输衰减的三个因素,即吸收、散射和折射进行研究。在降雨率不同情况下,利用M-P分布和J-D分布模型对降雨衰减模型进行仿真与分析;对云雾粒子在不同含水量情况下,通过Rayleigh近似模型进行毫米波大气衰减仿真与分析,并在不同雨温下对三种经验公式衰减系数曲线作了对比;利用Mie散射理论对霾双层散射特性进行仿真;最后对雪中的干雪粒子的消光截面与后向散射截面在不同频率范围下进行对比分析。（3）根据近地大气的污染物,重点对大气中SO2、NO2、PM2.5和PM10对毫米波辐射计探测的气体亮温与大气污染之间的关系进行研究。根据南京、南通和上海三个城市不同地点的大气污染浓度数据,利用仿真与分析得到大气浓度物与近地气温存在负相关性。并基于黑体辐射计功率模型,利用辐射计对大气污染浓度进行监测与分析。（4）除了考虑不同地区大气浓度对辐射计探测结果产生影响之外,水汽和颗粒物衰减对亮温的影响仍不可忽略。因此选取南京市10～12月的雨天、云雾天及霾天下对大气污染物浓度与气温进行仿真与分析,基于功率与温度的模型,可利用辐射计在大气衰减情况下对大气浓度起到监测与分析。
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