海洋大气环境传输模型研究
扩散模型研究方法
扩散模型研究方法扩散模型研究方法是一种用于研究物质传播和分布的数学模型方法。
它适用于广泛的领域，如大气、海洋、环境和经济等。
该模型通过综合各种流体动力学过程、传热和化学反应等物理-化学过程来描述物质传播和分布。
下面将介绍一些常见的扩散模型研究方法。
1. 独立扩散模型独立扩散模型是基于Fick扩散定律的。
它假设在扩散期间，物质传输是由于浓度梯度引起的。
此模型适用于一些较简单的物质在均匀介质中扩散的情况。
二元扩散模型是在独立扩散模型基础上发展的，它考虑了不同的两种物质在相互作用下同时传播的情况。
在这种模型中，每种物质的浓度和迁移速度受到另一种物质的浓度和迁移速度的影响。
3. 拉普拉斯方程模型拉普拉斯方程模型描述物质扩散和迁移的过程，该过程根据波动（作用函数）的形状给出。
该模型涉及到不同的边界条件，例如，壳体的形状、扩散层和环境。
拉普拉斯方程模型特别适合于描述基于扩散的化学反应。
4. 基于建筑群的模型基于建筑群的模型是一种将人的运动及其与空气和建筑物的相互作用结合起来来模拟空气质量的方法。
该模型包括建筑设计和气氛中污染物扩散特性等因素。
该模型尤其适用于模拟城市环境中空气污染物的传播。
5. 多尺度模型多尺度模型是在不同的时间和空间尺度下建立模型的方法，能够更好地描述物质传播和分布。
它将不同的扩散途径结合起来，对不同的物质类型和环境因素进行综合考虑，以更准确的方式预测空气质量。
质点扩散模型基于惯性纵向弥散的概念，通常用于分析短距离扩散过程。
质点扩散模型具有时间和空间尺度的约束，且适用于在强风或气流速度较快的环境中发生的污染物扩散。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)数据预报模型
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）数据预报模型一、沿岸和河口海洋模型NOAA的海岸调查开发实验室（CSDL）在水动力模型应用、河流入海口及沿海海域业务预报系统的发展方面一直处于世界领先地位。
这些基于模型的预报系统可用于支持安全高效的航行及应急响应，同时还可开展海洋地理和生态系统方面的应用。
业务预报系统提供以1小时为单位的速报和短期预报（1至2天），其中短期预报每隔6小时对水位和水流信息进行更新，在一些情况下还包括温度和盐度数据。
由于这些预测是基于水动力模型，所以它们被认为是由计算机生成的预报指南。
当一个预报系统在国家海洋局（NOS）的海洋学产品与服务中心（CO-OPS）进入运行状态之前，需要在海岸调查开发实验室（CSDL）利用NOS标准对其进行测试、全面评估并认定为准确无误。
为简化从研究环境中选取一个模型、经过发展使其能够运行的整个过程，NOS研发了一个标准的沿岸海洋建模框架（COMF）。
这一框架包括必要的输入数据操作管理（大气、海洋和河流的观测与预报数据）、输出数据的操作质量控制以及结果的发布。
该框架旨在以一种共同参与的方式来实现沿海地区的建模，提供工具、方法以及标准，并符合综合海洋观测系统（IOOS）和地球系统建模框架（ESMF）的标准。
二、洪水建模海岸调查开发实验室（CSDL）的海洋建模与分析计划（MMAP）正在利用水动力模型模拟沿岸洪水泛滥的各种过程。
这些模型的目的是为了提供各种极端气候条件下超过陆地和水面的精确水位。
沿岸洪水泛滥无论对自然环境还是建筑环境都会产生严重影响。
了解这种洪水会在何处发生、怎样发生将有助于沿岸管理人员降低沿海灾害带来的风险。
沿岸洪水建模是利用计算机模型来确定由各种各样的过程所导致的洪水泛滥的范围和程度。
高水位是威胁沿岸地区安全的一个重要沿海灾害，需要制定减灾计划。
但是，影响沿岸洪水的进程千差万别。
它们包括长期海平面上升、全年气候的多变性、每月的潮汐周期和短期气象事件等。
modtran 海洋型气溶胶参数 非对称因子g
主题：Modtran 海洋型气溶胶参数的研究与应用一、背景介绍Modtran是一种用于大气红外辐射传输模拟的计算机程序，能够对大气成分、温度、压强等参数进行模拟，用于研究大气红外辐射的传输和作用。
在Modtran模拟中，气溶胶参数和非对称因子g等是影响传输模拟结果的重要因素之一。
二、海洋型气溶胶参数的定义和作用海洋型气溶胶是指在海洋环境中产生并悬浮于海气界面的微小颗粒物，主要由海盐颗粒、有机物质、水膜等组成。
海洋型气溶胶参数包括颗粒物的浓度、粒径分布、化学成分等信息，这些参数会直接影响大气光学特性和辐射传输过程。
三、Modtran对海洋型气溶胶参数的模拟和研究1. 海洋型气溶胶参数的输入在Modtran程序中，我们可以通过指定海洋型气溶胶参数的数值来模拟不同海洋环境下的大气光学效应。
这些参数通常包括颗粒物浓度、粒径分布、化学成分等信息，需要根据实际海洋环境和研究对象进行选择和输入。
2. 海洋型气溶胶参数对模拟结果的影响通过对比不同海洋型气溶胶参数输入条件下的模拟结果，可以发现海洋型气溶胶参数对大气光学特性的影响。
颗粒物浓度的增加会导致大气的吸收和散射增加，影响大气的透明度和辐射传输过程。
四、非对称因子g的定义和研究意义非对称因子g是描述气溶胶颗粒对辐射的散射特性的重要参数，是指散射光在前后向方向的分布比例。
非对称因子g越大，表示气溶胶颗粒更倾向于向前散射，反之则倾向于向后散射。
非对称因子g的研究对于了解气溶胶颗粒的散射行为和大气光学特性具有重要意义。
五、Modtran对非对称因子g的模拟和研究1. 非对称因子g的输入和模拟在Modtran中，我们可以通过指定非对称因子g的数值来模拟不同散射特性的气溶胶颗粒，从而研究其对大气辐射传输的影响。
通过调整非对称因子g的数值，可以模拟不同散射特性的气溶胶颗粒对大气辐射的影响。
2. 非对称因子g对模拟结果的影响通过对比不同非对称因子g输入条件下的模拟结果，可以发现非对称因子g对大气辐射传输过程的影响。
