大气的散射作用
大气窗口
太阳辐射与大气的相互作用
03.大气窗口
遥感波段选择
大气窗口 紫外可见光 近红外 近红外 近-中红外
波段 0.3～1.3 μm 1.5～1.8 μm 2.0～3.5 μm
透射率/% ＞90 80 80
应用举例 TM1-4、SPOT的 HRV TM5 TM7
中红外
远红外 微波
3.5～5.5 μm
8～14 μm 0.8～2.5cm
《遥感原理与制图》
大气的散射作用和大气窗口
01
CONTENTS
大气散射作用
大气散射作用的原理和对电磁辐射的影响
目录
02
三种散射作用
瑞利散射、米氏散射和无选择性散射作用的特点
03
大气窗口
大气窗口和波段选择
01
大气散射作用
大气散射作用的原理和对电磁辐射的影响
大气的散射作用和大气窗口
01.大气散射作用
02.三种散射作用
瑞利散射
大气的散射作用和大气窗口
米氏散射
02.三种散射作用
当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气 散射。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，
所以云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。
大气的散射作用和大气窗口
非选择性散射
02.三种散射作用
当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。 符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度
地面。
大气组成与大气层结构
大气的吸收作用
大气中的各种成分对太阳辐射有选择性吸 收，形成太阳辐射的大气吸收带。
O2吸收带 O3吸收带 H2O吸收带 CO2吸收带 尘埃
<0.2μm，0.155 μm最强 0.2～0.36 μm，0.6 μm 0.5～0.9 μm , 0.95～2.85 μm，6.25 μm 1.35～2.85 μm, 2.7 μm,4.3 μm,14.5 μm 吸收量很小
大气散射现象
大气散射现象
大气散射是重要而且普遍发生的现象，大部分进入我们眼睛的光都是散射光。
如果没有大气散射，则除太阳直接照射的地方外，都将是一片黑暗。
大气散射作用削弱了太阳的直接辐射，同时又使地面除接收到经过大气削弱的太阳直接辐射外，还接收到来自大气的散射辐射，大大增加了大气辐射问题的复杂性。
大气散射是大气光学和大气辐射学中的重要内容。
也是微波雷达、激光雷达等遥感探测手段的重要理论基础。
通常，根据光的散射的原因不同而将光的散射分为两类：一类是：廷德尔散射。
颗粒浑浊媒质（颗粒线度和光的波长差不多）的散射，散射光的强度和入射光的波长的关系不明显，散射光的波长和入射光的波长相同。
另一类是：分子散射。
光通过纯净媒质时，由于构成该媒质的分子密度涨落而被散射的现象。
分子散射的光强度和入射光的波长有关，但散射光的波长仍和入射光相同。
其原理是：光和粒子的相互作用，按粒子同入射波波长（λ）的相对大小不同，可以采用不同的处理方法：当粒子尺度比波长小得多时，可采用比较简单的瑞利散射公式；当粒子尺度与波长可相比拟时，要采用较复杂的米散射公式；当粒子尺度比波长大得多时，则用几何光学处理。
一般考虑
具有半径的均匀球状粒子的理想散射时，常采用无量纲尺度参数= 2πr/λ作为判别标准：当无量纲尺度参数<0.1时，可用瑞利散射；当无量纲尺度参数≥0.1时，需用米散射；当无量纲尺度参数>50时，可用几何光学。
同一粒子对不同波长而言，往往采用不同的散射处理方法，如直径1微米的云滴对可见光的散射是米散射；但对微波，却可作瑞利散射处理。
大气分子的吸收散射作用
大气分子的吸收散射作用大气分子的吸收作用大气各种气体分子对电磁辐射具有吸收性质。
太阳辐射经过大气层时会被气体分子吸收一部分能量。
大气分子通过改变分子的旋转、振动或者电磁状态完成对辐射的吸收（Vermote et al ，2006）。
旋转状态的改变主要发生在微波或者远红外等低能量区域；振动状态的改变主要发生在较高能量的近红外区域，而电磁状态的改变主要发生在紫外线和可见光部分等高能量区域。
大气分子吸收主要源于氧气，臭氧、水汽、二氧化碳，甲烷和二氧化碳这六种气体的吸收作用。
其中前四种气体在大气中分布稳定，而且与大气充分混合，可以看成是常数。
