雪的热辐射多角度偏振特性研究
积雪微波辐射亮温对积雪参数的敏感_省略_分析_以多层积雪微波辐射模型为例_白云洁
收稿日期:2009-03-11;修订日期:2009-05-21基金项目:中国科学院西部行动计划(二期)项目“黑河流域遥感—地面观测同步试验与综合模拟平台建设”(KZCX2-XB2-09);财政部/科技部公益类行业专项(GYH Y (QX )2007-6-18)资助。
作者简介:白云洁(1982-),硕士研究生,主要从事积雪遥感的研究。
E -mail :baiyj27@ 。
积雪微波辐射亮温对积雪参数的敏感性分析———以多层积雪微波辐射模型为例白云洁1,2,卢 玲1,李 新1,车 涛1(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;2.中国科学院研究生院,北京 100049)摘要:积雪的被动微波辐射亮温信号十分复杂,深度、温度、粒径、密度、液态水含量,以及下垫面的状况都会不同程度的影响积雪层的亮度温度。
本文利用多层积雪微波辐射模型(M EM LS )分别针对各个输入参数对模拟亮温的影响进行了分析,发现粒径是敏感性最高的模型参数,湿度、深度、密度、积雪温度次之。
模型模拟结果表明,当雪深小于50cm 时,雪深可以近似地表示为19和37G H z 的亮温差的线性函数;当雪深大于50cm 后,随着雪深的增加,亮温差增加幅度变小,趋向于饱和。
在建立积雪深度反演公式时,粒径和密度会影响公式的拟合系数。
把一定区域内积雪粒径和密度看作是相同的值,这可能是造成被动微波遥感反演雪深和雪水当量误差的原因之一。
被动微波无法反演湿雪的雪深和雪水当量,但可以有效识别干雪和湿雪,为水文模拟以及农业灌溉提供科学的依据和信息。
积雪温度对积雪辐射亮温影响较小,而且在对积雪深度进行反演时,两个频率亮温值相减,温度的影响也被降到了最低。
关 键 词:积雪被动微波遥感;敏感性分析中图分类号:TP 722.6 文献标志码:A 文章编号:1004-0323(2009)05-0622-091 引 言雪是全球水和能量循环中的关键要素之一。
不同融化状态雪的偏振特性分析
合 比例 ， 所 以样品制作尽量在 ３ ０ Ｓ 内完成 ， 雪水 比例少 量的
变化也不会 影响规 律 的发 现 。干雪样 品是 自然取样 的纯 雪 。
潮雪是 ２ ０ ０ ｇ纯雪 ＋２ ０ ｇ水 ， 稍 具有粘稠 度 ， 但 仍是未 成形
的散粒雪 。湿雪是 ２ ３ ０ ｇ纯雪＋１ ２ ０ ｇ水 ， 粘 稠度较高 ，样品
射 和吸收特性的光谱数据库 和基本光谱 数据集ｌ ２ ］ 。目前对雪 的多角度偏振高光谱特性 的研 究及数据 收集也初具规模 ， 但 是关于不同融化 状态雪的多角度偏振信 息研究还未见报道 。 重点探讨了入射角 、探测角 、方位角 和偏 振角对 融化状
态雪 的影响 ， 分析了不同融雪 由于以上 因素 的影 响在可见光
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ，２ ０ １ ３
不 同融化 状态 雪 的偏 振特 性 分析
张丽莉 ， 赵云升 ， 张 霞 ， 孙天琳 ， 梁壬凤 ， 刘 洁
东北师范大学城市 与环境科学学院 ，吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ ４
摘
要
在当今全球变暖的形势下 ，传统对于固态雪 的研究 已无 法满足需 求 ，文章定性 分析 了不 同融化状
２ Ｂ Ｒ Ｄ Ｆ测试平 台与 ＡＳ Ｄ测量仪器
实验采用地物多角度测试 平台（ Ｂ Ｒ ＤＦ ） 和美 国 ＡＳ Ｄ公 司 的最新产品 Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ Ｒ ３ Ｈｉ － Ｒｅ ｓ便携式 地物 波谱仪 进行 光 谱测量 。 平 台以镍钨灯作 为光 源 ， 色温 ３ ０ ０ ０ Ｋ，在 ０ 。 ～７ Ｏ 。 范 围内每隔 １ ０ 。 取一个 光源入射 天顶角 。中央载物 台是黑 色 圆盘 ， 从Ｏ 。 ～３ ６ Ｏ 。 每隔 １ ｏ 。 改变一个 探测 方位 ， 可手动变换 也 可 由机器 自动控制 。 探 测架 固定 在载物 台上 ， 探 测角 由机 器 精 密控 制，可在 Ｏ 。 ～９ Ｏ 。 范围 内变换 。该设 备还 配有 偏振 片 ，
大雪中的雪的物理特性与研究
大雪中的雪的物理特性与研究大雪纷飞的冬季，人们总会被雪花的美丽景象所吸引。
然而，除了欣赏雪的美丽外，你是否曾经好奇过雪的物理特性以及科学研究？本文将探讨大雪中的雪的物理特性以及相关的研究进展。
一、雪的物理特性雪的物理特性主要包括颗粒形状、结构、密度、熔点等方面的特征。
1.1 颗粒形状雪花的形状各异，有六角形、星型、板状等多样化的形态。
这种多样性源于雪花形成时的环境条件和水分分子排列方式的不同。
1.2 结构雪的结构是指雪晶在结冰过程中的排列方式。
在雪的结构中，晶体与空气之间呈现出复杂的孔隙结构，这些孔隙会对上层大气的反射和吸收特性产生影响。
1.3 密度雪的密度与其物理特性密切相关。
雪的密度通常由雪的含水量、压实程度以及颗粒形状等因素决定。
1.4 熔点雪的熔点是指雪从固态转化为液态的温度。
当温度升高时，固态雪将逐渐融化为水。
二、雪的研究进展科学家们对雪的研究主要集中在以下几个方面：雪的形成过程、雪的变化对环境和气候的影响以及雪的利用价值等。
2.1 雪的形成过程的研究雪的形成过程是研究雪的物理特性的重要一环。
科学家们通过观察和模拟雪花的形成过程，探究了雪晶的生长方式以及与气象条件之间的关系。
这对于加深对雪的物理特性的理解具有重要意义。
2.2 雪的变化对环境和气候的影响雪对环境和气候具有重要影响。
科学家们通过研究雪的物理特性以及其在气候系统中的作用，揭示了雪对温度调节、水循环、地表能量平衡等方面的重要作用。
这项研究有助于人们更好地了解和应对气候变化带来的挑战。
2.3 雪的利用价值的研究雪具有丰富的利用价值。
对于滑雪爱好者而言，深入研究雪的物理特性有助于改进滑雪场地设计和制造更先进的滑雪设备。
此外，雪还广泛用于冷链储存、雪储能等方面，其利用潜力依然值得进一步挖掘和研究。
三、结语大雪中的雪的物理特性与研究是一个涉及多学科的广阔领域。