《南海海洋环流与海气相互作用》随笔
《南海海洋环流与海气相互作用》阅读记录目录一、内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 研究内容与方法 (4)二、南海海洋环流概述 (5)2.1 南海海洋环流的基本特征 (6)2.2 南海海洋环流的主要动力与机制 (7)三、南海海气相互作用 (8)3.1 海气相互作用的基本概念 (9)3.2 海气相互作用的主要过程与现象 (10)四、南海海洋环流与海气相互作用的关联 (11)4.1 海洋环流对海气相互作用的影响 (12)4.2 海气相互作用对海洋环流的影响 (13)五、南海海洋环流与海气相互作用的数值模拟研究 (14)5.1 数值模拟方法与模型介绍 (16)5.2 模拟结果分析与讨论 (17)六、南海海洋环流与海气相互作用的研究展望 (18)6.1 现有研究的不足与局限性 (19)6.2 未来研究的方向与展望 (20)七、结论 (22)7.1 主要研究成果与结论 (23)7.2 对后续研究的建议 (24)一、内容综述《南海海洋环流与海气相互作用》是一部深入探索南海海洋环流现象及其与大气之间相互作用的学术著作。
全书以科学的视角，系统的分析方法，详细阐述了南海海洋环流的形成机制、演变过程以及其与海气相互作用的复杂机制。
在阅读过程中，我了解到南海海洋环流是受到多种因素共同影响的结果，包括地球自转、地形地貌、季节变化等。
这些因素的相互作用导致了南海海洋环流的复杂性和多样性，书中还对南海海洋环流对气候变化的影响进行了深入探讨，阐述了南海海洋环流在全球气候系统中的重要作用。
书中还特别强调了海气相互作用的重要性，南海海洋环流不仅影响海洋本身的环境和生态系统，还通过海气相互作用对全球气候产生影响。
这种相互作用表现在海洋对大气温度、湿度、风速等气象要素的影响，以及大气对海洋环流、海洋环境等的影响。
这种复杂的相互作用关系对于理解全球气候变化、预测自然灾害等具有重要意义。
在阅读过程中，我还了解到南海海洋环流和海气相互作用的研究对于人类社会的发展和进步具有重要意义。
大气边界层中的扩散与传输过程研究
大气边界层中的扩散与传输过程研究大气边界层是地球上最底部的大气层，其高度一般在地表以上1至3千米之间。
在这个层次内，空气与地表之间的物质和能量交换非常活跃，特别是涉及扩散与传输的过程。
本文将探讨大气边界层中的扩散与传输过程的研究，并对相关方法和影响因素进行分析。
一、扩散与传输的定义大气边界层中的扩散是指在水平和垂直方向上，气体、颗粒物等污染物在大气中的无规则传播和混合过程。
扩散的速率和路径取决于许多因素，包括风速、温度、湍流强度等。
传输则指扩散过程中物质在大气中的移动和传递，可以是由污染源向远处传输，也可以是从高空向地表传输。
扩散与传输过程的研究可以帮助我们理解大气污染的形成和传播规律，从而采取相关措施来减少污染物的排放和影响。
二、扩散与传输的研究方法1. 实地观测：通过设置观测站点，采集大气层中的样本，并进行分析和测量。
实地观测可以提供真实的大气条件下的数据，并帮助我们分析扩散与传输过程中的细节和特点。
常见的实地观测方法包括气象探空、气象雷达以及空气质量监测等。
2. 数值模拟：利用计算机模型对大气扩散与传输过程进行模拟和预测。
数值模拟可以通过建立物理模型和数学方程来模拟大气层的运动和混合过程，从而得到具体的扩散与传输结果。
数值模拟方法可以有效地预测不同条件下的扩散和传输情况，为环境管理和决策提供数据支持。
三、扩散与传输的影响因素1. 风速和风向：风是大气边界层中扩散与传输过程的主要驱动力之一。
风速和风向的变化会直接影响扩散和传输路径的分布和范围。
2. 温度和稳定度：温度和稳定度与大气密度和湍流强度有关，对扩散与传输的效果有重要影响。
不同的温度和稳定度条件下，扩散和传输的速率和范围都会发生变化。
3. 地形和大气层结：地形和大气层结也会对扩散与传输过程产生显著影响。
山脉、山谷和海洋等地形特征可以改变风的速度和方向，从而改变扩散和传输的路径。
四、扩散与传输的应用扩散与传输过程的研究对环境保护和空气质量改善具有重要意义。
大气污染物排放及传输模型的研究及应用
大气污染物排放及传输模型的研究及应用近年来，随着城市化的推进和工业化的发展，大气污染问题日益严重。
针对这一问题，大气污染物排放及传输模型的研究及应用愈发受到重视。
首先，大气污染物排放模型是指根据各种污染源的特点、排放口信息、环境因素等，对污染物在源头的排放量进行估算的模型。
其主要应用于对大气环境质量进行预测和评估、环保规划和政策制定等方面。
在大气污染物排放模型研究中，有一种被广泛使用的模型——排放清单模型。
这种模型主要是根据污染源资料的收集和测量，计算出污染源排放的污染物量。
由此可以得到不同污染源在特定时间段的总排放量。
排放清单涉及到的污染物种类、来源等都需要尽可能地考虑全面，才能精确地估算出排放量。
其次，大气污染物传输模型则是指根据风场、温度、质量输运等因素，对大气中污染物的行程和输运进行预测的模型。
传输模型的应用价值很大，比如可以在突发污染事故发生后对污染物进行追踪，也可以对城市建设或者工业用地进行环境评估。
在大气污染物传输模型研究中，有一种常用的模型——高斯模型。
这种模型主要用于预测在特定环境条件下大气中污染物的浓度分布。
与排放清单模型不同，高斯模型计算重点在于污染物输运模拟过程中的重力沉积、湍流扩散和大气边界层等各方面的动力学计算，其精度和可信度要高于排放清单模型。
除了上述两个模型之外，还有多种其他类型的模型用于大气污染物的研究，如天气化学模型、地球化学模型、机器学习模型等。
这些模型各有所长，可以灵活运用于不同的环境和场景中，有效地提高大气环境质量的治理效果。
总的来说，大气污染物排放及传输模型的研究及应用，是环保治理和大气污染防治的重要手段之一。