后两者在大气中变化较大，与时间和地点紧密相关。
气体吸收对波长具有较明显的选择性。
氮气吸收主要发生在紫外光以外，波长小于0.2um 的电磁波几乎被氮气吸收；臭氧吸收主要发生在小于0.3um 的波长范围内，波长小于0.3um 的太阳短波辐射在入射到地表之前已被吸收完毕。
氧气吸收主要发生在0.76um 处；水汽吸收主要发生在大于0.7um 的波长上；二氧化碳主要发生在2um 处，至于甲烷的吸收发生在更远的波长。
不同的大气分子含量会具有不同的吸收率和透过率，但各种气体的吸收作用相对独立，其综合吸收作用是各种气体吸收作用的相乘。
大气分子的散射作用太阳辐射与大气分子发生碰撞时会发生散射作用，从而改变光场能量分布。
由于太阳辐射的波长远大于大气分子半径，其散射为瑞利散射。
光子通过大气层时会与气体分子发生瑞利散射，波长为λ的瑞利散射光学厚度R λτ定义为：dz z R)(0⎰∞=λλβτ其中)(z λβ为高度为z 的大气层气体分子的衰减系数（1-m ）。
Hansen 等人（1974）给出了R λτ简单计算公式：A R e P 125.042425.1013)00013.00113.01(008569.0----++=λλλτλ其中P 为地表大气压强（hPa ），A 为海拔高度（km ）。
大气对电磁波散射的作用
大气对电磁波散射的作用
1. 大气对电磁波的吸收，大气中的分子、气体和颗粒可以吸收
电磁波的能量。
不同波长的电磁波在大气中的吸收程度不同。
例如，紫外线和部分红外线被臭氧层吸收，而短波长的可见光被大气中的
气体和颗粒散射和吸收。
2. 大气对电磁波的散射，大气中的分子和颗粒对电磁波起到散
射作用。
当电磁波遇到大气中的分子和颗粒时，会发生散射现象，
使得电磁波改变传播方向。
散射会导致电磁波在大气中传播的路径
变化，并且会使得远离发射源的地方也能接收到电磁波。
3. 大气对电磁波的折射，当电磁波从一种介质传播到另一种介
质时，会发生折射现象。
大气中的折射现象会导致电磁波的传播速
度和传播方向发生变化。
例如，当太阳光穿过大气层时，会发生折
射现象使得太阳看起来不在天空中的真实位置。
4. 大气对电磁波的衰减，大气中的吸收和散射会导致电磁波的
能量逐渐减弱，即衰减。
不同波长的电磁波在大气中的衰减程度不同。
例如，紫外线和部分红外线被大气吸收后能量减弱，而长波长
的无线电波在大气中衰减较小。
5. 大气对电磁波的干扰，大气中的天气条件和大气层结构的变化会对电磁波的传播产生干扰。
例如，大气中的湿度、温度、气压和风速等因素会影响电磁波的传播速度和路径，导致信号衰减、多径传播等现象。
总结起来，大气对电磁波散射的作用是多方面的，包括吸收、散射、折射、衰减和干扰等。
这些作用影响着电磁波在大气中的传播和接收质量，对于无线通信、天文观测、气象预报等领域都具有重要意义。
大气对太阳辐射的削弱作用体现在哪些方面
大气对太阳辐射的削弱作用体现在以下几方面。
工具/原料
太阳
大气
方法/步骤
1. 1
总体上大气通过吸收反射和散射三种途径削弱太阳辐射。
2. 2
吸收作用：大气平流层中的臭氧（O3）吸收太阳辐射里的紫外线（uv），而对流层里面的大量水气和二氧化碳CO2吸收太阳辐射中红外线。
大气吸收占比约19%。
3. 3
反射作用：通过云层反射削弱，云层越厚则反射越强烈。
此外，在地面也会被地面、水面、叶面等反射损失。
4. 4
散射作用：空中弥散大量微小尘埃和空气分子选择性吸收可见光中的蓝紫光。
较大颗粒的尘埃通过无选择散射削弱太阳辐射。
上述反射和散射贡献占比约34%。
5. 5
地面吸收太阳辐射，占比大概47%。
END
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大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制
大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制大气气溶胶对能见度、云和降雨的影响机制引言：大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒，由固态或液态物质组成，尺寸范围从亚微米到数十微米不等。
这些微粒对大气环境具有重要的影响，其中最明显的效应就是对能见度、云和降雨的影响。
