与气溶胶粒子相比,前向小角度太阳透射比值变化对卷云中的冰晶粒子更加敏感。研发了一种基于图像跟踪、自动快速变视场的太阳光度计VFOVSP,它可快速测量窄视场到宽视场太阳的透射辐射,为地基测量卷云提供了新的技术手段。介绍了仪器的系统组成与测量原理。在大气无吸收波段,将仪器VFOVSP经Langley法标定后的测量结果与POMO2的测量结果进行对比,以验证仪器测量精度的可靠性。在不同的天气条件下进行测量,结果表明:不同小角度视场下透射比值的变化与粒子的种类有关,这为区分薄卷云和气溶胶粒子提供了可能。该仪器弥补了传统太阳光度计在有云天气下实时性、单一视场探测的不足,可以较好地识别出当前大气下是否有卷云存在,能够更好地满足实际科研需求。

数值模拟显示在太阳光前向散射角5°范围内, 视场变化探测的信号对卷云的光学厚度和有效尺度敏感。研发了一种基于图像跟踪的自动快速变视场太阳光度计(VFOVSP), 可快速测量不同视场太阳的直接辐射, 为地基测量卷云提供了一种新的技术手段。该仪器采用图像跟踪技术, 解决了薄云条件下四象限跟踪失效的问题。采用程控可变视场光阑, 该仪器实现了短时间内不同视场的快速测量。将该仪器测量的气溶胶光学厚度(AOT)与太阳光度计(POMO2型)的测量结果进行了对比, 结果显示该仪器测量的AOT方均根误差小于0.5%, 这表明该仪器测量气溶胶的精度高。结合不同的天气条件, 分析了该仪器不同视场比值的变化, 比值的变化与粒子尺度和光学厚度有关, 为反演卷云的光学特性提供了可能。