通过制定科学合理的排放标准、建立环境监测和评估体系，有助于提高大气污染治理的效率和质量。
当然，这些模型也需要不断地优化和完善，才能更好地适应不同环境和场景，为我们的环境治理提供更有力的支撑。
平流扩散方程
平流扩散方程概述平流扩散方程是描述流体中物质传输的一个重要数学模型。
它基于平流和扩散两种传输机制，可以用于研究大气、海洋、环境等领域中物质的运移和分布规律。
本文将从基本概念、方程推导、数值求解等方面对平流扩散方程进行探讨。
基本概念平流平流是指物质随流体的运动而移动的过程。
在自然界中，流体通常具有各种速度场，物质可以随着流体的移动而输送到不同的位置。
平流可以通过速度场的梯度来描述，梯度越大，平流效应越强。
扩散扩散是指物质自发地从高浓度区域向低浓度区域传播的过程。
扩散作用主要是由于物质的热运动和分子之间的碰撞引起的。
在自然界中，扩散是物质传输的一种重要方式，它会使得物质逐渐均匀分布。
平流扩散方程平流扩散方程综合考虑了平流和扩散的共同作用，描述了物质浓度随时间和空间的变化规律。
一维情况下，平流扩散方程可以写为：∂c ∂t +u∂c∂x=D∂2c∂x2其中，c表示物质的浓度，t表示时间，x表示空间坐标，u表示流体速度，D表示扩散系数。
这个方程可以解释物质在流体中的输送和分散过程。
方程推导平流项平流项描述了物质随流体速度变化而移动的过程。
根据质量守恒定律，平流项可以表示为：∂(cu)∂x其中，cu表示单位体积内的物质量。
在一维情况下，平流项可以简化为：∂(cu)∂x =u∂c∂x+c∂u∂x扩散项扩散项描述了物质由于热运动而展现出的随机性分布过程。
根据质量守恒定律和菲克定律，扩散项可以表示为：D ∂2c ∂x2平流扩散方程将平流项和扩散项结合起来，得到二维平流扩散方程：∂c ∂t +u∂c∂x+v∂c∂y=D(∂2c∂x2+∂2c∂y2)其中，v表示流体速度在y方向上的分量。
对于三维情况，方程形式类似，只是涉及到三个方向上的速度和浓度的偏导数。
通过这个方程，我们可以研究物质在流体中的传输和分布规律。
数值求解由于平流扩散方程是一个偏微分方程，其解析解很难获得，因此需要采用数值方法进行求解。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和谱方法等。
CALPUFF大气扩散模型研究与应用进展
CALPUFF大气扩散模型研究与应用进展杨朝旭;段成龙;张晶晶;高婵娟;胡文强;李英华【摘要】针对CALPUFF大气扩散模型在大气环境容量的应用进展上进行了较为详细的综述.通过对CALPUFF大气扩散模型在与其它模型的对比研究表明,CALPUFF模型更加适用于土地利用数据完整、预测范围广、地形复杂的研究区域.同时对新发展的耦合模式的模拟系统的应用做了简单的介绍,阐述其发展必要性及实际应用中存在的主要问题.通过国内外学者对该模型不断的研究及模型自身也处于一直不断完善中,CALPUFF模型具有良好的应用前景.%The progress of CALPUFF atmospheric diffusion model in atmospheric environmental capacity was reviewed in detail. The CALPUFF model was more suitable for the study area with complete land use data,wide prediction range and complex terrain by comparing the CALPUFF atmospheric diffusion model with other models. At the same time, a brief introduction was given to the application of the newly developed coupling mode simulation system, and the necessity of its development and the main problems in its practical application were expounded. Through the constant research on this model by domestic and foreign scholars and its constant improvement, the CALPUFF model had a good application prospect.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)003【总页数】3页(P20-22)【关键词】CALPUFF大气扩散模型;大气容量;应用研究【作者】杨朝旭;段成龙;张晶晶;高婵娟;胡文强;李英华【作者单位】吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院资源与环境工程学院,吉林吉林 132022【正文语种】中文【中图分类】X823在进入21世纪后，我国的经济飞速发展城市工业化在新经济下取得大量成果，但随着工业化的不断发展资源的消耗也在逐渐增加，城市环境污染问题也日益突出。
大气环境中颗粒物迁移与扩散模型研究
大气环境中颗粒物迁移与扩散模型研究近年来，随着城市化进程的加快和工业化水平的提高，大气污染问题日益凸显，其中颗粒物污染是一大挑战。
大气颗粒物对人类健康和环境影响巨大，因此对其迁移与扩散模型的研究变得非常重要。
一、颗粒物的来源与特性颗粒物的来源多样，包括工业排放、交通尾气、农业活动等，它们具有不同的物理化学特性和粒径分布。
颗粒物大致可分为可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5），其中PM2.5对人体的影响更为严重。
