晴空与有云大气辐射分布的数值模拟及其对全天空图像云.pdf

第 卷第 期 气 象 学 报 ， ６４ １ Ｖｏｌ．６４ Ｎｏ．１ 　 　 　 年 月　　　 　 　 　　　　　　　 　 　 　　　　　　　　　 ２００６ ２ ＡＣＴＡＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ｆｅｂｒｕａｒ２００６ ｙ 晴空与有云大气辐射分布的数值模拟及其 对全天空图像云识别的应用 霍 娟 吕达仁 　 　 中国科学院大气物理研究所 ，北京， ＬＡＧＥＯ １０００２９ 摘 要 　　 全天空图像自动云识别的研究相对来说是一项较新的研究领域。当前国际上较为通用的全天空图像云识别 　　 方法主要依靠图像蓝红灰度值对比的阈值方法进行判断。然而非洁净大气中气溶胶的增多给云识别增加了难度， 同时太阳高度角不同天空色度分布情况也不同。文中利用 Ｌｉｂｒａｄｔｒａｎ辐射传输模式，计算了不同能见度不同太阳 高度角情况下 个典型波长（ ， ， ；蓝／绿／红）无云及有云大气的天空辐亮度分布情况，并进行了比较 ３ ４５０５５０６５０ｎｍ 分析。结果表明，相同太阳高度角情况下，无云及有云大气中蓝红比值随能见度的下降呈单调下降趋势。在特定 的云光学厚度和能见度情况下，天空色度彼此呈现出类似的分布状况。全天空图像阈值判断云识别自适应算法的 建立需要与太阳高度角、地面能见度联系起来。当前尚无法建立一个判断阈值随太阳高度角以及能见度变化的函 数关系式。较为可行的办法是建立典型能见度、典型太阳高度角情况下的辐射信息库，在具体云识别时，首先确定 太阳高度角，而后根据天空辐射比情况确定天空能见度，并利用辐射信息标准库做云或非云判别。该工作为全天 空云识别算法提供判别依据，同时建立云识别随能见度和太阳高度角变化的判别信息库。 关键词：Ｌｉｂｒａｄｔｒａｎ，全天空图像，色度，云识别。 测和分析本站上空天空情况，并将大气辐射传输过 １ 引 言 　 　 程与云参数相联系，是大气遥感中的一个挑战性问 云与气溶胶通过辐射、微物理与化学过程对气 题。从国际发展趋势看，采用全天空成像辐射仪进 ［］ ２ 候与环境变化起着复杂而重要的作用，是当前全球 行云和晴天辐射参数的遥感是一个必然的方向 。 与区域气候变化最不确定的因子之一。由于云和气 全天空成像观测的研究已经有了一百多年的历 ［］ ３ 溶胶不同的物理光学特性，同时缺乏云和气溶胶物 史 。自 世纪