本发明属于光辐射传输，尤其涉及一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法。
背景技术：
1、随着城市化和工业化的迅速推进，大气中的气溶胶粒子成为引发雾霾现象的关键因素之一；气溶胶粒子由微小的固体颗粒或液滴组成，其来源涵盖自然因素如温度、湿度、火山活动，以及人为因素包括工业排放、交通尾气和燃烧过程。作为大气中的光学杂质，气溶胶粒子对光的传播产生直接影响，其吸收和散射光学特性导致光线路径的变化，从而影响了光辐射在大气中的传输。此外，气溶胶粒子的大小、浓度以及组成成份也在影响光辐射的衰减过程中扮演重要角色；光辐射与气溶胶粒子之间的复杂相互作用使得研究雾霾天气下的光辐射传输衰减极具挑战。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法。在所述方法中，先将大气根据雾霾气溶胶粒子的含量分为多个层次，获取所需海拔高度的雾霾气溶胶粒子数密度；所需海拔高度的雾霾气溶胶粒子数密度结合指定波长在所在位置的雾霾下的吸收系数和消光系数，建立雾霾天气下计算光学厚度的模型；根据雾霾天气下的光学厚度计算雾霾天气下的透过率，并计算光辐射的传输衰减。
2、本发明第一方面提出一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法。所述方法包括：
3、步骤s1、根据所在位置的能见度以及大气的近地层、对流层、平流层和中高层的雾霾分布规律，获取所需海拔高度雾霾气溶胶粒子数密度；
4、步骤s2、根据所在位置的环境特性确定指定波长在所在位置的雾霾下的吸收系数和消光系数，并结合所需海拔高度雾霾气溶胶粒子数密度建立雾霾天气下的光学厚度计算模型；
5、步骤s3、利用光学厚度计算模型确定雾霾天气下的光学厚度，基于雾霾天气下的光学厚度计算雾霾天气下的透过率，并通过雾霾天气下的透过率计算光辐射传输衰减。
6、根据本发明第一方面的方法，在步骤s1中：
7、根据每个层次雾霾气溶胶粒子含量计算沿有效传输路径任意海拔高度处的雾霾气溶胶粒子数密度ρsomg(z)：
8、ρsomg(z)＝n(z)*ds
9、其中，ds为有效传输路径，n(z)为海拔高度为z处的雾霾气溶胶粒子含量，并且
10、其中，zk≤z≤zk+1，zk为雾霾气溶胶粒子数密度的标准高度。
11、根据本发明第一方面的方法，在步骤s1中，采用多级高阶系数计算每个层次标准海拔高度处不同能见度条件下的雾霾气溶胶粒子含量；其中：
12、面向近地层，标准海拔高度处雾霾气溶胶粒子含量n(zk)1为：
13、
14、其中，v为能见度的倒数，和φ(zk)为相关系数；并且：
15、
16、其中，v为标准能见度倒数集合，满足vi-1≤v≤vi；为能见度为vi-1且海拔高度为zk时的雾霾气溶胶粒子含量；
17、面向对流层，标准海拔高度处雾霾气溶胶粒子含量n(zk)2为：
18、ν-1≤23km时，n(zk)2＝ωjn23(zk)；v-1>23km时，
19、
20、其中，ωj为季节性气候调节因子，v-1为能见度，j＝1,2,3,4分别表示春、夏、秋、冬四个季节；
21、面向平流层，标准海拔高度处雾霾气溶胶粒子含量n(zk)3为：
22、n(zk)3＝ωj(nivn(zk)+npam(zk))
23、其中，nivn(zk)为火山活动颗粒物的含量，npam(zk)为尘埃飞灰颗粒物的含量；
24、面向中高层，标准海拔高度处雾霾气溶胶含量n(zk)4为：
25、n(zk)4＝nivn(zk)+npam(zk)。
26、根据本发明第一方面的方法，在步骤s2中：
27、依据所在位置的环境特性，构建指数高阶拟合法生成的标准波长在不同层次的雾霾气溶胶的吸收系数和消光系数；
28、利用波长插值法计算任意指定波长在不同海拔高度的雾霾气溶胶粒子衰减系数；
29、其中，所述波长插值法表示为：
30、
31、其中，λ为标准波长，wl(λ)为标准波长λ所在的集合，且wl(λ)j≤λ≤wl(λ)j+1，exi(λ)表示标准波长为λ时第i层的雾霾气溶胶消光系数，abi(λ)表示标准波长为λ时第i层的雾霾气溶胶吸收系数。
32、根据本发明第一方面的方法，在步骤s2中：
33、面向近地层，雾霾气溶胶粒子在标准波长λ处的消光系数和吸收系数分别表示为：
34、
35、其中，x＝log(100-rh)，x1＝log(100-x)，x2＝log(100-y)，ex(λ)和ey(λ)为相对湿度为x和y，且标准波长为λ时雾霾气溶胶粒子的消光因子，ax和ay为相对湿度为x和y，且标准波长为λ时雾霾气溶胶粒子的吸收因子，rh为海拔高度处的相对湿度，且x≤rh≤y；