这些颗粒物中有机物、金属元素、重金属离子等成分可以对人体健康产生有害影响。
二、颗粒物迁移与扩散模型的意义颗粒物的迁移与扩散模型可以帮助我们了解颗粒物在大气中的输运规律，揭示其影响因素和迁移途径，从而有针对性地制定治理措施。
模型可以模拟颗粒物源排放、大气传输、沉积和浓度分布等过程，为科学决策提供参考和支持。
三、颗粒物迁移与扩散模型的研究方法研究颗粒物迁移与扩散模型的方法主要有数学建模和实验观测两种。
数学建模是基于物理模型、数学模型和计算机模拟，通过建立方程组来模拟颗粒物的迁移和扩散过程，并运用各种数值计算方法求解。
实验观测则通过野外观测和实验室模拟来获取数据，如风速、温度、湿度、浓度等，以验证模型的可靠性。
四、常用的颗粒物迁移与扩散模型常见的颗粒物迁移与扩散模型包括Lagrangian模型和Eulerian模型。
Lagrangian模型追踪颗粒物的运动轨迹，重点考虑了颗粒物的个体运动和涡旋扩散，适用于较小尺度和复杂环境。
Eulerian模型以网格为基础，通过求解空气动力学方程来模拟颗粒物的输运和扩散，适用于中高尺度和相对简单的环境。
五、颗粒物迁移与扩散模型的挑战与未来发展颗粒物迁移与扩散模型的研究还面临一些挑战，如粒径分布、气象条件、大气细观结构等因素的复杂性。
未来的发展需要更加准确和细致的模型，以适应不同区域和不同尺度的需求。
同时，研究者还应关注颗粒物的来源治理、排放监测等与模型研究相结合的工作，以全面解决大气颗粒物污染问题。
大气化学传输模型GEOS_Chem全球_区域双向耦合_燕莹莹
Key word：GEOS-Chem, two-way coupling, HIPPO
‐ 2 ‐
1 引言
全球大气化学传输模式不仅能够提升对大气化学过程以及平衡的认识，也可 以利用其为外场观测实验做适当的预测，为卫星观测提供一定的先验值，为解释 气 溶 胶 与 化 学 以 及 全 球 气 候 之 间 的 相 互 影 响 提 供 有 力 的 工 具 (Bey et al.,2001,Schubert et al.,1993,Palmer et al.,2001)，因而不断改进全球大气化学传输 模式有助于更好的理解和研究大气化学。目前，主要的全球大气化学传输模式有 TM5，MOZART，GEOS-Chem等，其中MOZART模式只有全球模式没有区域模 式，而TM5和GEOS-Chem是既有全球模式也有区域模式。 由于全球模式受到低模式分辨率的限制，只能针对某一特定区域，而区域模 式的发展通过提高空间分辨率以及减小时间步长能很好的提高该区域的模拟精 度。GEOS-Chem发展了三个区域模式，包含的区域分别是欧洲，亚洲和北美及 附近海域(Wang et al.,2004,Chen et al.,2009,Pleim et al.,2005)。目前，其全球模式 与区域模式采取单向模拟， 即全球模式以一定时间步长向区域模式单方面地提供 区域边界信息；相对于单向模拟，双向耦合需要全球模式和区域模式进行信息交 流，即在一定时间步长下，全球模式不断为区域模式更新边界条件，并且区域模 式将模拟结果作为该区域下一时间步长的初始值反馈给全球模式。 早期已经有利用区域模式的方法来分析区域酸沉降（Roelofs et al.,1997)，发 现区域模式的高分辨率不仅能够提升SO2的模拟结果，也能更好地捕捉到观测中 发生的较大变化范围和较大空间变化的酸沉降现象。对于区域模式而言，虽然它 只模拟某一地区的大气化学以及传输过程， 但是它仍然需要全球模式为其提供边 界条件， 即利用全球模式不断更新其边界条件， 以保证区域模式更加合理而准确。 很多关于用粗分辨率的全球模式为高分辨率区域模式提供边界条件的研究 (Soulhac et al.,2003,Frohn et al.,2003,Jonson et al.,2001)表明当区域模式使用全球 模式为其提供边界条件时，其模拟结果均得到很大的改善。 目前，TM5模式采用了双向耦合的方法，但是TM5采用的是双层嵌套的方 法(M. Krol et al.,2005)，即最外面是一个粗分辨率的全球模式（4°×4°）与里面一 个较粗格点的区域模式（3°×2°）嵌套，然后里面再嵌套一个高分辨率（1 °×1°） 的区域模式，较为复杂。然而，在大气科学领域得到广泛应用的GEOS-Chem全 球大气化学传输模式还没有发展该模式的双向耦合模式， 其区域模式是单向模拟, 在这篇文章里我们提出的算法中的全球模式既可以是4°×5 °，也可以是2°×2.5°， 而区域模式的分辨率是0.5°×0.667° ，而且只需一层嵌套。因此，相对于TM5而 言，如果采用2°× 2.5° 全球模式与区域模式进行双向耦合，不仅分辨率要更高， 而且复杂度也得到降低。
coawst案例
coawst案例"COAWST"（Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport Model）是一个耦合海洋-大气-波浪-沉积传输模型，用于模拟和研究海洋和近岸环境中的相互作用过程。
COAWST 基于开源的海洋模型 ROMS（Regional Ocean Modeling System）、大气模型 WRF （Weather Research and Forecasting）、波浪模型 SWAN（Simulating Waves Nearshore）、沉积传输模型CSTM（Community Sediment Transport Model）等。
以下是一个使用 COAWST 的简单案例步骤：1. 安装 COAWST：•下载 COAWST 模型的源代码。
•阅读 COAWST 文档中的安装说明，按照说明进行编译和安装。
2. 配置模型：•配置 COAWST 模型的运行参数。
这包括定义模型的水域边界、气象和波浪输入、底部沉积物等。
