modtran操作步骤及输入参数说明.docx

1、modtran操作步骤及输入参数说明本文分两局部，分别是第一局部 MODTRAN操作步骤图解 和 第二局部 MODTRAN参数输入的中文说明。第一局部 MODTRAN操作步骤图解一：计算透过率1：首先翻开MODTRAN软件，然后具体步骤见图解：点击完后出现如下对话框：开场对上图中的各个参数进展设置。Model Atomosphere根据自己的情况选择其大气模式。我们根据其过程是计算大气透过率，其具体设置如下如果想知道每个参数的详细说明还是需要看说明书，本说明只是对某个操作作具体的步骤分析图解，以中纬度夏季为例，计算其透过率：设置好上述参数以后，点击NEXT继续；根据自己的需要选择水汽含量，然后

2、点击NEXT，继续；设置好以后点击NEXT继续；此页面中有的参数需要计算才行，计算其方位角需要用到6S里面的子程序，各个参数设置好以后，点击NEXT，就完成了其参数的设置过程；然后点击运行；然后就可以查看其透过率的图像，其过程如下：然后点击Export Output To Excel就可以看到其每个波数的透过率与图像到此其计算大气透过率的过程就全部完成了。二：计算Radiance步骤然后运行就行了，其他步骤与上面一致。3：计算Irradiance步骤注：其参数没有进展设置好，需要细致的计算才能确定。然后运行就完成了其步骤。第二局部 MODTRAN参数输入中文说明CARD 1: MODTRN,

3、SPEED, MODEL, ITYPE, IEMSCT, IMULT, M1, M2, M3, M4, M5,M6, MDEF, IM, NOPRNT, TBOUND, SALBFORMAT (2A1, I3, 12I5, F8.3, F7.0)1. MODTRN = T, M or blank 选择MODTRAN波段模式光谱分辨率1cm-1= C or K MODTRAN相关k选项仅进展IEMSCT1和2辐亮度模式计算；计算更准确但速度慢= F or L 选择LOWTRAN波段模式光谱分辨率20cm-12. SPEED = S or blankslow相关系数k选项，每个光谱间隔1cm-1或

4、15cm-1使用33个吸收系数k值= Mmedium相关系数k选项17个k值3. MODEL = 0 仅指定一定海拔高度上的气象参数常压，仅水平路径，查看CARDs 2C, 2C1, 2C2, 2C2X, and 2C3 1 热带大气北纬15度 2 中纬度夏季大气北纬45度，7月 3 中纬度冬季大气北纬45度，1月 4 亚北极区夏季大气北纬60度，7月5 亚北极区冬季大气北纬60度，1月 6 1976年美国标准大气 7 用户提供大气数据查看CARDs 2C, 2C1, 2C2, 2C2X, and 2C34. ITYPE大气路径类型ITYPE1 水平路径气压为常数 2 两个海拔高度间的垂直或倾

5、斜路径 3 从某一海拔高度到空间的垂直或倾斜路径5. IEMSCT程序运行模式IEMSCT0 程序仅计算路径的透射率 1 计算路径的透射率和辐亮度 2 计算大气辐亮度和太阳/月亮散射辐亮度如IMULT=0，仅包括太阳辐亮度单次散射 3 计算太阳/月亮直射辐照度6. IMULT决定屡次散射IMULT0 不考虑屡次散射 1 考虑屡次散射，大气部的应用通常推荐此设置 -1 考虑屡次散射，主要应用于卫星传感器高度处的模拟除非ITYPE=3或H20，H2是路径末端的海拔高度只有IEMSCT1或2时，才可以选择屡次散射。7. M1、M2、M3、M4、M5、M6和MDEF是用于改良或提供使用者指定的温度、压

6、力、大气分子和剖面。当MODEL0或7时，M1到M6以及MDEF都是零，用户提供剖面数据。M11 6 指定大气模式的温度和压力剖面M21 6 指定大气模式的H2O剖面M31 6 指定大气模式的O3剖面M41 6 指定大气模式的CH4剖面M51 6 指定大气模式的N2O剖面M61 6 指定大气模式的CO剖面MDDF=0 指定大气模式下的其他一些分子剖面 1 1976美国标准剖面 2 用户输入剖面8. IM0 读取MODEL最后输入的类型 1 读取使用者输入的剖面数据9. NOPRNT0 程序正常运行，生成tape6输出文件 1 将tape6文件的透射率或辐亮度表格数据，大气剖面的数据最少 -1