随着科技的进步和人们对雪的重视程度的提高，对雪的研究将会越来越深入。
相信在不久的将来，我们会对雪的物理特性以及其对环境和社会的影响有更全面和深入的了解。
大雪中的科学探索冰雪研究的重要性与前沿领域
大雪中的科学探索冰雪研究的重要性与前沿领域大雪中的科学探索——冰雪研究的重要性与前沿领域作为大自然的奇迹之一，冰雪在人类生活中扮演着重要的角色。
尤其是在雪花纷飞、大雪纷降的冬季，人们能够亲眼目睹到冰雪美景。
然而，冰雪不仅仅是一种自然景观，它还蕴含着许多科学的奥秘和未知。
冰雪研究作为一个重要的科学领域，正在不断推动科学的发展与进步，为人类探索自然规律提供了宝贵的机会。
首先，冰雪研究的重要性在于其对气候变化的响应和影响。
冰雪是地球上重要的水资源和热调节因子，对维持地球气候平衡起着重要的作用。
然而，随着全球气候变暖，冰雪融化速度加快，其对气候的调节能力也在减弱。
通过对冰雪的观测和研究，科学家能够更加准确地了解气候变化对冰雪的影响，为制定应对气候变化的策略提供科学依据。
其次，冰雪研究能够帮助人们更好地了解地球的水循环。
冰雪是水循环的重要组成部分，其通过融化和蒸发等过程对水资源的再分配起着重要的作用。
科学家们通过对冰雪形成、变化和消融等过程的研究，能够更好地理解水资源的分布和变化规律，为合理利用和管理水资源提供科学依据。
此外，冰雪研究还对生态系统和生物多样性的保护具有重要意义。
冰雪是很多生物的栖息地和食物来源，其变化直接影响着这些生物的生存状况。
通过对冰雪生态系统的研究，能够更好地了解生物适应冰雪环境的机制，从而保护和维护生物多样性，确保生态系统的平衡和稳定。
冰雪研究作为一个前沿领域，涉及到诸多科学学科的交叉与融合。
其中，冰雪物理学研究冰雪的物理特性和本质，如冰晶结构、热学性质等，为冰雪的形成和变化规律提供重要的理论基础。
冰雪化学研究冰雪中的化学成分和反应过程，从而探索其对环境和生态的影响。
冰雪生物学研究冰雪中的微生物和生物适应冰雪环境的机制，为生态系统保护和冰雪生物资源开发提供科学依据。
此外，冰雪地质学和冰川学研究冰雪地形和冰川运动规律，为地质灾害防治和气候变化研究提供重要数据。
冰雪遥感和数值模拟等新兴技术也在冰雪研究中得到广泛应用，为大规模监测和预测冰雪变化提供了更加高效和精确的手段。
雪中研究冬日的科学实验
雪中研究冬日的科学实验在冬天的雪地里，我们可以进行一些有趣的科学实验，从中学习和了解更多关于冬日的知识。
本文将介绍一些简单而有趣的雪中科学实验。
第一部分：雪的物理特性实验一：观察雪的晶体形状材料：放大镜、玻璃片、收集的雪花步骤：1.在室外收集一些雪花，尽量不让其融化。
2.将一个雪花放在玻璃片上，用放大镜观察它的形状和结构。
3.观察不同雪花的形状和细节。
结果：发现每个雪花都有独特的形状和结构，它们通常呈现六角形晶体。
实验二：测量雪的密度材料：一个空的塑料容器、标尺、收集的雪球步骤：1.在室外捏一个雪球。
2.在塑料容器内放满雪，平均压实。
3.用标尺测量雪球的直径和体积，并记录数据。
4.用天平称量雪球的质量，并记录数据。
结果：通过计算密度等于质量除以体积，你可以得出雪的密度。
第二部分：雪的化学特性实验三：观察雪的融化材料：两个一模一样的透明杯子、收集的雪球、温水步骤：1.在两个杯子中倒入相同量的温水。
2.在一个杯子中放入一个雪球，另一个杯子不放雪球作为对照组。
3.观察两个杯子中的雪是否融化得更快。
结果：雪球会加快温水的融化速度，因为雪球的温度比水低。
实验四：雪的酸碱性测试材料：红、蓝两种酸碱性指示剂、收集的雪步骤：1.将一些雪放在两个不同的容器中。
2.在一个容器中加入一滴红色指示剂，另一个容器中加入一滴蓝色指示剂。
3.观察指示剂的颜色变化。
结果：如果红色指示剂变成橙色或黄色，并且蓝色指示剂没有变化，则说明雪是酸性的。
相反，如果蓝色指示剂变成绿色或紫色，并且红色指示剂没有变化，则说明雪是碱性的。
如果两个指示剂都发生变化，则说明雪是中性的。
第三部分：雪的生态特性实验五：观察雪对植物的保护作用材料：两个相同的小盆栽植物、雪步骤：1.将两个小盆栽植物放在相同的环境条件下。
2.在一个植物上覆盖一层薄雪，另一个不做处理作为对照组。
3.观察两个植物的生长情况。
结果：覆盖雪的植物通常比未覆盖雪的植物更好地保护了根部和茎木，有助于它们在严寒环境中生存。
雪花状冰晶的毫米波散射特性
雪花状冰晶的毫米波散射特性随着地球气候的变化和极端天气事件的频发，对雪花如何影响毫米波辐射进行深入研究具有重要的科学和应用价值。
雪花是大气中常见的细碎颗粒，对微波和毫米波辐射的散射特性具有一定的影响。
本文针对雪花的形状、大小、方向等因素，探讨了雪花在毫米波频段的散射特性。
一、雪花的形状特征雪花的形状因其生长温度和水分含量的差异而有所不同，一般分为六角星形、针状、鱼骨状、板状等多种形态。
相对于球形颗粒，由于雪花的分支结构，其对毫米波的散射更为复杂。
二、雪花的大小影响雪花的大小和形态是影响其散射特性的因素之一。
固定形态下，雪花的大小对散射系数的影响很小；而当形态发生变化时，随着雪花大小增大，其散射系数也会增加。
三、雪花的方向散射特性雪花的方向因素与毫米波的散射特性密切相关。
不同方向上，雪花的散射系数表现出不同的特点。
在相同大小和形态下，垂直于雪花主轴线的方向上，雪花的散射系数最大，而与主轴产品之间成角度时，散射系数随角度的增大而减小。
四、雪花的散射机制雪花的散射机制主要有一些基本的模型，如单粒子散射模型、多粒子散射模型、近场散射模型、远场散射模型等。
其中，近场散射模型常常用来描述雪花较小时的散射，其描述方法为采用较高频率的微波来分析，有助于揭示这些粒子的内部结构。
远场散射模型主要用于大外径的雪花，在天气雷达、通信等领域有较大的应用价值。
综上所述，雪花状况对毫米波辐射有一定的散射影响。
其大小、形态、方向及散射机制均会对散射特性产生影响，因此，在对雪花天气及其对毫米波辐射的影响进行研究时，应综合考虑这些因素。
对于各领域的相关研究，可以更好地应对极端天气条件下的实际应用需求，提供更加准确的数据支持，为应对天气变化需求提供保障。
大雪节气下的森林生态系统红外辐射与能量平衡研究
大雪节气下的森林生态系统红外辐射与能量平衡研究随着全球气候变暖，对森林生态系统进行深入研究变得越来越重要。