•修改模型的运行配置文件，设置模拟的时间、网格分辨率等。
3. 准备初始和边界条件：•准备模型的初始条件，包括水温、盐度、初始海面高度等。
•设置水域边界条件，指定流入或流出的水量、温度、盐度等信息。
4. 准备大气和波浪输入：• COAWST 模型通常需要大气和波浪输入，可以使用WRF 模型生成大气输入，使用 SWAN 模型生成波浪输入。
•将生成的大气和波浪文件与 COAWST 模型进行耦合。
5. 运行模型：•启动 COAWST 模型的运行，等待模拟完成。
•模型的运行过程中，它将模拟水域内的海洋、大气、波浪和沉积传输等过程的相互作用。
6. 分析结果：•分析 COAWST 模型输出的结果。
结果包括水域内的海洋流场、大气变量、波浪状况、沉积物运动等信息。
•使用可视化工具或编写脚本对模型结果进行可视化和分析。
请注意，COAWST 是一个复杂的耦合模型，使用时需要仔细阅读相关文档和手册，了解模型的物理过程和配置参数。
大气环境仿真建模方法研究(精)
第 18卷增刊 2 系统仿真学报 © V ol. 18 Suppl.22006年 8月 Journal of System Simulation Aug., 2006• 24 •大气环境仿真建模方法研究许丽人,徐幼平,李鲲,成巍,程锐,邓志武(北京市应用气象研究所 , 北京 100029摘要:大气环境仿真模型是大气环境仿真试验及大气环境仿真系统建设的基础和前题, 是综合自然环境仿真的重要组成部分。
阐述了大气环境仿真模型的三种设计方法, 即理想化模型、统计特征模型和数值模型, 并着重以统计特征模型为例, 提出了统计建模的具体步骤和方法, 最后指出了大气环境仿真模型的关键技术及其发展中应注意的问题。
关键词:大气环境仿真;综合自然环境;仿真模型;关键技术中图分类号:TP391.9 文献标识码 :A 文章编号:1004-731X (2006 S2-0024-04Research on Modeling Methods of Atmospheric Environment SimulationXU Li-ren, XU You-ping, LI Kun, CHENG We, CHENG Ru, DENG Zhi-wu(Beijing Institute of Applied Meteorology, Beijing 100029Abstract: The atmospheric environment simulation model is basis and proposition for atmospheric environment simulationexperiment and atmospheric environment simulation system, is one of important parts of synthetic natural environment(SNE simulateion. Firstly, three design methods of atmospheric environment simulation model are discussed, such as idealized model , statistical characteristic model and numerical model. Secondly, by taking statistical characteristic model as an example, the process and means of statistical modeling are presented. Finally, the key technologies of atmospheric environment simulation model and attentive questions during the process of developing are pointed out.Key words: atmospheric environment simulation; synthetic naturalenvironment(SNE; simulation model; key technologies引言综合自然环境 (Synthetic Natural Environment, 简称 SNE 仿真是包括地形、大气、海洋和空间在内的整个自然环境, 其研究对象包括了整个自然环境仿真领域, 目标是为国防和军事领域的建模和仿真应用提供权威、一致的综合自然环境数据和模型。
大气 空间 海洋 系统 评价 模型-概述说明以及解释
大气空间海洋系统评价模型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：本文将讨论大气、空间和海洋系统的评价模型。
在现如今全球变暖和环境污染成为世界性问题的背景下，对这些系统进行准确的评价变得尤为重要。
大气、空间和海洋系统在地球上发挥着关键的角色，它们相互交互作用，直接或间接地影响着我们的生态平衡和人类的生存环境。
为了更好地了解和评估这些系统，许多评价模型已经被开发出来。
这些模型是一种量化分析的工具，用于评估大气、空间和海洋系统中的关键要素。
通过使用评价模型，我们可以更好地理解这些系统的运行机制，预测它们的变化，以及制定合理的环境保护和可持续发展政策。
在本文中，我们将详细介绍大气系统、空间系统和海洋系统的评价模型。
在大气系统评价模型部分，我们将探讨其中的关键要点，包括大气组成、空气污染、气候变化等方面。
空间系统评价模型部分将着重研究卫星数据应用、遥感技术和地理信息系统在空间环境评价中的应用。
海洋系统评价模型部分将介绍海洋生态系统的评估、海洋污染及海洋保护的模型。
通过全面而系统地评估大气、空间和海洋系统，我们可以为科学家、政策制定者和环境保护工作者提供准确的数据和信息，以支持他们的研究和决策。
