大气光学深度

光学深度(r)是大气中所有气体和污染物的消光(散射和吸收)的总和:

z J J

其中，nj是(j)气体和粒子的高度依赖性浓度，这些气体和粒子都有一个有效的截面(散射和吸收)o)。从地面传感器获取光学深度通常采用两种方法:(1)Langley-plot斜率法;(2)用校准的太阳光度计测量绝对光谱分辨太阳通量。每一种方法都需要晴朗无云的天气才能进行准确的测量。兰利方法是一种基于太阳光度法的技术，于1725年11月在法国由皮埃尔·布格首次提出。这种相对测量不需要对传感器的直接输入进行绝对校准。然而，用兰利方法检索光学深度不能提供关于大气光学深度的瞬时信息，因为它需要在一段时间内进行测量，通常是上午或下午。因此，它假定在测量期间大气光学总深度和传感器灵敏度保持不变。兰利分析是测量信号的自然对数(ln)与空气质量(m)的线性回归。假设大气没有发生剧烈变化或大气温度下降，信号与空气质量的自然对数图沿直线下降气溶胶加载在测量时间范围内没有变化。气团定义为太阳角小于75Q的太阳天顶角的余割。在这个角度以上，必须考虑大气的球形性质，这涉及到更复杂的计算(lennoble, 1993)。将这条直线延伸到m = 0时与y轴相交的地方(空气质量为零)，就得到了地外常数，即大气顶部的太阳通量。时间平均地外常数被称为该特定仪器的特化兰利拦截。

图11.8和11.9显示了1999年夏季在加利福尼亚州里弗赛德进行的密集研究中，从布鲁尔112号提取的两个兰利地块。数据来源于Brewer在上午和下午在340 nm处进行的PS常规扫描。布鲁尔PS例行公事直接看太阳在早上和下午在各种天顶的角度以获得确定总光学深度所需的变量。注意这两条直线斜率的细微差别。斜率是大气的总光学深度。晨坡显示出稍高的光学深度(OD或$)。因为边界层随着

图11.8 Morning Langley地块

空气质量

图11.9下午Langley图大气变暖，随着边界层变厚，污染物趋于扩散，OD值略低($)。其他仪器，如紫外多滤光旋转影带辐射计(MFRSR)，需要更多的数据点，可以在一个小时左右的时间内生成兰利图。如果大气变化比预期的快，这些信息就很有价值。

使用校准过的太阳光度计进行的绝对光谱分辨太阳通量测量与标准的兰利方法不同，因为使用地外常数直接计算大气光学总深度，提供有关任何变化的瞬时信息。

太阳直射光束的衰减由比尔-兰伯特定律描述:

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