森林生态系统对地球的气候与能量平衡起着至关重要的作用。
而在大雪节气这一特殊的时期，森林生态系统的红外辐射与能量平衡也受到了研究者们的广泛关注。
大雪节气是中国农历二十三个节气中的第19个节气，通常出现在每年的11月22日至26日之间。
这一时期，北半球处于冬季，寒冷的气温与积雪覆盖给森林生态系统带来了独特的气候条件。
因此，了解大雪节气下森林生态系统的红外辐射与能量平衡对于理解和预测气候变化具有重要意义。
首先，我们需要了解什么是红外辐射。
红外辐射是指在电磁波谱中处于可见光之外的一种辐射。
森林生态系统中的植被通过光合作用吸收了太阳辐射能量，并将一部分能量转化为可见光辐射。
然而，不可避免地有一部分能量以红外辐射的形式传出。
红外辐射的研究可以帮助我们了解植被对能量的吸收与释放过程，从而进一步探索森林生态系统的能量平衡。
针对大雪节气下的森林生态系统，研究者们通过使用红外成像技术对植被的红外辐射进行观测与分析。
通过红外成像仪，可以精确地记录下不同植物部分的红外辐射强度。
例如，叶片的红外辐射强度会随着光合作用的进行而增加，而树干等非光合组织则会散发较低的红外辐射。
这些红外辐射的变化能够帮助研究者们揭示大雪节气下森林生态系统的能量平衡状况。
在大雪节气下，森林生态系统的能量平衡主要取决于能量的输入与输出之间的平衡。
能量的输入主要来自太阳辐射，而能量的输出则包括植被的光合作用和红外辐射。
研究者们通过对大雪节气下森林生态系统的红外辐射进行观测与分析，可以计算出能量的输入与输出之间的差异，从而得知森林生态系统的能量平衡状况。
然而，要准确地研究大雪节气下森林生态系统的红外辐射与能量平衡，并不是一件容易的事情。
首先，由于大雪时期气温较低，测量仪器可能会受到环境的影响而导致误差。
因此，在进行实地观测时，研究者们需要采取合适的措施来保证数据的准确性。
大雪节气中的冰雪科学与实验探究
大雪节气中的冰雪科学与实验探究大雪节气是指我国农历每年农历十二月初八至十二月二十二之间的时期，这个时期正是寒冷的冬季，天气异常寒冷，气温骤降，往往会出现大雪、大风等天气现象。
在这样的寒冷气候下，冰雪科学以及与之相关的实验探究成为了备受关注的话题。
冰雪科学是研究冰与雪的性质、形态、过程和应用的一门学科。
在大雪节气中，冰雪变得更加普遍和显著，因此进行冰雪科学研究的条件和机会较为丰富。
同时，通过实验探究，我们可以更深入地了解冰雪的特性以及其对自然环境和人类生活的影响。
一、冰的科学1. 结晶过程与结构冰是由水分子组成的晶体，其结晶过程在大雪节气中尤为突出。
通过实验探究，我们可以观察到从液态水到固态冰的结晶过程，了解到冰的结构特点以及晶体生长的规律。
2. 物理性质与变化冰具有一些独特的物理性质，如比热容较高、导热性较低等。
通过实验探究，我们可以验证这些性质，并深入研究冰的物理变化过程，如熔化和冷冻过程中温度的变化规律等。
二、雪的科学1. 雪花的结构与形态雪花是冰的一种特殊形态，其结构和形态多种多样。
通过实验探究，我们可以制备不同形态的雪花，并观察它们之间的差异，从而了解雪花的结构特点。
2. 雪的物理特性雪对声音的吸收和反射具有独特的特性，同时雪的导热性也与冰不同。
通过实验探究，我们可以验证这些特性，并研究雪在不同条件下的物理变化，如雪的融化速度与温度的关系等。
三、冰雪与环境1. 冰雪的形成与地理环境大雪节气中的冰雪对地理环境有着深远的影响。
通过实验探究，我们可以了解冰雪形成的原理和影响因素，进而认识到冰雪在地理环境中的重要作用，如山区的雪崩、冰川的形成等。
2. 冰雪与气候变化冰雪对气候变化有着重要的影响，同时也会受到气候变化的影响。
通过实验探究，我们可以模拟不同气候条件下的冰雪变化，进一步研究冰雪与气候变化之间的关系，从而对气候变化有更深入的了解。
总结：大雪节气提供了研究冰雪科学以及进行相关实验探究的良好时机。
大雪节气雪地中的自然科学实验
大雪节气雪地中的自然科学实验大雪节气是我国传统的二十四节气之一，通常在每年的11月23日或24日。
这一节气标志着冬季正式来临，天气逐渐寒冷，寒潮频繁出现，大部分地区都会迎来第一场雪。
雪地中的自然科学实验是一种有趣的活动，不仅可以让我们更深入地了解雪的性质，还可以培养我们的观察能力和科学研究的方法。
一、雪的结晶实验雪的结晶是自然界中的一种独特现象，通过一些简单的方法，我们可以观察到雪的结晶形态。
首先，我们需要一块玻璃片或者黑色的纸，用来接收雪花。
然后，在大雪节气的雪天，将玻璃片或黑纸放置在室外，让雪花自然降落在上面。
待雪花完全降落后，用放大镜或显微镜观察雪花的形态，我们会惊讶地发现，每个雪花都有独特的形状，有的是六边形，有的是八边形，还有的是各种各样的造型。
这是因为雪花的结晶过程中，水分子以六角星形结晶，然后与其他水分子相连形成雪花。
二、雪的热传导实验雪是很好的绝缘材料，因此在冬季，大雪覆盖的地方通常会更保温，不容易散发热量。
我们可以利用这一点进行一项简单的实验，来观察雪的热传导能力。
首先，我们需要两个相同大小的塑料瓶，一个装满热水，另一个装满冷水。
然后，在两个瓶子的表面分别放上一层薄薄的雪。
过一段时间后，我们观察到，装有热水的瓶子表面的雪融化得更快，而装有冷水的瓶子上的雪则保持得更久。
这是因为热水瓶通过瓶壁传导热量到雪上，使其融化，而冷水瓶则将热量尽量阻挡在瓶内，不容易传导到雪上。
三、雪的密度实验雪与水相比，其密度较低，这也是为什么雪能够漂浮在水面上的原因。
为了观察雪的密度，我们可以进行一项简单的实验。
首先，我们需要一个透明的容器，将其装满清水。
然后，将一小块雪放入容器中，并观察其行为。
我们会发现，雪在水面上浮起，并慢慢融化，最终变成水。
这是因为雪的密度小于水的密度，所以它能够在水中浮起。
通过这个实验，我们可以更好地理解密度的概念，并触摸到雪的独特之处。
四、雪的pH值实验雪的pH值是指雪在融化后的水溶液中的酸碱性程度。
大雪节气的冬季科学实验与探索
大雪节气的冬季科学实验与探索大雪节气是中国传统二十四节气中的第21个节气，通常出现在每年的12月7日或8日。
在这个时候，寒冷的冬天已经来临，气温骤降，雪花纷飞。
对于科学爱好者来说，大雪节气是一个进行冬季科学实验与探索的绝佳时机。