这将有助于我们更好地保护环境、保障人类的健康以及实现可持续发展的目标。
本文的结论部分将对三个系统的评价模型进行总结，并展望未来的研究方向。
通过不断改进评价模型，我们可以更好地理解和保护我们的大气、空间和海洋系统，为我们的子孙后代创造更好的环境。
1.2文章结构文章结构部分是对整篇文章的概括和组织安排的描述。
在本文中，文章结构可以如下描述：1.2 文章结构本文主要分为三个主要部分，即大气系统评价模型、空间系统评价模型和海洋系统评价模型。
每个部分将分别探讨这些系统的评价模型，以便提供对大气、空间和海洋的有效评估。
在大气系统评价模型部分，将首先介绍大气系统的重要性和评估的必要性。
然后，将介绍大气系统评价模型的各个要点，包括要点1和要点2。
海上大气边界层模式的物理过程及其数值模拟研究
海上大气边界层模式的物理过程及其数值模拟研究海上大气边界层模式的物理过程及其数值模拟研究引言：海上气候是地球气候系统的重要组成部分。
其中，海上大气边界层的形成和演变对海洋风暴、海气相互作用和海洋资源的利用等有重要影响。
通过对海上大气边界层模式的研究，可以更好地了解其物理过程，并进行相关数值模拟，为海上气候变化、气象灾害预测和海洋资源开发等提供科学依据。
一、海上大气边界层模式的物理过程1. 大气边界层的定义大气边界层是地球表面与上层自由大气之间的过渡区域，其中发生的物理过程对气候和天气的变化具有重要影响。
2. 海上大气边界层的特点相比陆地上的大气边界层，海洋表面具有特殊的动力特性，如湍流的活跃度、水汽的释放和吸收等特点，在大气边界层模式中需要考虑海洋的影响。
3. 海上大气边界层的形成机制海洋表面温度和海洋表面粗糙度是海上大气边界层的主要形成机制。
海洋表面温度差异引起的大气运动和湍流是大气边界层形成的关键过程。
4. 海上大气边界层的演化过程海上大气边界层的演化受到气压梯度、温度和湿度差异等因素的影响。
随着时间推移，大气边界层的高度和其内部的湍流强度会发生变化。
二、海上大气边界层模式的数值模拟研究1. 数值模拟的意义通过数值模拟海上大气边界层的物理过程，可以更好地理解海气相互作用、气候变化和气象灾害的发生机制，并为预测和应对这些气候现象提供科学依据。
2. 基本原理海上大气边界层模式的数值模拟基于流体力学和热力学等物理原理，采用数学方程组对边界层内的运动、湍流和传输等过程进行描述和计算。
3. 模型的建立海上大气边界层模式的建立需要考虑海洋表面温度和粗糙度的影响，以及海气的相互作用等因素。
同时，还需要考虑数值计算的精确性和计算效率。
4. 数值模拟结果分析通过对数值模拟结果的分析，可以得到海上大气边界层的空间变化规律、时间演化趋势和气候特征等信息。
这些信息对海上气象和气候研究以及相关灾害预测和资源利用具有重要参考价值。
大气光学;海洋大气;光学湍流
大气光学;海洋大气;光学湍流1.引言1.1 概述概述：大气光学、海洋大气和光学湍流是自然界中与光传播和光学观测相关的重要现象。
大气光学研究的目的在于了解大气对光的传播和传感器观测的影响，从而提高光学设备的性能和准确度。
海洋大气研究的目标是揭示海洋和大气界面上光的传输过程，从而促进海洋环境监测和海洋资源开发利用。
而光学湍流研究则关注光在大气中传播时因空气湍流引起的波前畸变问题，其研究对于激光通信、天文观测等领域具有重要意义。
本文将深入探讨大气光学、海洋大气和光学湍流这三个领域的基本概念、影响因素以及与观测和通信的关系。
首先，我们将介绍大气光学的基本概念，包括大气中的散射、吸收和辐射等现象，以及大气光学的主要影响因素，如大气湍流、气溶胶和云等。
接着，我们将探讨海洋大气的特点和影响因素，包括海洋表面对光的反射、折射和散射等过程，以及海洋中的气泡、藻类和悬浮颗粒等因素对海洋光学的影响。
最后，我们将重点讨论光学湍流的定义、特征以及对观测和通信的影响，包括湍流引起的波前畸变和相位失真等问题。
通过对大气光学、海洋大气和光学湍流的综合研究，我们可以更好地理解和模拟光在自然界中的传播和退化过程，为光学设备的设计和应用提供理论支持和技术指导。
同时，这些研究也有助于提高大气环境和海洋生态的监测能力，推动相关领域的发展和应用创新。
在结论部分，我们将对大气光学、海洋大气和光学湍流的关联性进行总结，并展望大气光学和海洋光学研究的意义和未来发展方向。
希望通过本文的介绍和分析，读者能够更全面地了解和认识这些重要的光学现象，为相关领域的科研和应用提供有益的参考和启示。
1.2文章结构1.2 文章结构本文共分为三个主要部分：大气光学、海洋大气和光学湍流。
每个部分将重点介绍相关的基本概念、特征和影响因素，并探讨它们对观测和通信的影响。
在第二部分，我们将深入研究大气光学。
首先，我们将介绍大气光学的基本概念，包括大气层的组成和结构，以及大气中的光传播机制。
大气化学传输模型GEOS_Chem全球_区域双向耦合_燕莹莹
燕莹莹 林金泰 旷烨 杨东伟
摘
要
利用 GEOS-Chem 全球与区域单向模式创建全球-区域双向耦合模式， 该耦合 模型中可以针对全球模式的水平分辨率(2°×2.5°, 4°×5°)以及嵌套区域(亚洲， 北 美和欧洲区域)进行选择。 以 CO 作为研究对象， 结合 HIPPO 计划(The HIAPER
Key word：GEOS-Chem, two-way coupling, HIPPO
‐ 2 ‐
1 引言
