已知地面数据为2024年10月24日下午(具体时刻见数据文件内GPS时间),在江苏海洋大学西运动场使用SVC HR-1024i观测的无遮挡、直射遮挡标准板反射的太阳辐射辐射亮度数据(10-10 W cm-2 nm-1 sr-1),分别绘出无遮挡标准板、直射遮挡标准板反射的辐射亮度光谱曲线图。
完成过程:
3)使用上步结果,求算该时刻到达地面的太阳直射辐射被标准板反射的辐射亮度(10-10 W cm-2 nm-1 sr-1)光谱,绘出光谱曲线图。
完成过程:
4)假设标准板在所有观测波长上反射率均为1.0,求算到达地面的相对于水平面(即垂直向下)的太阳直射辐射通量密度(W m-2 nm-1)。
完成过程:
5)已知日地平均距离处太阳辐射通量密度光谱数据(fun_F0.m),数据单位是μW cm-2 nm-1,将该数据读入,将其单位转为W m-2 nm-1,绘出光谱曲线图。
完成过程:
6)使用上步结果及经验公式(日地距离校正因子可用下式计算),求算地面观测时刻,大气层外太阳辐射通量密度数据,绘出光谱曲线图。1 + 0.033 × cos( (360° × td) / 365 )
(1)
其中,td为日序数。
完成过程:
7)什么是太阳天顶角(θz),使用经验公式求算观测时刻太阳天顶角及其余弦。
cos(θz)= sin(φ) sin(δ) +cos(φ) cos(δ) cos(h)(2)
式中,φ是纬度,δ是太阳赤纬角(sin(δ)由公式3计算),h是太阳时角(由公式4计算)。
δ=-23.45摄氏度cos(360度/365(d+10)) (3)
h=15(tsolar−12) (4)
其中,d为日序数,tsolar为太阳时(由公式5近似计算)。
tsolar=tclock +4/60(λstd-λloc) (5)
其中,tclock为时区时间,λstd是时区标准经度,λloc是观测点经度。
完成过程:
8)使用前两步结果,求算大气层外相对于水平面(即垂直向下)的太阳辐射通量密度(W m-2 nm-1)光谱。
完成过程:
9)什么是大气质量数,使用经验公式(6)求算观测时刻大气质量数。
m = 1 / [cos(z) + 0.50572 × (96.07995° - z)^(-1.6364)](6)
完成过程:
10)使用前面步骤结果,求算大气总光学厚度光谱,绘制大气总光学厚度光谱曲线,给出550 nm处大气总光学厚度数据。
完成过程:
11)什么是瑞利散射光学厚度,已知观测时刻地面气压数据(1021.2 hPa),使用经验公式计算观测时刻大气瑞利散射光学厚度。
τ_R(λ) = (P/P₀) × (84.35/λ⁴ - 1.255/λ⁵ + 1.40/λ⁶) × 10⁻⁴(7)
其中,P为观测时刻地面气压,P0为海平面标准大气压1013.25 hPa,λ为波长(单位为微米)。
完成过程:
12)使用前面步骤结果,求算大气气溶胶光学厚度光谱,给出光谱曲线,给出550 nm AOD数据。
(可用400 ~ 680、740 ~ 753、870 ~ 883、1020 ~ 1060 nm作为大气吸收作用影响较小的波段。) 数据为gr102424_001无遮挡标准版.sig和gr102424_002遮挡标准板1.sig(位置F:\dingliang bigtest),文件结构如下: gr102424_001无遮挡标准版.sig:/** Spectra Vista SIG Data */
name= gr102424_001.sig
instrument= HI: 1142031 (HR-1024i)
integration= 40.0, 40.0, 10.0, 30.0, 40.0, 10.0
scan method= Time-based, Time-based
scan coadds= 125, 116, 392, 166, 116, 392
scan time= 5, 5
scan settings= AI, AI
external data set1= 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
external data set2= 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
external data dark= 0,0,0,0,0,0,0,0
external data mask= 0
optic= FIBER1(2), FIBER1(2)
temp= 22.3, -5.0, -9.8, 22.8, -5.0, -9.8
battery= 7.51, 7.45
error= 1, 1
units= Radiance, Radiance
time= 2024/10/23 9:47:11, 2024/10/23 9:48:03
longitude= 11912.7438E , 11912.7438E
latitude= 3436.6458N , 3436.6453N
gpstime= 061740.000 , 061832.000
comm=
memory slot= 1, 3
factors= 1.200, 1.170, 1.000 [Overlap: Remove @ 990,1900, Matching Type: None]
data=
336.1 19816.09 18797.35 94.86
337.7 22528.28 21318.55 94.63
339.2 24719.48 23327.15 94.37
340.7 27921.59 26424.78 94.64
342.3 30279.36 28805.83 95.13
343.8 31832.10 30374.40 95.42
345.3 31917.38 30307.43 94.96
346.8 34518.50 32761.83 94.91 … 2501.2 969.59 943.38 97.30