7、生成tape8输出文件 -2 除了tape8文件，还生成光谱冷却比率数据clrates文件如果NOPRNT设置为-1并进展屡次散射计算，沿着视场方向上的光谱漫射和总辐射值将写入tape8文件。10. TBOUND0 边界温度K。在辐射模式IEMSCT1或2时，对于倾斜路径的地表或是云外表。11. SALB 0 地表反照率如果TBOUND0，可以是在H2处反照率，SALB等与1减去外表发射率，其值在0到1之间。 0 负的整数值允许使用者读取DATA/refbkg文件已保存的外表光谱反照率数据SALB负值包括：-1新雪，-2森林，-3农田，-4沙漠，-5海洋，-6云盖，-7干草地，-8湿草地，-9

8、枫叶地，-10烧过草地。CARD 1A: DIS, DISAZM, NSTR, LSUN, ISUN, CO2MX, H2OSTR, O3STR, LSUNFL,LBMNAM, LFLTNM,SOLCONFORMAT (2L1, I3, L1, I4, F10.5, 2A10, 3(1X, A1), 4X, F10.3) (MOD4.0)DIS = t, f or blank 在CARD1中的IMULT1时此参数使用，DIS设置为True(t)激活DISORT屡次散射算法，DIS设置为False(f或空格)使用Isaac的二流算法计算屡次散射DISAZM = t, f or blank DIS

9、ORT算法的方位角相关标识。DISAZM设置为True(t)将考虑太阳屡次散射视场的方位角影响，如果仅需要垂直方向辐射，太阳或观测天顶角近似垂直，或太阳的屡次散射是较小辐亮度成分，那么将DISAZM设置为False(f或空格)NSTR2，4，8或16 DISORT算法的计算流数，推荐此参数设置为8LSUN = t, f or blank LSUN设置为f或空格将使用缺省的5cm-1光谱分辨率辐照度值；LSUN设置为t即选择File Sun选项将读取1cm-1间隔的太阳辐照度数据文件且需要ISUN参数确实定ISUN2的整数 设置三角扫描函数的FWHM用于TOA太阳辐照度的平滑CO2MX CO2体

10、积混合比ppmv，缺省值是330ppmv；当前推荐为360ppmv1997H2OSTR 垂直水汽柱特性。如果设置为空格或0，使用缺省的水汽柱含量值。如果第一个非空字符为g，g字符后紧跟水汽含量且单位为gm/cm2例如g 2.0。如果第一个非空字符为a，a字符后紧跟水汽含量且单位为atm-cm例如a 3000，或者是一个绝对值来表示水汽柱比例因子例如 2.0 表示两倍于水汽柱含量的缺省值。O3STR 垂直臭氧柱含量特性。如果设置为空格或0，使用缺省的臭氧柱含量值。如果第一个非空字符为g，g字符后紧跟臭氧含量且单位为gm/cm2例如g 0.0001。如果第一个非空字符为a，a字符后紧跟臭氧含量且单

11、位为atm-cm例如a 0.2，或者是一个绝对值来表示臭氧柱比例因子例如 2.0 表示两倍于臭氧柱含量的缺省值。LSUNFL = t, f or blank. 如果选择t，读取CARD1A1指定的太阳辐照度数据文件。如果LSUN选择t，仅能使用此文件，否那么使用缺省的太阳辐照度数据。LSUNFL可以设置为1，2，3，4；查看CARD1A1。如果LSUNFL设置为f，而LSUN设置为t，那么那么使用DATA/newkur.dat文件。LBMNAM = t, f or blank. 如果设置为t，从CARD1A2上读取波段模型参数文件。否那么使用缺省的1cm-1间隔波段模型数据库DATA/BMP9

12、7_01.BIN。LFLTNM = t, f or blank.如果设置为t，从CARD1A3上读取用户指定仪器滤光片函数文件。SOLCON 0 输入太阳常数W/m2OPTIONAL CARDS 1A1, 1A2, 1A3用于光谱数据和传感器响应函数文件CARD 1A1: SUNFL2FORMAT(A80)CARD1A1用于选择TOA太阳辐照度数据库。仅在CARD1A的LSUNFLT时进展读取数据。SUNFL2 1或空格 使用校正的Kurucz数据库DATA/newkur.dat 2 使用Chance数据库DATA/chkur.dat 3 使用Cebula加Chance数据库DATA/cebc

13、hkur.dat 4 使用Thullier加校正的Kurucz数据库DATA/thkur.dat 文件名 用户指定数据库文件CARD 1A2: BMNAMEFORMAT(A80)CARD1A2用于选择波段模式参数文件。仅在CARD1A的LBMTAPT时进展读取。BMNAME =波段模式参数文件名。缺省的选择是1cm-1间隔波段模式数据文件DATA/BMP97_01.BIN。这里也有15 cm-1间隔的应用于快速短波长计算的波段模式文件DATA/BMP97_15.BIN。选择1cm-115 cm-1这两种波段模式文件，当MODTRANCARD1选择C或K时MODTRAN也将翻开1cm-115 c