本文将为大家介绍一些适合于大雪节气进行的冬季科学实验，帮助读者更好地了解冰雪的物理性质和我们周围的自然环境。
实验一：研究雪的结晶形状大雪节气是寒冷季节雪花飘飞的时候，通过观察雪花的结晶形状可以了解雪花的结构和形成过程。
为了进行这个实验，我们可以准备一张黑色的布，待雪花落在布上后立即用放大镜观察雪花结构。
观察时要尽量避免呼气和其他可能导致雪花融化的行为，这样可以更好地观察到雪花的晶体结构。
观察后，我们可以将各种不同形状的雪花绘制出来，并比较它们之间的异同点和共性。
实验二：探究雪有多重雪花在冬天的天空中飘落，但我们常常只把它当成轻盈的白色物体。
那么，雪花到底有多重呢？我们可以通过简单的实验来探究这个问题。
首先，我们需要找一个干燥的塑料袋，然后在塑料袋上固定一个天平。
接下来，保持塑料袋的开口向上，让雪花直接落在塑料袋口上，观察塑料袋上显示的重量。
通过多次实验并取平均值，我们可以得出雪花的平均重量。
实验三：研究雪的导电性平时我们都知道电不通水，那么对于雪来说会是怎样呢？我们可以进行一个简单的实验来了解雪的导电性。
首先，我们要准备一个电池、两根导线和一些雪。
将一根导线的两个端子分别连上电池的正负极，另一根导线的一端插入雪中。
观察是否有电流通过雪的现象发生。
如果电流不能通过雪，则说明雪具有较好的绝缘性能。
实验四：冰的熔化速度研究冰是冬季的常见物质之一，而研究冰的熔化速度有助于我们了解温度对物质性质的影响。
我们可以将纯净水倒入几个大小相同的容器中，并将它们放置在不同的环境温度下，观察冰的熔化速度。
可以改变室温、用冷藏库进行实验等方式来探究不同温度对冰的影响。
记录不同条件下冰的熔化时间，并分析温度对熔化速度的影响。
大雪中的雪的物理特性与研究
大雪中的雪的物理特性与研究大雪是指雪量较大、密度较高的降雪现象。
雪的物理特性和研究对于了解大雪形成、降雪量的预测以及保护措施的选择等方面非常重要。
本文将介绍大雪中雪的物理特性以及相关的研究进展。
首先，大雪中的雪的物理特性包括雪的形态、结构、密度以及熔化过程等。
雪的形态可以分为晶芯、粉状雪、结冰雪和支维雪等。
晶芯是由空气冷凝形成的六角形雪晶，是雪的基本单位。
粉状雪是由许多细小的晶芯组成，外观呈现白色，常见于下小雪和绵密雪。
结冰雪是由冰层形成，常出现在大雪后的低温天气中。
支维雪是雪与雨的混合形态，通常含有雨点或霰核。
雪的结构也是研究雪的重要方面。
雪晶随温度的变化而经历晶体生长、晶芯附着、结冰以及融化等过程，最终形成不同结构的雪。
雪晶间的间隙填充了空气，形成雪的空隙结构。
雪的空隙结构会影响雪的密度以及热、力学等性质。
雪的密度是衡量雪结实程度的指标。
在大雪中，由于降雪量大，雪的密度较高。
雪的密度和其含水量、雪晶形态以及压实程度都有关系。
一般来说，雪的密度越高，结实度越大。
在实际生活中，我们常常用密度去评估雪的质量和适用性，以选择适合的防雪措施。
研究雪的物理特性对于预测降雪量和了解降雪原因非常重要。
目前，主要的研究方法包括实验室测试、数值模拟以及遥感技术。
实验室测试是通过模拟实际雪的形态、密度等特性来研究雪的物理特性。
常用的实验室测试方法包括微观结构观察、模型试验和密度测试等。
通过这些实验，可以分析雪的排水性、抗压强度、热传导率等性质。
数值模拟是通过计算机模拟雪的各种物理过程来研究雪的物理特性。
基于质量守恒、能量守恒和动量守恒的方程可以模拟雪的生长和熔融过程，进而预测降雪量和雪的分布等。
遥感技术通过卫星或气象雷达等设备来获取雪的信息，包括雪的分布、降水量以及雪的结构等。
遥感技术能够提供大范围、实时的雪的信息，对于大雪的预测和监测非常有帮助。
总之，大雪中的雪的物理特性和研究是预测降雪量、了解雪的形成机制以及选择合适的保护措施等方面非常重要的基础工作。
大雪节气冬季的科学探索与发现
大雪节气冬季的科学探索与发现冬季是四季中寒冷的季节，而大雪节气则是冬季的一个重要节点。
在大雪节气期间，寒冷的天气令大部分地区出现降雪现象，这为科学家们提供了探索和发现的机会。
本文将以大雪节气为切入点，探讨冬季的科学探索与发现。
一、雪的形成与结构大雪节气中，特有的气温条件使得雨滴在空中冷却并结冰，形成雪晶。
雪晶有着独特的结构和形状，科学家们通过显微镜、冰晶成像仪等设备对雪晶进行观察和研究。
他们发现，雪晶的形状与温度、湿度等因素密切相关，不同条件下形成的雪晶呈现出各种美丽的形态，如六边形、菱形、星形等，这为我们揭示雪的形成机理提供了线索。
二、雪的物理性质研究雪作为一种独特的自然现象，具有一系列独特的物理性质，如密度、导电性等。
科学家们通过实验和观测，对雪的物理性质展开研究。
他们发现，雪的密度与温度、降雪强度等因素有关，不同条件下的雪的密度存在差异。
在导电性方面，由于雪晶表面带有电荷，雪可以导电。
这些研究深化了我们对雪的认识，为雪的应用提供了理论依据。
三、雪对生态环境的影响雪不仅仅是寒冷的季节带给我们的困扰，它也对生态环境产生了一定的影响。
大雪节气期间的降雪，为土壤的保温提供了一层“被子”，有助于保护植物的生长。
同时，降雪还可以促进土壤中的水分储存，为春季植物生长提供水源。
科学家们通过研究雪与生态环境的关系，进一步认识到雪的重要作用，提出了一系列的保护雪资源的措施。
四、雪的利用价值和应用雪不仅是一种自然现象，也是一种资源。
大雪期间的降雪为冰雪运动提供了得天独厚的条件。
滑雪、打雪仗等冰雪运动的兴起，使得雪的利用价值得到了充分发挥。
此外，雪还广泛应用于交通运输、农业等领域，比如冰雪路面护理剂的使用、雪场的建设等。
因此，科学家们还在不断研究雪的应用技术，以提高雪的利用效率。
综上所述，大雪节气为科学家们在冬季进行了大量的研究和探索。
通过研究雪的形成与结构、物理性质、对生态环境的影响以及雪的利用价值和应用等方面，我们更加深入地了解了冬季雪的科学特性，也为冬季的生活和发展提供了更多的可能性。
小雪节气的冬季物理课研究冰雪的物理特性
小雪节气的冬季物理课研究冰雪的物理特性冬季是一个充满魅力的季节，同时也是一个研究冰雪物理特性的好时机。
在小雪节气中，我们将进入这个有趣的物理课，探索冰雪的奇妙之处。
本文将介绍一些冰雪的基本物理特性，以及它们在日常生活和科学研究中的应用。
1. 冰的结晶结构冰是由水分子组成的晶体，其结晶结构决定了冰的物理特性。