全球大气化学传输模式不仅能够提升对大气化学过程以及平衡的认识，也可 以利用其为外场观测实验做适当的预测，为卫星观测提供一定的先验值，为解释 气 溶 胶 与 化 学 以 及 全 球 气 候 之 间 的 相 互 影 响 提 供 有 力 的 工 具 (Bey et al.,2001,Schubert et al.,1993,Palmer et al.,2001)，因而不断改进全球大气化学传输 模式有助于更好的理解和研究大气化学。目前，主要的全球大气化学传输模式有 TM5，MOZART，GEOS-Chem等，其中MOZART模式只有全球模式没有区域模 式，而TM5和GEOS-Chem是既有全球模式也有区域模式。 由于全球模式受到低模式分辨率的限制，只能针对某一特定区域，而区域模 式的发展通过提高空间分辨率以及减小时间步长能很好的提高该区域的模拟精 度。GEOS-Chem发展了三个区域模式，包含的区域分别是欧洲，亚洲和北美及 附近海域(Wang et al.,2004,Chen et al.,2009,Pleim et al.,2005)。目前，其全球模式 与区域模式采取单向模拟， 即全球模式以一定时间步长向区域模式单方面地提供 区域边界信息；相对于单向模拟，双向耦合需要全球模式和区域模式进行信息交 流，即在一定时间步长下，全球模式不断为区域模式更新边界条件，并且区域模 式将模拟结果作为该区域下一时间步长的初始值反馈给全球模式。 早期已经有利用区域模式的方法来分析区域酸沉降（Roelofs et al.,1997)，发 现区域模式的高分辨率不仅能够提升SO2的模拟结果，也能更好地捕捉到观测中 发生的较大变化范围和较大空间变化的酸沉降现象。对于区域模式而言，虽然它 只模拟某一地区的大气化学以及传输过程， 但是它仍然需要全球模式为其提供边 界条件， 即利用全球模式不断更新其边界条件， 以保证区域模式更加合理而准确。 很多关于用粗分辨率的全球模式为高分辨率区域模式提供边界条件的研究 (Soulhac et al.,2003,Frohn et al.,2003,Jonson et al.,2001)表明当区域模式使用全球 模式为其提供边界条件时，其模拟结果均得到很大的改善。 目前，TM5模式采用了双向耦合的方法，但是TM5采用的是双层嵌套的方 法(M. Krol et al.,2005)，即最外面是一个粗分辨率的全球模式（4°×4°）与里面一 个较粗格点的区域模式（3°×2°）嵌套，然后里面再嵌套一个高分辨率（1 °×1°） 的区域模式，较为复杂。然而，在大气科学领域得到广泛应用的GEOS-Chem全 球大气化学传输模式还没有发展该模式的双向耦合模式， 其区域模式是单向模拟, 在这篇文章里我们提出的算法中的全球模式既可以是4°×5 °，也可以是2°×2.5°， 而区域模式的分辨率是0.5°×0.667° ，而且只需一层嵌套。因此，相对于TM5而 言，如果采用2°× 2.5° 全球模式与区域模式进行双向耦合，不仅分辨率要更高， 而且复杂度也得到降低。
物理学中的大气物理和海洋物理
物理学中的大气物理和海洋物理物理学是研究自然界基本规律和物质结构的科学。
在物理学中，大气物理和海洋物理是两个重要的分支，它们关注的是地球大气层和海洋中发生的各种物理现象和过程。
本文将详细介绍大气物理和海洋物理的基本概念、研究内容和研究方法。
大气物理基本概念大气物理是研究地球大气层中物理现象和过程的科学。
它主要包括大气组成、大气结构、大气运动、大气波动、大气辐射等方面的内容。
研究内容1.大气组成：研究大气中的气体、液体和固体颗粒物等成分及其分布和变化规律。
2.大气结构：研究大气层的层次结构、温度、压力、密度等参数的分布特征。
3.大气运动：研究大气中的风、气旋、锋面等运动形式及其产生和变化的原因。
4.大气波动：研究大气中的长波、短波、Rossby 波等波动现象的产生、传播和消散过程。
5.大气辐射：研究太阳辐射、地面辐射和大气辐射在大气中的传播、吸收、散射等过程。
研究方法1.地面观测：通过气象站、雷达、激光等设备对大气参数进行实时观测。
2.卫星遥感：利用气象卫星、地球同步轨道卫星等对大气进行全球范围内的观测。
3.数值模拟：利用计算机模拟大气运动和波动过程，揭示大气现象的内在规律。
4.实验研究：通过实验室模拟和野外实验，研究大气物理过程的微观机制。
海洋物理基本概念海洋物理是研究地球海洋中物理现象和过程的科学。
它主要包括海洋水文、海洋气象、海洋声学、海洋光学、海洋热力学等方面的内容。
研究内容1.海洋水文：研究海洋水体的分布、运动、温度、盐度等参数的特征和变化规律。
2.海洋气象：研究海洋上的风、浪、潮汐等气象现象及其与大气相互作用的过程。
3.海洋声学：研究声波在海洋中的传播、反射、折射、散射等现象及其应用。
4.海洋光学：研究光在海洋中的传播、散射、吸收等过程，以及海洋颜色、光谱特性等。
5.海洋热力学：研究海洋中的热量传递、温度分布、热流等现象及其对气候和环境的影响。
研究方法1.海洋观测：通过浮标、潜标、海洋调查船等设备对海洋参数进行实时观测。
海洋环境化学02-海水-气体体系的物质交换
扬州大学扬州大学环境科学与工程学院海洋环境化学MARINE ENVIRONMENTAL CHEMISTRY第二章海水-气体体系的物质交换第二章海水-气体体系的物质交换海洋环境化学第二章海水-气体体系的物质交换第四节第二节第一节第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换海洋环境化学第一节大气的组成及其在海水中的溶解度一、大气的组成气体成分空气中的分压第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换海洋环境化学第一节大气的组成及其在海水中的溶解度大气气体的分布大气各种气体的分布受控于它们的分子量与停留时间。
一般而言，分子量大的气体（近地表的大气中，而分子量小的气体（空中含量较高。
停留时间长的气体（如大气中的分布比较均匀，而停留时间短的气体（如留时间为6⎯出作用的影响比较明显。
第二章海水-气体体系的物质交换扬州大学环境科学与工程学院第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换须对湿度进行校正，把湿空气换成干空气。