14、m-1相关系数k数据文件。CARD 1A3: FLTNAMFORMAT(A80)CARD1A3用于选择使用者指定的仪器响应函数。仅在CARD1A的LFLTNMT时进展读取。FLTNAM 使用者提供仪器滤光片响应函数文件名。模式提供简单的AVIRIS响应函数DATA/aviris.flt如果使用响应函数，必须使用下面格式：UNITS_HEADERHEADER(1)w11 r11w12 r12w13 r13.HEADER(2)w21 r21w22 r22w23 r33.etc.UNITS_HEADER是一个字符串，其第一个字符是Nnm，W波长或M微米，是指波长或频率的单位。HEADER(J)是一个

15、字符串，其第一个字符不是数字且不是十进制小数点，表示第J通道一栏两个参数波长，响应函数值的开场WJ1 rJ1是第J通道第I个波长和响应值CARD 2: APLUS, IHAZE, OVAM, ISEASN, ARUSS, IVUL, ICSTL, ICLD, IVSA,VIS, WSS, WHH, RAINRT, GNDALTFORMAT (A2, I3, A1, I4, A3, I2, 3(I5), 5F10.5)APLUS, OVAM和ARUSS是用户提供气溶胶光谱性质APLUS 空格 缺省 A 使用“气溶胶添加选项读取DARD2A，使用者定义气溶胶光学特性IHAZE -1 无气溶胶消光，

16、但可能包括云ICLD0 0 在计算中没有气溶胶或云消光 1 乡村气溶胶模式，缺省VIS23km 2 乡村气溶胶模式，缺省VIS5km 3 海军海洋型，VIS的设置依赖于风速和相对湿度 4 海洋型，VIS23kmLOWTRAN模式 5 城市型，VIS5km 6 对流层模式，VIS50km 7 使用者定义气溶胶消光系数。读取cards 2D，2Dl和2D2，使用者定义4个海拔区域的消光系数，吸收吸收和不对称因子参数ARUSSUSS选项对于使用者定义气溶胶提供了更好的适用性 8 水平对流雾，VIS0.2km 9 发散型雾，VIS0.5km 10 沙漠型，根据风速WSS决定能见度OVAM 空格 缺省

17、N 使用海军海洋垂直气溶胶模式输出ISEASN针对对流层和平流层来选择季节适当的气溶胶剖面。仅在2到10km剖面的对流层气溶胶消光系数使用。ISEASN 0 季节由MODEL来决定：春夏季节MODEL0，1，2，4，6，7，秋冬季节MODEL3，5 1 春夏季节 2 秋冬季节ARUSS 空格 缺省 USS 使用者提供气溶胶光学特性将附录AIVUL参数即可以控制气溶胶剖面的选择也可以确定平流层气溶胶消光类型。IVUL 0，1 背景平流层气溶胶剖面和消光系数 2 中等火山气溶胶剖面和年火山气溶胶消光系数 3 强火山气溶胶剖面和新近火山气溶胶消光系数 4 强火山气溶胶剖面和年火山气溶胶消光系数 5

18、中等火山气溶胶剖面和新近火山气溶胶消光系数 6 中等火山气溶胶剖面和背景平流层气溶胶消光系数 7 强火山气溶胶剖面和背景平流层气溶胶消光系数 8 极强火山气溶胶剖面和新近火山气溶胶消光系数ICSTL是用来描述气团的性质1到10，其在海军海洋型IHAZE3选择时使用，缺省值为3。ICSTL = 1 Open ocean.10 Strong continental influenceICSTL的数值越大，陆地的影响就越大。ICLD指定云和雨模式的使用，从地面到相对应的云模式顶部之间的雨剖面是线性递减的。此程序忽略了云顶的雨。ICLD 0 无云，无降雨 1 积云，云底高度0.66km，云顶高度3.0

19、km 2 高层云，云底高度2.4km，云顶高度3.0km 3 层云，云底高度0.33km，云顶高度1.0km 4 层/积云，云底高度0.66km，云顶高度2.0km 5 雨层云，云底高度0.16km，云顶高度0.66km 6 用层云模式ICLD3云模式模拟毛毛雨，地面降雨量2.0mm/hr，在1.0km处降雨量为0.86mm/hr。 7 用雨层云模式ICLD5云模式模拟小雨，地面降雨量5.0mm/hr，在0.66km处降雨量为2.6mm/hr。 8 用雨层云模式ICLD5云模式模拟中雨，地面降雨量12.5mm/hr，在0.66km处降雨量为6.0mm/hr。 9 用积云模式ICLD1云模式模拟