在室温下，冰的晶体结构为六方最密堆积，形成六边形的结构。
这种结构使得冰具有独特的性质，如融化和蒸发时的吸热作用。
2. 冰的密度变化冰的密度比液态水要小，这在水生物的生存中起到了关键的作用。
当水结冰时，它会膨胀，因为水分子在冰晶中排列得更稳定，导致了空间的扩大。
这种性质使得冰浮在水面上，形成保护水下生物的冰盖。
3. 冰的热导率冰具有较低的热导率，这意味着它可以有效地隔热。
这是为什么冬季在寒冷的天气中，湖泊和河流的表面会结冰，而水的底部仍然保持液态的原因之一。
这个特性也被应用在冷藏食物和低温储存中，通过冰的隔热效应来保持食物的新鲜。
4. 雪的形成过程雪是由冰晶形成的小颗粒，其形成过程涉及到水蒸气的凝结和冷却。
当大气中的水蒸气遇到冷空气时，就会凝结成冰晶，并在空中聚集成雪花。
雪花的形状和结构取决于温度、湿度和气流等因素。
5. 雪的晶体结构雪晶是由冰分子组成的晶体，其结构也是六方最密堆积。
然而，由于降水条件的不同，雪晶的形状和大小有很大的变化。
人们在观察雪花时会发现，每个雪花都有独特的形状和图案，这是由于气温和湿度等因素的影响。
6. 雪的光学特性雪具有良好的光学性能，它能够反射和散射太阳光，使得冬季的白雪皑皑。
同时，雪也能吸收一部分光线，使得光线穿过雪层时发生折射，形成光晕和反射。
这些光学特性不仅赋予了雪的美感，也为天文观测和光学仪器的研究提供了便利。
总结：在小雪节气的冬季物理课中，我们研究了冰雪的物理特性。
冰的结晶结构、密度变化和热导率是冰的基本特性，而雪的形成过程和晶体结构则使每片雪花都独一无二。
中国北方季节性积雪中吸光性物质的光学特征、分子组成及环境效应研究
中国北方季节性积雪中吸光性物质的光学特征、分子组成及环境效应探究在中国北方的寒冷冬季，积雪是常见的自然现象。
然而，我们对积雪中吸光性物质的光学特征、分子组成以及对环境的影响了解有限。
本文旨在通过探究北方季节性积雪中的吸光性物质，深度了解其光学特征、分子组成以及潜在的环境效应。
起首，我们需要了解什么是吸光性物质。
吸光性物质，也被称为光学吸纳物质，是指能吸纳特定波长的电磁辐射的物质。
在积雪中，吸光性物质可能来源于大气中的气溶胶粒子、云雾粒子或在雪晶表面附着的颗粒物等。
这些吸光性物质会影响积雪的辐射特性，从而影响地表能量平衡、气候变化和生物圈的生产力。
关于北方季节性积雪中的吸光性物质的光学特征，许多探究已经进行了模拟和实测。
实测中，探究者通常使用光谱仪等设备测量积雪中不同波长的辐射特性，以了解积雪对太阳辐射的吸纳、散射和透射状况。
模拟方面，一些探究使用计算机模型对积雪中的吸光性物质进行建模，并思量不同的环境因素，如大气污染、气温等。
这些探究有助于揭示季节性积雪中吸光性物质的光学特征，并提供了相关的理论基础和实测数据。
接下来，我们需要了解这些吸光性物质的分子组成。
吸光性物质的分子组成可以通过化学分析等方法来确定。
一些探究已经对北方季节性积雪中的颗粒物进行了采样和分析，以确定其中的化学成分。
结果显示，这些颗粒物主要由有机物、无机盐和矿物组成。
有机物可能来源于大气中的挥发性有机物，无机盐可能与附着在积雪表面的气溶胶粒子有关，矿物则来自于土壤和大气中的颗粒物。
这些分析有助于我们了解北方季节性积雪中吸光性物质的分子组成，从而为进一步探究其环境效应提供基础。
最后，我们需要了解这些吸光性物质对环境的潜在影响。
北方季节性积雪中的吸光性物质吸纳了太阳辐射后，会影响地表的能量平衡，从而影响地面温度和气候变化。
此外，它们还可能通过改变积雪的物理特性，如熔融速率和反射率，对水循环产生影响。
此外，吸光性物质的存在还可能改变积雪中的溶解物质浓度，影响降水的净沉降和地下水的质量。
小雪节气下的冰雪科学探索
小雪节气下的冰雪科学探索冰雪是寒冷季节中的一种自然现象，在冬天中占据重要的地位。
而小雪节气则是中国二十四节气中的其中一个。
在小雪节气期间，人们可以开展各种冰雪科学探索活动，以增进对冰雪现象的理解。
一、雪花的形成与结构雪花是冰雪科学中关键的研究对象之一。
雪花的形成和结构受多种因素的影响，主要包括空气湿度、气压和温度等。
在小雪节气中，由于环境温度的逐渐下降，空气中的水蒸气会凝结成冰晶，形成雪花。
科学家通过观察雪花的结构可以发现，雪花通常由六角形的水晶构成。
这是因为水分子的分子结构使得它们在凝结时呈现出六边形的形状。
理解雪花的形成和结构，不仅可以增进对冰雪现象的认识，还有助于人们学习物质的凝结过程。
二、雪的稳定性与变形在小雪节气中，雪的存在时间相对较长，人们可以观察到雪的稳定性和变形过程。
雪的稳定性与其结构和温度有关。
在一定的温度下，雪的结构能够保持稳定，但温度升高或受力作用时，雪的结构可能发生变形或破裂。
科学家通过实验和观察可以发现，雪的稳定性与其含水量，形状以及压力等因素密切相关。
对雪的稳定性和变形过程进行研究，可以帮助我们更好地理解雪的特性，为相关工程和气象预测提供参考依据。
三、冰雪对生态环境的影响冰雪不仅在自然界中起到重要的作用，也对人类和生态环境产生着深远的影响。
在小雪节气中，人们可以关注冰雪对生态系统的影响。
冰雪对生态环境的影响主要体现在以下几个方面：首先，雪的存在可以保温和保湿，为植物提供生长环境；其次，冰雪能够储存水源，为动植物生存提供重要的水资源；此外，冰雪的融化过程也会对水循环和气候产生一定的影响。
四、冰雪运动与娱乐冰雪不仅是一种自然现象，也是一种受人们喜爱的运动和娱乐方式。
在小雪节气中，人们可以开展各种冰雪运动活动，例如滑冰、滑雪和打雪仗等。
通过冰雪运动和娱乐，人们可以锻炼身体，增强体质。
同时，冰雪运动还能培养人们的勇气、坚持和团队合作精神。
此外，冰雪运动也有利于推动冰雪产业的发展，促进旅游和经济的繁荣。
雪的偏振高光谱反射影响因素分析