2503.4 1059.60 1033.11 97.50
2505.5 1079.60 1025.62 95.00
2507.6 910.80 910.80 100.00
2509.7 844.80 816.64 96.67
2511.8 772.88 744.25 96.30
2513.9 723.88 608.06 84.00 gr102424_002遮挡标准板1.sig: / Spectra Vista SIG Data ***/
name= gr102424_002.sig
instrument= HI: 1142031 (HR-1024i)
integration= 40.0, 40.0, 10.0, 70.0, 40.0, 10.0
scan method= Time-based, Time-based
scan coadds= 125, 116, 392, 71, 116, 392
scan time= 5, 5
scan settings= AI, AI
external data set1= 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
external data set2= 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
external data dark= 0,0,0,0,0,0,0,0
external data mask= 0
optic= FIBER1(2), FIBER1(2)
temp= 22.3, -5.0, -9.8, 23.1, -5.0, -9.8
battery= 7.51, 7.41
error= 1, 1
units= Radiance, Radiance
time= 2024/10/23 9:47:11, 2024/10/23 9:48:42
longitude= 11912.7438E , 11912.7437E
latitude= 3436.6458N , 3436.6452N
gpstime= 061740.000 , 061911.000
comm=
memory slot= 1, 4
factors= 1.200, 1.200, 1.000 [Overlap: Remove @ 990,1900, Matching Type: None]
data=
336.1 19816.09 13633.24 68.80
337.7 22528.28 15573.17 69.13
339.2 24719.48 17118.75 69.25
340.7 27921.59 19389.32 69.44
342.3 30279.36 21196.03 70.00
343.8 31832.10 22354.63 70.23
345.3 31917.38 22175.70 69.48
… 2497.0 790.97 102.06 12.90
2499.1 852.72 51.68 6.06
2501.2 969.59 52.41 5.41
2503.4 1059.60 79.47 7.50
2505.5 1079.60 134.95 12.50
2507.6 910.80 138.00 15.15
2509.7 844.80 112.64 13.33
2511.8 772.88 57.25 7.41
2513.9 723.88 202.69 28.00
(读取数据时跳过第二列) 给出每个步骤所需的Matlab函数代码以及每个函数所需的调用代码 ,fun_F0.m的结构大致如下:%https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/docs/rsr/f0.txt
%fields=wavelength,irradiance;
%units=nm,uW/cm^2/nm
%missing=-999;
% Thuillier, G., M. Hers?, P. C. Simon, D. Labs, H. Mandel, D. Gillotay,
% ! and T. Foujols, 2003, "The solar spectral irradiance from 200
% ! to 2400 nm as measured by the SOLSPEC spectrometer from the
% ! ATLAS 1-2-3 and EURECA missions, Solar Physics, 214(1): 1-22
%delimiter=space;
%wavelength range 200 - 2397nm at 1nm increments;
function F0=fun_F0()
F0=[200 0.7729
201 0.8143
202 0.8756
203 0.9263
204 1.0335
205 1.1149
206 1.1211
207 1.2612
208 1.4234
209 1.8649
210 2.6086
211 3.1691
212 3.6546
213 3.2686
214 3.9173 … 2381 6.2889
2382 6.2090
2383 6.0941
2384 5.9994
2385 5.9797
2386 5.9948
2387 6.0355
2388 6.0769
2389 6.1063
2390 6.1071
2391 6.0972
2392 6.0766
2393 6.0643
2394 6.0564
2395 6.0574
2396 6.0511
2397 6.0476];
F0(F0==-999)=NaN;
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