20、大雨，地面降雨量25.0mm/hr，在3.0km处降雨量为0.2mm/hr。 10 用积云模式ICLD1云模式模拟暴雨，地面降雨量75.0mm/hr，在3.0km处降雨量为1.0mm/hr。 11 读入用户定义的云消光和吸收系数。读取CARDs 2D，2Dl和2D2，用户定义4个海拔区域的消光系数，吸收吸收和不对称因子参数。 18 标准卷云模式64m半径的冰粒 19 不可见卷云模式4m半径的冰粒IVSA用于地面边界层气溶胶的陆军垂直构造算法的使用。IVSA 0 不使用 1 垂直构造算法需要输入CARD2BVIS指定边界层气象距离，如果设置为0，那么VIS缺省值由IHAZE指定。能见度与地表55

21、0nm气溶胶消光系数关系如下，公式中是在550nm处Rayleigh散射系数。气象距离与能见度的近似关系式为：气象距离1.3*能见度VIS 0 用户指定地表气象距离 0 由IHAZE来设置气象距离的缺省值WSS指定现场的风速在海军海洋型和沙漠型气溶胶模式下WSS 现场的风速m/s。此参数的使用是在IHAZE3或 IHAZE10WHH是在海军海洋型气溶胶模式下24小时平均风速。WHH 24小时平均风速IHAZE3。对于海军海洋型气溶胶模式IHAZE3，如果WSSWHH0，那么风速由MODEL参数指定的缺省值来指定，见表3。对于沙漠气溶胶类型IHAZE10，如果WSS ZAERi1 气溶胶第i区域

22、顶部海拔高度km 0.0 用SCALEi值乘以此区域气溶胶柱密度 0或空格 用1值乘以此区域气溶胶柱密度柱密度不变在使用缺省值时，SCALEi1。除了ICLD11或0，对于所有云模式CARD2A 都需要。CARD2A标准构造卷云模式ICLD18或19是需要CARD 2A: CTHIK, CALT, CEXTFORMAT (3F8.3)CTHIK是卷云的厚度CTHIK 0 使用统计的厚度1km 0 用户定义厚度kmCALT是卷云的底部海拔高度kmCALT 0 使用已计算的值 0 用户定义高度相对于海平面CEXT是0.55微米处消光系数km-1CEXT 0 使用0.14*CTHIK 0 用户定义消

23、光系数CARD2A备用构造云模式ICLD1到10CARD 2A: CTHIK, CALT, CEXT, NCRALT, NCRSPC, CWAVLN, CCOLWD,CCOLIP, CHUMID, ASYMWD, ASYMIPFORMAT(3F8.3, 2I4, 6F8.3)CARD2A的这种构造改良不同于卷云的云参数。使用这个CARD会引出CARDs2E1和CARD2E2。 将CARD2A所有变量设置为-9后，所有变量为缺省值。CTHIK是云的垂直厚度CTHIK 0 用户定义厚度kmCALT是云的底部海拔高度kmCALT 0 用户定义高度km，是相对于地面 0 消光系数 0 缺省值如果用户定

24、义云/雨剖面，NCRALT是层边界数。NCRALT = 3 层边界数CARD2E1，用户定义云/雨剖面 = 2 云光谱数据的波长数CARD2E2 =0.2 且= 0 云液态水滴垂直柱密度或数量km gm/m3 = 0 云冰晶垂直柱密度或数量km gm/m3 0 且 = 105 云/雨相对湿度 105 假设100相对湿度ASYMWD是云液态水滴散射的HenyeyGreenstein相函数不对称因子| ASYMWD | = 1 使用用户定义或模式光谱不对称因子ASYMIP是云冰晶散射的HenyeyGreenstein相函数不对称因子| ASYMIP | = 1 使用用户定义或模式光谱不对称因子CARD2B是陆军垂直构造算法VSA子卡片输入DARD2IVSA1CARD 2B: ZCVSA, ZTVSA, ZINVSAFORMAT (3F10.3)此条件由参数VIS、ZCVSA、ZTVSA和ZINVSA来决定条件1：云/雾在外表；从云/雾底到云/雾顶消光随高度增加而增强。VIS=0条件2：雾/轻雾；随高度到云底其消光增强。0.5VIS=0条件2：晴/薄雾；随高度到云底其消光增强但消光小于条件2。10km=0条件3：无云幂高度低层云与地面的距离，但辐射雾层或逆温层或边界层的存在；随雾或边界层高度增加其消光减弱。ZCVS是A=0条件4：无云幂高度或逆温层；消光是常