雪的偏振高光谱反射影响因素分析孙仲秋;赵云升;阎国倩;宁艳玲;仲桂新【摘要】针对雪监测的需要和令球变化对雪的影响,在传统对雪研究的基础上,从多角度偏振反射人手,对光线的入射天顶角、探测天顶角、探测方位角、偏振角、雪密度、雪中污染情况、雪下覆背景等影响因素进行了分析.发现这些因素对雪的反射光谱曲线均有影响,而且某些因素对偏振高光谱反射的影响较垂直观测更显著.这影响因素中雪污染情况对雪的反射光谱曲线有明显的改变,其他因素对雪的反射光谱曲线形状变化影响不大,主要是影响雪的反射比值.雪的偏振反射信息的研究具有重要理论意义,也有广泛的应用前景,同时也为利用遥感技术对雪的定量研究提供新的思路和方法.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2010(030)002【总页数】5页(P406-410)【关键词】多角度;雪;高光谱;偏振信息【作者】孙仲秋;赵云升;阎国倩;宁艳玲;仲桂新【作者单位】东北师范大学城市与环境科学学院,吉林,长春,130024;东北师范大学城市与环境科学学院,吉林,长春,130024;东北师范大学城市与环境科学学院,吉林,长春,130024;东北师范大学城市与环境科学学院,吉林,长春,130024;东北师范大学城市与环境科学学院,吉林,长春,130024【正文语种】中文【中图分类】TP72雪是地球表面最为活跃的自然要素之一[1]。
雪监测对全球气候变化和水资源管理具有重要意义。
因此,对雪的研究一直受很多科学工作者的广泛关注与重视[2]。
早期利用遥感技术对地物行监测都是垂直方式采集数据。
随着遥感应用研究的深入,在20世纪70年代末,Suits,Hapke,Strahler,李小文等大批学者对地物的二向反射做了定量研究,从而使遥感进入了获取地物三维信息的崭新阶段[3-5]。
与单一方向遥感相比,多角度对地观测通过对地面固定目标多个方向的观测,提取更为详实可靠的地面目标三维空间结构参数,而且不同地物的物质成分、颜色、结构不同,其光谱的偏振态以及在2π空间的三维光谱特征都存在差异,通过这些差异,对于精确识别地物,提高遥感的实际应用具有重要意义[6]。
冰的热辐射偏振特性研究
λ 犿 ·犜 ＝ 犫
（ ） １
３ 式中 ， 犫＝２ ． ８ ９ ７×１ ０ ｍ·Ｋ。地 球 表 层 的 代 表 性 温 度 为 ３ ０ ０
Ｋ，其辐射能峰值所对应的波长约为 １ ０μ ｍ，正好位于 ８～１ ４
２ ０ １ ３ ０ ４ １ ６，修订日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ６ ２ ９ 收稿日期 ： ） 资助 ４ １ ２ ７ １ ３ ５ ０， ４ ０ ９ ７ １ １ ９ ０ 基金项目 ：国家自然科学基金项目 （ ： １ ９ ８ ９ 年生 ，东北师范大学地理科学学院硕士研究生 ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｎ ｔ ｔ ７ ７ ８＠ｎ ｅ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 作者简介 ：王婷婷 ，女 ， ｇ ： ｍ ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ｅ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 通讯联系人 ｅ ＠ｎ ｙ
燀中 ， 犐 为非偏振光强 ， 犙 和犝 分别代表两个方向上的线偏 振光强 ， 犞 代表圆偏振光强 ，偏 振 片 透 光 轴 相 对 于 选 定 的 参 考坐标轴的夹角α 的光强犐 α 表示为 ／ 犐 犐＋犙 ｃ ｏ ｓ ２ ｓ ｉ ｎ ２ ２ α＋犝 α） α ＝ （ 表征偏振态用偏振度 犘 和偏振方位角α 表示
１ ． ２ 偏振机理
偏振是各种矢量波的一种基本性质 ，是 指 用 矢 量 波 来 描
１ ２］ 。 述空间某一固定点所观测到的矢 量 波 随 时 间 变 化 的 特 征 ［
偏振度是度量电磁波中偏振程度的参数 ，为 偏 振 光 在 总 光 强 中所占比例 。各因素对热红外偏振特性的 影 响 可 用 偏 振 度 来 描述 ，常用斯托克斯矢量表示法来描述偏振态 。
第３ 第３期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 ４卷 ， ２０１４ 年 ３ 月 Ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄＳ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌＡ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｐ ｐ ｙａ ｐ ｙ
冰雪的辐射弱
冰雪的辐射弱
冰雪是寒冷的自然现象，具有辐射弱的特点。
辐射是指能量或物质以波动形式传播的过程，而辐射强度表示单位面积上物质或能量的辐射量。
冰雪的辐射弱主要是由于以下几个方面原因：
首先，冰雪的温度较低。
冰雪存在于较低的温度条件下，因为温度越低，分子的热运动越慢。
这导致冰雪的辐射强度较弱，因为辐射强度与物体的温度有关，温度越高，辐射强度就越大。
其次，冰雪的反射率高。
冰雪是白色的，具有较高的反射率。
白色物体对光的反射高于吸收和透射，因此冰雪对太阳光的吸收量较少，反射大部分入射的光线。
这也是为什么在阳光下观察冰雪时，我们感到明亮耀眼的原因。
因为冰雪反射的光线多，辐射出的光线相对较少，所以辐射强度较弱。
另外，冰雪的物质稳定性高。
冰雪是由水分子组成的晶体结构，具有较高的稳定性。
晶体结构中的水分子能够相互吸引并形成稳定的结构，以减少内部的能量变化。
这使得冰雪对外界能量的散发较少，造成辐射强度较弱。
最后，冰雪的扩散力弱。
冰雪的扩散力指的是冰雪中能量的传输能力。
由于冰雪的低温和晶体结构，它的能量传输能力较弱。
这导致冰雪无法有效地将能量辐射到周围环境中，而是保持在自身内部。
因此，冰雪的辐射强度较弱。
综上所述，冰雪的辐射弱是由于其低温、高反射率、物质稳定性和扩散力的影响。
尽管冰雪的辐射强度较弱，但它在自然界中起着重要的作用，例如保持地球温度平衡、维持生态系统的稳定性等。
冰雪中的科学探索
冰雪中的科学探索冰雪是大自然中独特而神奇的物质，它不仅具有美丽的外观，还隐藏着许多科学之谜。
在冰雪的世界里，科学家们进行了一系列的研究和探索，揭开了其中的奥秘。
本文将从冰雪的形成、结构与特性以及应用等方面，阐述冰雪中的科学探索。
一、冰雪的形成及其过程冰雪的形成是一个复杂而有趣的过程。
通常情况下，当空气中的水蒸气遇冷时，会发生凝结现象，形成微小的冰核。