本文将探讨大气气溶胶对这些气象要素的作用机制。
一、大气气溶胶对能见度的影响机制1. 散射作用：大气中的气溶胶微粒能散射可见光，使得光线透过大气时遇到更多的散射微粒，从而降低能见度。
其中，散射角度越大，散射现象越明显，能见度减小越明显。
不同类型的气溶胶具有不同的散射特性，如硫酸盐气溶胶的散射效应最为明显。
2. 吸光作用：某些气溶胶微粒能够吸收可见光，降低光线的传播。
这种吸光作用主要取决于气溶胶的成分和大小。
特别是对于黑碳等吸收能力较强的气溶胶，可导致光线被吸收而使能见度下降。
3. 光学杂乱反射：大气中的气溶胶能够改变光线的方向，从而扰乱光线的传播。
这种光学杂乱反射作用也会导致能见度的减小。
二、大气气溶胶对云的影响机制1. 影响乳化：大气中的气溶胶水分呈现成为云滴或凝结为冰晶的初始核，促进云的形成和增长。
气溶胶的浓度和大小分布对云滴的形成和数量产生显著影响。
2. 改变云的微物理特性：气溶胶可导致云滴的数量增多，这样会增加云的光学厚度，改变云的反射和吸收特性。
此外，气溶胶还可以影响云滴的尺寸分布和凝结速率，从而改变云的性质和发展过程。
3. 影响云中水气的凝结和降水：气溶胶在大气中作为凝结核，在云滴或冰晶形成的过程中起到关键作用。
气溶胶的存在能够影响云中水气的凝结速率和降水过程，从而影响降水的形式和强度。
三、大气气溶胶对降雨的影响机制1. 影响云的演变：气溶胶的存在会改变云的演变过程，影响云的发展和增长，从而对降雨量和降水区域产生影响。
2. 改变云内部的物理条件：气溶胶对云滴形成和发展的影响，会改变云内部的物理条件，如湿度和温度的分布，从而影响降水的形式和降水粒子的大小。
大气对太阳光的三种作用
大气对太阳光的三种作用太阳光是地球上最重要的能源之一，它对地球的照射有着重要的影响。
而大气作为太阳光传播的媒介，对太阳光起着至关重要的作用。
大气对太阳光的作用主要有三种，分别是散射、吸收和透射。
散射是大气对太阳光的一种重要作用。
当太阳光穿过大气层时，会与大气中的分子和颗粒发生碰撞，使光线改变方向并散射到各个方向。
这种散射现象使得天空呈现出蓝色或其他颜色。
根据散射光的波长不同，可以解释为什么天空在不同时间呈现出不同的颜色，比如黄昏时的红色。
大气对太阳光的吸收也是非常重要的。
太阳光中的一部分能量会被大气层吸收，其中主要是被大气中的气体分子吸收。
气体分子对太阳光的吸收会导致大气层局部温度升高，进而引起大气的垂直运动，从而形成气象现象，如对流层中的对流运动和对流云的形成。
此外，大气层吸收太阳光中的紫外线辐射也起到了一定的保护作用，防止紫外线过多地照射到地球表面，对生物和环境造成伤害。
大气对太阳光的透射也是一种重要作用。
透射是指太阳光穿过大气层直接到达地球表面的过程。
透射光的强度取决于大气的透明度，即大气中的杂质和污染物的含量。
透射光对地球上的生物活动和气候变化具有重要影响。
透射光中的可见光和红外线辐射对植物的光合作用和地表温度的分布起着重要作用，而紫外线则对臭氧层的形成和破坏具有重要影响。
总结起来，大气对太阳光的作用主要包括散射、吸收和透射三个方面。
散射使天空呈现出不同的颜色，吸收使大气层产生局部温度升高和垂直运动，透射光直接影响地球上的生物活动和气候变化。
这些作用使得大气层成为了太阳光传播的重要媒介，对地球上的生命和环境有着重要的影响。
通过深入了解大气对太阳光的作用，我们能更好地理解和应对气候变化和环境保护的问题。
大气对太阳辐射的散射作用
大气对太阳辐射的散射作用大气对太阳辐射的散射作用，这个话题听起来有点儿高深，但其实它就像是我们生活中的一场大秀。
想象一下，太阳每天早上都像个热情洋溢的演员，朝我们挥手致意，把温暖和光明洒向大地。
可是，嘿，别忘了，舞台上可不仅仅只有太阳这一位主角，还有我们的大气，充当着幕后导演的角色。
大气层就像是一张大网，捕捉着那些灿烂的阳光。
阳光虽然强烈，但当它穿过大气时，却会被空气中的分子和小颗粒“拦住”，在这里发生散射，简而言之，就是阳光像个调皮的小孩，时不时地跑去不同的地方。
你有没有发现，晴天时，天空是那么蓝，那其实就是散射的功劳。
太阳光中有不同颜色的光，而蓝光比红光更容易被散射开来，所以我们才会看到蔚蓝的天空。
说到这里，有没有觉得大气层就像个调皮的孩子，随心所欲地把阳光玩弄于股掌之间呢？可别小看这些小颗粒，它们可是在大自然中起着大作用的。
