提高星光大气折射模型精度对于改善天文导航系统的精确性具有重要意义。本文针对目前常用的美国标准大气（USSA）和COSPAR国际参考大气（CIRA）参考模式精度较低的问题，利用高分辨率的美国国家环境预报中心（NCEP）大气参数数据结合傅里叶插值算法建立了大气参数时空变化模型，根据不同高度、不同经纬度的大气折射率，计算了星光在大气中的传播路径，并建立了星光大气折射模型。与现有模型对比分析表明，本文建立的大气温度时空变化模型拟合实测数据时的相对误差小于2%，平均绝对误差小于3.5 K，大气密度拟合的相对误差小于4.39%，1月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为37.64%、9.79%和28.78%，7月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为27.95%、26.89%和39.10%，因此考虑了时空变化的星光大气折射模型理论精度更高。

大气透过率是影响红外辐射传输的重要因素。由于基于海上实际气象参数的有关云对红外波段大气透过特性影响的研究还相对薄弱, 因此海上红外透过率的计算不可避免地存在计算误差。构建了我国海上区域实际大气参数廓线, 以海洋为下垫面, 嵌入成熟、通用的大气辐射传输模型, 还原真实大气环境中云遮挡对红外辐射传输的影响。研究发现, 海上大气温度、湿度等参数随时空变化较大, 直接影响大气透过率计算结果; 以区域实际大气环境参数作输入, 海洋为下垫面, 计算发现云底高和云厚的变化对海上大气透过率具有明显影响, 影响程度与云参数以及探测器和云层的几何位置关系密切相关。研究结果表明尽可能还原真实大气环境是研究云对海上红外辐射传输影响的基础, 大气环境对计算结果造成的误差不容忽视。

大气辐射传输的计算精度在很大程度上依赖于大气参数的精度。建立局地的大气参数模式在光电工程的大气传输计算中将有重要应用。利用目前可获得的探空数据、卫星观测数据、地面站点的观测数据初步建立了我国不同地域的大气参数模式, 包括地面至120 km高度的温度、湿度、气压的逐日、逐月、逐年高度分布廓线、地面能见度的月平均分布, 覆盖我国91个气象探空台站。并把这些大气参数模式用在通用大气辐射传输计算软件（CART）中计算大气透过率和大气背景辐射。文中展示了5个台站的大气参数时空分布以及用CART计算的大气窗口波段的透过率、大气热背景辐射逐月分布及其在我国地域的空间分布。

机载红外高分辨率干涉光谱仪(HIS)是遥感大气信息的大气红外背景辐射测量装置。基于HIS红外高光谱大气数据, 对大气温度和主要大气吸收气体进行了敏感性分析; 并通过引入信息容量的概念, 利用一维变分方法, 对HIS测量装置遥感探测大气参数的能力进行评估, 定量描述了HIS测量的红外光谱反演大气温度和水汽的信息容量、自由度和垂直分辨率等信息, 其中温度、水汽的信息容量分别为49.5、25.2; 自由度分别为10.5、5.6, 温度的平均垂直分辨率为2.2 km, 水汽的垂直分辨率为2 km; 讨论了HIS的反演精度与仪器测量误差之间的关系, 获取了大气温湿廓线的最小可探测精度。

中国科学院计划、高分专项;

中高层大气环境探测对理解全球中高层大气结构、化学和能量循环至关重要,在临近空间光电工程中亦有重要 应用。开展中高层大气红外光谱辐射信号的探测研究有助于理解其内部的物理化学机理,据此反演该层结的大气 参数是中高层大气红外遥感的重要研究内容。根据中高层大气环境特性,对基于火箭和卫星的中高层大气红外 光谱遥感探测进行了综述,列举了一些重要探测任务的主要科学结果,为我国的中高层大气红外遥感探测提供参考。

许多光学工程都需要掌握实时大气参数廓线,用来预测大气透过率和大气背景辐射,而目前除了无线电探空 和大气遥感外,不易获得实时大气参数廓线。利用历年探空站点数据,并根据地面实时大气参数值,构建 各高度层比例因子,得到实时大气参数廓线。以厦门地区为例,将模拟构建的实时温度、气压、水汽密度 廓线及整层大气可降水量与实际探空廓线进行对比,表明：构造的对流层以下的温度廓线偏差小于2.5 K,气压 基本保持不变,水汽密度廓线在晴天条件下与真实廓线吻合较好,水汽总量偏差小于15%。此方法在某些 光学工程中有一定的应用价值。

通过对不同情况下参数测量误差导致的到靶激光平均功率密度变化的统计, 得到了大气参数精度对激光传输计算结果的影响。风速和气溶胶吸收系数测量误差主要来自热晕效应的影响, 热晕越强, 对计算结果的影响就越大。强热晕时, 风速±(5%～8%)的误差可导致计算结果约±10%的误差；气溶胶吸收权重±(10%～20%)的误差可导致计算结果约 10%的误差。强湍流弱热晕时, 大气相干长度±(5%～7%)的误差可导致计算结果约±10%的误差。

为了建立我国的大气模式和制定合适的大气环境保护政策,对大气参数(臭 氧浓度,相对湿度,气溶胶后向散射比,温度,二氧化碳浓度等)进行全面测 量并分析其基本特性十分重要。多功能性L625激光雷达能够分时测量大气中 的臭氧浓度、气溶胶消光系数、散射比、大气温度、二氧化碳混合比、水汽混合比 等多种大气参数。 对该激光雷达探测的大气参数和其他仪器包括卫星探测器 MLS、无线电探空仪、DWL激光雷达、Raman 激光雷达进行了对比,验证了L625激光 雷达探测结果的可靠性和有效性;并且对测量数据进行了分析,得出了夏季合肥地 区臭氧、气溶胶、水汽、温度、二氧化碳的基本特征。