大气辐射传输软件MODTRAN5较以前版本光谱分辨率从2 cm-1提高到0.2 cm-1,为了检验MODTRAN5分子吸收的计算精度,用精确的逐线积分法LBLRTM做 参考,模拟比较了MODTRAN5计算的大气光谱透过率。结果表明: MODTRAN5软件计算的大气透过率与LBLRTM计算结果的均方根误差总体上不超过0.02,但在有 些波段最大误差可达0.03以上,如二氧化碳4.3 μm吸收带,误差值为0.0377。

大气吸收波段对于从卫星高度向下探测空间亮目标有特殊的优势,使用辐射传输模式MODTRAN5模拟计算了中红外大气吸收波段不同光谱分辨率100 km高度大 气背景辐亮度的变化。将三个波段不同分辨率的结果平滑到统一分辨率进行对比表明: 4.3 mm不同光谱分辨率相对误差最大可超过10%; 其中0.2 cm-1光谱分辨率的计算结果与精确的逐线积分最为接近; 3.2 μm与2.7 μm波段不同光谱分辨率的计算结果误差较小,其 中2.7 μm波段最大误差小于5%。进一步将MODTRAN4和MODTRAN5的1 cm-1、5 cm-1光谱分辨率计算结果与逐线积分做了比较,表明 使用MODTRAN5的低光谱分辨率计算4.3 mm波段的辐亮度可能产生较大误差。

利用辐射传输模型MODTRAN5模拟计算了红外高光谱仪在光谱分辨率、光谱定标精度、地面反射率、大气廓 线以及辐射分辨率对CO2 气体含量探测敏感性的影响,同时定义探测辐亮度随气体含量改变的变化量指标S值, 并对探测灵敏度、光谱分辨率和信噪比SNR的关系进行了综合分析。为我国红外高光谱大气探测仪的设计以 及高光谱大气成分反演研究的开展提供重要的科学依据。对CO2 柱总量反演通道的选择和实现CO2 气体探 测敏感参数分析具有重要的参考价值。