这些微小的冰核作为催化剂，使得周围的水分子逐渐聚集而形成冰晶。
当冰晶逐渐增大并沉积到一定大小时，就形成了我们常见的雪花。
科学家们通过实验和观察，揭示了冰雪形成的机理。
他们发现，冰晶的形状和温度、湿度、空气压力等因素密切相关。
不同的气象条件会导致不同形状的冰晶，在雪花中显示出多样性和美丽的几何形态。
这些研究不仅拓展了我们对冰雪形成的认识，也为天气预报和气候变化研究提供了重要的依据。
二、冰雪的结构与特性冰雪不仅在外观上给人以美的享受，其结构和特性也具有独特之处。
冰晶的结构是由水分子的排列方式决定的，它们以特定的方式有序地排列在一起。
冰晶的结构呈六方晶系，具有均匀的分子间距和规则的排列方式。
由于冰晶分子结构的特殊性，冰雪具有许多独特的物理和化学特性。
例如，冰的密度比水的密度小，因此冰能浮在水面上。
这一特性在自然界中起到了重要的作用，维持了水生态系统的稳定。
此外，冰的结构也决定了它的热导率和透过光的能力等物理特性，为冰雪运动和应用提供了理论和实践依据。
三、冰雪在科学研究中的应用冰雪是自然界中重要的研究对象，它在科学研究中有着广泛的应用。
例如，在气候研究中，冰雪被视为重要的记录器。
通过对冰雪中的气候指标、大气污染物以及古代生态信息的分析，科学家们可以重建过去的气候变化，并预测未来的趋势。
此外，冰雪还可应用于地理、地质等领域的研究。
冰川是冰雪的一种特殊形态，它们记录了地球上数百万年的地质历史。
科学家们通过对冰川的研究，揭示了地球的演化与变动过程，对预防自然灾害和保护生态环境具有重要意义。
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Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３， Ｎ ｏ ． １， １ ８ ６ １ ８ ９ ｐ ｐ ， Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ２ ０ １ ３ ｙ
引 言
雪是全球最宝贵的水资源之一，雪监测对全球水资源管 理具有重要意义。因此，对雪的探测研究一直受到科研人员 的青睐。目前国际上对雪在可见光、近红外波段的多角度、
］ １ 偏振、高光谱特性的研究及数据收集方面已初见成效［ ，但
热辐射特性的因素，为应用遥感技术开展雪的定性、定量研 究提供新的思路与方法。
１ ８ ７
２ 结果与讨论
分别从探测天顶角、探测方位角、波段以及偏振角四个 方面分析研究测量结果。 ２ １ 探测天顶角的变化对雪的热辐射特性的影响 探测条件： 方位角０ ， 无偏， 探测波段： 以下 ° ８ １ ４μ ｍ。 ～ 叙述中，探测天顶角简称探测角。图 ４ 和图 ５ 分别是辐射亮 度和亮度温度随探测角的变化规律。其中，横坐标代表探测 角的变化，范围： ；纵坐标分别代表辐射亮度 ［ 单位 ０ ° ０ ° ～６
］ ３ 有偏振性［ 。传统的热红外遥感只能获取地物自身发射辐射
的二维空间分布特征，而未涉及地物发射的偏振性。与不同 表面的物体在可见光—近红外波段对光的反射具有偏振效应 类似，地物在热红外通道发射电磁辐射的过程中，也会产生
］ ４ ６ 。热红外偏振遥感正是 由地物自身性质决定的偏振特性［
利用这一特征为遥感目标提供新的、潜在的信息。热红外通 道的多角度、多光谱、偏振信息的结合是遥感新的研究方
１ 实验部分
１ １ 仪器 实验将热红外辐射计 Ｃ （ 如图１ ） 与中国科学院长 Ｅ ３ １ ２ １ ｂ 春光学精密机械研究所研制的地物多角度测试平台 （ 如图 ２ ） 进行结合改造，可从多个观测点全方位地测量地物的热辐射 信息。地物多角度测试平台可以控制探测天顶角和探测方位
是关于雪在热红外通道的多角度、多光谱、偏振特性的研究 还未见报道。 ８ １ ４μ ｍ 的热红外通道也是主要的大气窗口，它主要 ～ ］ ２ 研究地物自身发射的电磁波辐射特征［ 。来自非朗伯体表面 的发射辐射不仅具有多角度、多方位空间分布特征，而且具
犉 犻 ７ 犺 犪 狀 犲 狊 狅 犳 犫 狉 犻 犺 狋 狀 犲 狊 狊 狋 犲 犿 犲 狉 犪 狋 狌 狉 犲 犆 犵 犵 犵 狆 狑 犻 狋 犺 狋 犺 犲 犪 狕 犻 犿 狌 狋 犺犪 狀 犾 犲 犵 ２ ３ 波段的不同对雪的热辐射特性的影响 探测条件：探测角５ ，方位角０ ，无偏。热红外辐射计 ０ ° ° ： ： 的四个 通 道 分 别 为：Ｃ Ｈ １ ８～１ ４μ ｍ；Ｃ Ｈ ２ １ １ ． ５～１ ２ ． ５ ； ： ； ： 。 图 和图 ｍ Ｃ Ｈ ３ １ ０ ． ３ １ １ ． ３ ｍ Ｃ Ｈ ４ ８ ． ２ ９ ． ２ ｍ ８ ９ ～ ～ μ μ μ 分别显示了辐射亮度和亮度温度在不同通道的变化情况。 犉 犻 １ １ 犺 犪 狀 犲 狊 狅 犳 犫 狉 犻 犺 狋 狀 犲 狊 狊 狋 犲 犿 犲 狉 犪 狋 狌 狉 犲 犆 犵 犵 犵 狆 狑 犻 狋 犺狆 狅 犾 犪 狉 犻 狕 犻 狀 狀 犾 犲 犵犪 犵 ０和图１ １显示，雪在热红外通道的辐射亮度和亮度 图１ 温度随偏振角的变化规律一致，都是在 ９ 偏振角时达到最 ０ ° 大（ 透光轴） ， 偏振角时最小 （ 消光轴 ） 。虽然不同偏振角雪 ０ ° 的辐射亮度和亮度温度不同，但差异很小。对比两图发现， 雪的亮度温度的变化幅度较辐射亮度更为明显，最大变化约 为０ 。经计算，辐射亮度的最大变化率为０ ，亮度温 ． ０ ３ ． ０ ０ １４ 度的最大变化率为０ 。 可以看出 ， 偏振角的变化对雪的 ． ０ ０ ７ ４ 辐射亮度和亮度温度均有一定的影响，且对亮度温度的影响 较辐射亮度较为显著。
］ ７ １ １ 向［ 。
从多角度、多光谱、偏振的角度测量了雪在热红外通道 的辐射亮度和亮度温度数据，并从探测天顶角、探测方位