它们就像是大气中的小帮手，负责把阳光变得柔和，让我们能舒服地享受阳光的温暖，而不是被晒得像个烤鸡。
想想看，如果没有这些小颗粒，太阳光直接照射过来，咱们可就得穿上厚厚的防晒霜了。
再来聊聊日出和日落时的美景，那可是大气的另一场盛宴。
早上，阳光透过大气层，颜色渐变，从温柔的橙色到灿烂的金色，简直就像是一幅美丽的画卷。
而到了傍晚，日落时，红色的光线在天空中肆意挥洒，仿佛是在给一天画上一个完美的句号。
这一切都归功于大气的散射作用，真的是让人惊叹不已。
大气可不仅仅是在给我们带来美景，它还有其他的使命。
比如，散射作用还可以帮助我们辨别天气。
晴天时，天空清澈，蓝得像个宝石；而在阴雨天，天空却是灰蒙蒙的，那是因为云层挡住了阳光，减少了散射的机会。
就像天气预报员，虽然不靠谱，但也给了我们一个大致的方向。
你有没有发现，当阳光透过树叶洒在地上时，那种斑驳的光影就像是大自然的艺术品。
这也是散射的结果，让我们在大自然中总能找到一丝丝的诗意。
每一束阳光都像是一条光的丝线，把大自然的每个角落都串联在一起，形成了一幅美丽的画面。
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大气散射的三种情况：
瑞利散射 米氏散射 无选择性散射 d <<λ d ≈λ d >>λ
三种散射作用
1. 瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时的 散射称为瑞利散射。
散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射
的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光 散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射 的1万倍。 瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影 响很小，对微波的影响可以不计。 多波段中不使用蓝紫光的原因。
问答题：
1、云雾为什么通常呈现白色？
答：云、粒子直径虽然与红外线波长接近，但相比可见光波 段，云雾中水滴的粒子直径就比波长大很多，因而对可见光 中各个波长的光散射强度相同，所以人们看到云雾呈白色。
2、什么被称为具有穿云透雾的能力？
答：微波。因为对于微波来说，微波波长比粒子的直 径大得多，则又属于瑞利散射的类型，散射强度与波 长的四次方成反比，波长越长散射强度越小，所以微 波可能有最小散射、最大透射，而被称为具有穿云透 雾的能力。
大气的散射作用
课前预习：
什么是散射？散射对遥感图像有哪些的影响？
辐射在传播过程中遇到的小微粒而使传播方向改变， 并向各个方向散开，称为散射。 散射使原传播方向的辐射强度减弱，而增加向其他 各方向的辐射。尽管强度不大，但从遥感数据角度 分析，太阳辐射照在地面又反射到传感器的过程中， 两次通过大气，在照射地面时，由于散射增加了漫 入射的成分，使反射的辐射成分有所改变。返回传 感器时，由于散射增加了漫入射的成分，使反射的 辐射成分有所改变。返回传感器时，除反射光外还 增加了散射光进入传感器。通过二次影响增加了信 号中的噪音成分，长的关系
颜色 波长 散射率
红 0.7 1
橙黄 0.62 1.6
黄 0.57 2.2
绿 0.53 3.3
青兰 0.47 4.9
紫 0.4 5.4
紫外线 0.3 30.0
无云的晴天，天空
朝霞和夕阳为什么都
为什么呈现蓝色？
偏橘红色？
2. 米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的 大气散射。 云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以 云雾对对红外线的米氏散射不可忽视。 3. 无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多 时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段 中，任何波段的散射强度相同。 水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择 性散射。
The end,thank you!
课件是本人亲自制作，希望大家喜欢！