从能见度定义出发，提出采用SBDART辐射传输模式结合CALIPSO卫星数据求解辐射传输方程，对华北地区斜程能见度进行了详细的仿真与分析。首先，使用SBDART模式结合CALIPSO卫星数据获取实际条件下天空背景辐射亮度。然后，根据斜程能见度探测原理，得到斜程能见度所处区间，进而采用δ-二流近似估计区间内部辐射亮度分布，从而反演得到精确的斜程能见度。结果表明，采用CALIPSO卫星数据结合SBDART模式模拟大气辐射传输过程，计算结果与MERRA-2辐射数据变化趋势一致，相关系数达到0.949；使用δ-二流近似能更加高效地模拟辐射传输过程，且提出方法结果与SBDART模式保持较好的一致性，两者相对误差在14.3%以内；当斜程能见度小于1 km时，使用提出方法反演斜程能见度同经验公式相比误差约为7.1%，且适用于15°以外以及向上观测的斜程能见度探测。

从斜程能见度探测原理出发,利用SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)模式求解辐射传输方程,对天空背景辐射进行了详细的理论仿真与分析。利用SBDART 模式自带的气溶胶模型,仿真得到了不同类型气溶胶模型在晴天条件下的天空背景辐射结果,探讨了太阳直接辐射和大气散射辐射以及不同高度上大气散射辐射的分布趋势,分析了气溶胶单次散射反照率和不对称因子对结果的影响。提出了激光雷达结合SBDART模式的实际天空背景辐射的计算方法,以实测扫描激光雷达的气溶胶探测数据作为SBDART模式的输入参数,计算获得了实际大气中太阳直接辐射以及不同高度处天空背景辐射的分布结果。为了验证结果的正确性,利用太阳光度计同步测量的太阳直接辐射,进行了对比验证,两者具有较好的一致性,相关系数达到0.99。以黑体为目标,初步探讨了天空背景辐射对斜程能见度的影响,结合激光雷达和SBDART模式所得到的实际天空背景辐射可为斜程能见度精确反演提供保证。

临近空间（20~50 km）航空活动是全世界航空大国竞相研究的热点。 太阳辐射环境研究是开展该高度层航空活动的必要前提, 然而临近空间辐射观测资料空白对其开发利用造成了障碍。 臭氧是影响高空辐射环境的关键因子, 基于欧洲中尺度预报中心再分析资料对中国区临近空间臭氧的空间分布、 季节变化特征进行了分析, 发现其时空分布及演变具备区域性特点, 同时根据平流层大气数据及地表特征等将中国临近空间划分为5个区域, 确定不同区域关键参数值, 利用SBDART辐射传输模型对临近空间全波段太阳辐射及紫外辐射分别进行模拟。 模拟结果显示受纬度、 臭氧总量、 垂直分布等影响, 辐射值变化规律较为复杂。 全波段太阳辐射年均和逐月值随纬度降低而增大, 年较差则相反; 大气的吸收作用与纬度、 海陆差异有关, 表现出不同的强度和季节变化特征; 在紫外波段, 南海上空辐射最强, 年较差小, 月较差很小且夏强冬弱, 其他区域辐射值夏强冬弱, 月较差呈双峰特征, 春秋强, 冬夏弱; 大气的吸收作用受多因子影响, 除南海外, 各区域夏季辐射垂向差异更大; 大气吸收引起的月较差垂向变化均表现为6、 7月高低空月振幅一致, 其它月份辐射值在高层月较差更大。

Stephen在2008年提出了一种新型亮温经验函数,为反演云底高提供了一种无需计算大气中实时水汽含量 的新方法。利用SBDART模式和Stephen亮温函数比较系统地研究了不同天顶角、水汽、云、气溶胶、能见 度等气象要素条件下,云底红外亮温Tb随天顶角的变化情况,并对其进行误差分析。模拟结果显示,水汽、 云、天顶角及能见度小于5 km时对Tb影响较大,不同气象要素条件下, Stephen亮温函数模拟的云底 亮温与SBDART模拟结果相近,所以,采用Stephen亮温函数模拟云底亮温具有可行性。

利用SBDART软件包计算了不同地球大气系统下2.5~5 μm波段范围内的大气透过率和地球大气背景红外辐射光谱。计算目标与地球大气背景之间的信噪比，并据此分析了地球大气系统对红外目标探测的影响。结果表明：当目标位于卷云之上时，在2.5~3 μm波段与4~4.5 μm波段信噪比较大，信噪比随着目标高度的升高而增大，易于探测；当目标处于卷云以下时，卷云对红外信号有较强的吸收作用，光学厚度对信噪比影响较大，粒子尺度对信噪比影响不大，卷云厚度越大，信噪比越小。

为了研究云的地面长波辐射强迫与云的关系,利用SBDART辐射传输模式模拟了云量、云底高和云光学厚度对云 的地面长波辐射强迫的影响,并对国内外学者研究的云的地面长波辐射强迫随云量变化的非线性原因进行了理 论分析。结果表明：对相同的云,在不同的大气条件下,地面长波辐射强迫是不同的；云的地面长波辐射强迫 随云量的增大而增大,随云底高的增大而减小,随云光学厚度的增大而增大,当光学厚度大于10以后,几乎不再增 大。随云量的增加,低云和光学厚度大的云出现概率增大,是云的地面长波辐射强迫随云量变化呈非线性的两个原因。

介绍了libRadtran辐射传输模式中对水云和冰云辐射特征(单次散射反照率、体消光系数和不对称因子)的参数 化方案,利用该模式对水云和冰云在0.65 m、1.64 m和2.13 m的反射率进行了模拟计算,并将计算结果与SBDART的模拟结果进行了比较。结果表明,在相同条件下,水 云的libRadtran的参数化计算结果要比SBDART米散射的计算结果要小,二者在可见光区域符合的较好,在近红外区 域相差较大；不同形状冰晶的参数化模拟计算结果要比SBDART球形米散射的计算结果更为详细和准确,libRadtran在考虑 冰晶形状时的辐射传输计算要比SBDART有优势。在云微物理参数反演需要预先计算的冰云辐射查找表可 以用libRadtran代替目前广泛使用的SBDART辐射传输模式。