，修订日期： ２ ０ １ ２ ０ ４ ２ ３ ２ ０ １ ２ ０ ８ ２ ０ 收稿日期： ， ） 资助 ４ ０ ９ ７ １ １ ９ ０ ４ ０ ７ ７ １ １ ５ ３ 基金项目：国家自然科学基ห้องสมุดไป่ตู้项目（ ： １ ９ ８ ５年生，东北师范大学城市与环境科学学院博士研究生 ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ａ ｎ ｘ ３ ９ ６ ｅ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ｇ 作者简介：张 霞，女， ＠ｎ ： ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｚ ｈ ａ ｏ ｓ ９ ７ ５ ｅ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ｙ 通讯联系人 ＠ｎ
犉 犻 ６ 犺 犪 狀 犲 狊 狅 犳 狉 犪 犱 犻 犪 狀 犮 犲狑 犻 狋 犺 狋 犺 犲 犪 狕 犻 犿 狌 狋 犺犪 狀 犾 犲 犆 犵 犵 犵
犉 犻 １ ０ 犺 犪 狀 犲 狊 狅 犳 狉 犪 犱 犻 犪 狀 犮 犲狑 犻 狋 犺狆 狅 犾 犪 狉 犻 狕 犻 狀 狀 犾 犲 犆 犵 犵 犵犪 犵
１ ８ ８
光谱学与光谱分析 第３ ３卷 图８和图９显示，雪在热红外通道的辐射亮度和亮度温 度随波段的不同而呈现不同的趋势。图 ８ 中，雪的辐射亮度 在第一通道达到最大，约为 １ ，而在后三个通道辐射亮度 ． ５ 特别是在第二通道达到最小， 约为０ ， 最大差异 值均较小， ． ２ 达１ ，经计算，最大变化率为２ ，差异极为明显。图９ ． ３ ． ３ １ ９７ 中，雪的亮度温度 在 第 一 通 道、第 二 通 道 较 为 接 近，约 为 ，在第三通道达到最小，仅为１ ，最大差异达０ ，差 １ ． ８ ２ ． ４ ． ４ ２ 异较大，但其最大变化率为 ０ ，远远小于辐射亮度的最 ． ２ ５ ４ 大变化率。因此，可以看出，波段的变化对雪的辐射亮度影 响和亮度温度均有显著影响，且对辐射亮度的影响更为显 著。 ２ ４ 偏振角的变化对雪的热辐射特性的影响 探测条件：探测角５ ，方位角０ ，波段８ ０ ° ° １ ４μ ｍ。图１ ０ ～ 和图１ 分别是辐射亮度和亮度温度随偏振角的变化情况 。 １
犉 犻 ５ 犺 犪 狀 犲 狊 狅 犳 犫 狉 犻 犺 狋 狀 犲 狊 狊 狋 犲 犿 犲 狉 犪 狋 狌 狉 犲 犆 犵 犵 犵 狆 狑 犻 狋 犺 狋 犺 犲犱 犲 狋 犲 犮 狋 犻 狅 狀犪 狀 犾 犲 犵 犉 犻 ３ 犺 犲 狉 犿 犪 犾 犻 狀 犳 狉 犪 狉 犲 犱狆 狅 犾 犪 狉 犻 狕 犲 犱 狊 犲 犮 狋 狉 狅 犿 犲 狋 犲 狉 犜 犵 狆 １ ２ 材料 实验所用雪于２ ０ １ ２年 ３月 ２ ４日在长春市东北师范大学 校园内采集。由于无法测定雪的粒径的大小，因此选择自然 年龄相同的雪进行实验。样品盒是由白色胶布均匀缠绕的圆 柱形容器，可以有效避免测量时容器自身辐射带来的误差。 １ ３ 方法 选取的探测波段为 ８～１ ４μ ｍ。将被测物放置在测试平 台的中央位置，调整好水平位置和高度，保证在不同条件下 测量时均保持在样品的同一位置，以免造成由于样品位置的 不同而导致的测量数据的差异。 实验旨在分析探测天顶角、探测方位角、波段、偏振角 对雪的热辐射特性的影响，每组实验数据都是在其他因素固 定的条件下获得的。为了避免偶然误差，提高数据的精度， 要求每次测量数据至少要有５组以上，需对有效数据进行处 理，加权平均后进行对比分析。 为保证实验顺利进行，在进行实验前，已对实验进行了 科学合理的设计，包括实验样品的选择和制作、实验过程设 计、实验数据的处理分析等，保证了数据的科学准确。 图４和图５显示，雪在热红外通道的辐射亮度和亮度温 度随探测角的变化呈现出一致的规律：即探测角越大，辐射 之间时，增速较 亮度和亮度温度越大。当探测角在 ０ ° ０ ° ～３ 缓，当探测角＞ 时，雪的辐射亮度和亮度温度增长速度加 ３ ０ ° 快。对比两图发现，雪的亮度温度的变化幅度更大，最大变 化量约为０ ，而辐射亮度的最大变化量仅 ０ ，但这并不 ． ２ ． ０ ５ 代表探测角的变化对亮度温度的影响比对辐射亮度的影响更 加显著，因为辐射亮度和亮度温度属于不同标准的参数，具 有不同的量纲。为了比较和判断探测角对雪的辐射亮度和亮 度温度影响的大小，作者采用最大变化量相对于各自平均值 即最大变化率） 来比较和判断。经计算，辐射亮度的 的比率（ 最大 变 化 率 为 ０ ，而 亮 度 温 度 的 最 大 变 化 率 为 ． ０ ０ ３３ 。可以看出：探测角的变化对雪在 ２ ０ ． １ ０ ０５ Л 空间内的热辐 射光谱特性有重要的影响，与辐射亮度相比，其对亮度温度 的影响更为显著。 ２ ２ 探测方位角的变化对雪的热辐射特性的影响 探测条件：探测角５ ，无偏，波段： ０ ° ８ １ ４μ ｍ。以下叙 ～ 述中，探测方位角简称方位角。图 ６ 和图 ７ 分别是辐射亮度 和亮度温度随方位角的变化规律。 图６和图７显示，雪在热红外通道的辐射亮度和亮度温
度随方位角的变化规律一致，都是在 ０ 方位角时达到最大， ° ， ， 方位角时最小。虽然不同方位角雪的辐射亮度 ３ ０ ° ６ ０ ° ９ ０ ° 和亮度温度不同，但差量较小。通过计算辐射亮度和亮度温 度在不同方位角影响下的最大变化率，可知：辐射亮度的最 大变化率为０ ，而亮度温度的最大变化率为 ０ 。 ． ０ ０ ０９ ． ０ ２ ７４ 可以看出，方位角的变化对雪的辐射亮度和亮度温度均有一 定的影响，与辐射亮度相比，其对亮度温度的影响更为显 著。
（ ） 犉 犻 １ 犺 犲 狉 犿 犪 犾 犻 狀 犳 狉 犪 狉 犲 犱 狉 犪 犱 犻 狅 犿 犲 狋 犲 狉 犆 犈 ３ １ ２ １ 犫 犜 犵
第１期 光谱学与光谱分析 角，其中探测天顶角的变化范围 ０ ，探测精度为 １ ； ° ±９ ０ ° ２ ′ 探测方位角的探测范围 ０ ，探测精度为 ０ 。热红外 ° ８ ０ ° ． ５ ° ～１ 辐射计的探测视场角为１ ，温度分辨率为 ０ ０ ° ． ０ １ ℃。其工作 的四个波段为： ８ ． ２ ． ２μ ｍ， １ ０ ． ３ １ ． ３μ ｍ， １ １ ． ５ ２ ． ５ ～９ ～１ ～１ ｍ， ８ １ ４μ ｍ，该波段设置和多数遥感卫星上装载的测温传 ～ μ 波 感器的波段相一致。作者为该设备配备了红外偏振镜头 （ ，可以在 ０ 任意角度的进行旋转，精度 段３ １ ５μ ｍ） ° ６ ０ ° ～ ～３ 为１ ，改造后成为热辐射偏振光谱仪（ 如图３ ） 。 °