36、面向对流层，雾霾气溶胶粒子在标准波长λ处的消光系数和吸收系数分别表示为：
37、
38、其中，x＝log(100-70)，x1＝log(100-x)，x2＝log(100-y)，相对湿度范围x≤70≤y；
39、面向平流层和中高层，雾霾气溶胶粒子在标准波长λ处的消光系数和吸收系数分别表示为：
40、
41、其中，eivn(λ)和epam(λ)分别为火山活动颗粒物和尘埃飞灰颗粒物的吸收因子，aivn(λ)和apam(λ)分别为火山活动颗粒物和尘埃飞灰颗粒物的消光因子。
42、根据本发明第一方面的方法，在步骤s3中，利用光学厚度计算模型确定雾霾天气下的光学厚度：
43、τsomg＝ρsomg(z)×exi(λ)+ρsomg(z)×abi(λ)。
44、根据本发明第一方面的方法，在步骤s3中，利用雾霾天气下的光学厚度，结合理想天气下带型光谱吸收光学厚度τbs、连续光谱吸收光学厚度τcs以及大气分子散射光学厚度τam，并根据比尔布格-朗伯定律计算雾霾天气下光辐射传输透过率tsomg：
45、tsomg＝exp[-(τbs+τcs+τam+τsomg)]。
46、本发明第二方面提出一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的系统。所述系统包括处理器，所述处理器被配置为执行：
47、步骤s1、根据所在位置的能见度以及大气的近地层、对流层、平流层和中高层的雾霾分布规律，获取所需海拔高度雾霾气溶胶粒子数密度；
48、步骤s2、根据所在位置的环境特性确定指定波长在所在位置的雾霾下的吸收系数和消光系数，并结合所需海拔高度雾霾气溶胶粒子数密度建立雾霾天气下的光学厚度计算模型；
49、步骤s3、利用光学厚度计算模型确定雾霾天气下的光学厚度，基于雾霾天气下的光学厚度计算雾霾天气下的透过率，并通过雾霾天气下的透过率计算光辐射传输衰减。
50、本发明第三方面提出一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法。
51、综上，在本发明提出的技术方案中：将大气划分为近地层、对流层、平流层和中高层，可以更加精确的计算出光辐射所在的海拔高度的雾霾气溶胶粒子数密度；结合指定波长在所在位置的雾霾下的吸收系数和消光系数以及所需海拔高度雾霾气溶胶粒子数密度，计算得到的光学厚度更为精准；使得最终获取的光辐射的传输衰减更加的精确，得到精确的光辐射的传输衰减为卫星通信、能源利用和环境管理等领域提供了可靠的理论和数据支持；同时深入探讨气溶胶粒子在雾霾天气下对光辐射的影响，也有助于治理雾霾，降低雾霾的危害，得到光辐射的传输衰减的程度可以了解当前位置的雾霾程度，有利于雾霾的预测和治理。
1.一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s1中：
3.根据权利要求2所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s1中，采用多级高阶系数计算每个层次标准海拔高度处不同能见度条件下的雾霾气溶胶粒子含量；其中：
4.根据权利要求3所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s2中：
5.根据权利要求4所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s2中：
6.根据权利要求5所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s3中，利用光学厚度计算模型确定雾霾天气下的光学厚度：
7.根据权利要求6所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法，其特征在于，在步骤s3中，利用雾霾天气下的光学厚度，结合理想天气下带型光谱吸收光学厚度τbs、连续光谱吸收光学厚度τcs以及大气分子散射光学厚度τam，并根据比尔布格-朗伯定律计算雾霾天气下光辐射传输透过率tsomg：
8.一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的系统，其特征在于，所述系统包括处理器，所述处理器被配置为执行：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-7任一项所述的一种雾霾天气下获取光辐射传输衰减的方法。