：是给定温度下饱和水蒸气的压力，h/100在考虑了水蒸汽的贡献后，其他气体的分压转化为干空气的第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换分别表示气相和水相中的气体PA 表示，因为：PV=nRT 第一节大气的组成及其在海水中的溶解度第二章海水-气体体系的物质交换第一节大气的组成及其在海水中的溶解度22400 ml ，所以有：气体/L 海水为单位时，亨利定律变化为：。
大气环境与气候变化模型知识点总结
大气环境与气候变化模型知识点总结大气环境与气候变化是当今世界面临的重大挑战之一，为了更好地理解和预测它们的发展趋势，科学家们建立了各种模型。
这些模型基于复杂的物理、化学和生物过程，融合了大量的数据和先进的计算技术。
接下来，让我们深入了解一下大气环境与气候变化模型的一些关键知识点。
一、大气成分与物理过程大气主要由氮气、氧气、氩气等气体组成，同时还包含一些微量气体，如二氧化碳、甲烷、臭氧等。
这些微量气体对气候变化有着重要的影响。
在大气物理过程中，辐射传输是一个关键因素。
太阳辐射以短波形式到达地球，经过大气的吸收、散射和反射后，一部分到达地面。
地面吸收太阳辐射后，又以长波辐射的形式向大气释放热量。
大气中的气体对长波辐射的吸收和发射影响着大气的温度分布。
大气环流也是重要的物理过程。
包括全球性的经向环流（如哈得莱环流）和纬向环流，以及局部的季风环流等。
大气环流决定了热量、水汽和污染物的输送和分布。
二、气候变化的驱动因素气候变化的驱动因素主要包括自然因素和人为因素。
自然因素如太阳活动的变化、火山喷发等。
太阳活动的强弱会影响到达地球的太阳辐射量。
火山喷发时，大量的火山灰和气体进入大气，会反射和吸收太阳辐射，导致短期内气温下降。
然而，近年来人为因素对气候变化的影响日益显著。
主要包括燃烧化石燃料（如煤、石油、天然气）释放大量的二氧化碳等温室气体，砍伐森林导致二氧化碳吸收减少，以及农业活动排放的甲烷和氧化亚氮等。
三、气候模型的类型气候模型可以分为全球气候模型和区域气候模型。
全球气候模型覆盖整个地球，能够模拟大气、海洋、陆地和海冰等多个系统的相互作用。
它可以预测全球范围内的气候变化趋势，但由于分辨率较低，对局部地区的细节模拟不够精确。
区域气候模型则专注于特定的区域，具有更高的分辨率，能够更详细地模拟该区域的气候特征和变化。
但它需要全球气候模型提供边界条件。
四、气候模型的构建要素气候模型的构建涉及多个要素。
首先是初始条件的设定，包括大气的温度、湿度、风速等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
海洋大气环境下激光传输模型反演研究一、研究背景及现状（一）研究背景近年来，随着激光器和激光技术的迅猛发展，激光在各个领域的应用越来越广泛。
工业领域、医学领域、军事领域等都随处可见激光的身影。
激光在自由大气空间的传输特性一直以来都是人们研究的热点。
激光测距，激光通信，激光雷达、激光武器等应用都离不开大气对激光的影响。
但是，大气对激光传输的各种影响成为了制约其发展前景与规模的阻碍。
主要包括：由于大气气体分子散射与吸收造成的辐射能量损失的大气衰减；大气中悬浮的气溶胶粒子和各种降水粒子（如：霾、云、雾、雨、雪、沙尘、烟尘等）对光波的吸收和散射效应引起的衰减；由于大气折射率随大气温度、气压和湿度等的随机起伏造成的光束强度的起伏（闪烁）、光束的扩展和漂移等大气湍流效应，使得光束质量变差；以及光在大气中传输的非线性效应等。
对这些传输特性的研究，搞清楚影响激光传输的空间环境因素、及各种因素所产生的影响，是研究激光传输效应及其规律和确定激光系统参数的重要基础。
因此，对激光在大气中各种效应进行系统的研究对进一步提升激光的应用价值有重要意义。
上述激光大气传输效应都是传输模型中需要事先考虑的因素。
但是，可以通过进一步分析各种效应在海洋大气环境条件下的影响权重，对激光传输模型简化处理，保留权重较大因子，剔除权重较小的因子。
相比于陆地大气，海洋大气的相对湿度、气溶胶类型、折射率起伏功率谱形式等都有所区别。
因此，无法直接应用激光在陆地大气环境条件下的传输模型。
同时，目前的传输模型大都是单一影响因素，例如气溶胶的指数衰减模型、大气湍流的光强闪烁模型、光斑漂移模型等。
实际情况中，激光大气传输后的光强功率密度分布是受到各种效应影响的综合结果。
（二）研究现状随着激光在通信、测距、军事领域的潜在应用前景越来越巨大，激光在自由大气空间的传输特性也成了众多学者研究的热点。
学者们对激光大气传输特性进行了理论上的各种探讨和实验上的观测，以及数值模拟方法的探究。
理论研究在上个世纪70年代已基本成熟，激光在大气中会受到分子，气溶胶的吸收、散射以及大气湍流、热晕等的影响。
关于大气湍流的研究，目前已有较为完整的理论模型。
1839年,实验中第一次观察到了层流转变为瑞流的现象，1883年，O.Reynor在圆管水流实验中研究了层流在何种条件下转化为湍流。
1895年，雷诺将瞬时风速处理做平均高风速和端流的脉动速度两部分相叠加,给出了描述瑞流运动的方程沮,并提出了端流粘性力，也就是雷诺应力的理论。
1925年，普朗持又在雷诺的理论基础上提出了混合长度的概念，用于说明边界层中高度和风速间的相关关系，很多实验证明了这个结果的正确性。
1915年,Taylor提出了大气端流微结构的统计理论。
1920年，李查逊得到了大气湍流和大气温度分布的相关关系。
1941年,Kolmogorov给出了局部各项同性理论。
之后，学者们提出了各种湍流的折射率起伏功率密度谱。
从局部各向同性的Kolmogorov谱，到考虑大、小尺度湍流起伏的von Karman谱，以及Hill依据单点温度测量结果并依据一些理论考虑提出的一个普适谱模型Hill 谱和Frehlich谱，Andrews修正谱。
近年来，出现一种用于描述海上环境大气折射率变化特性的功率谱解析模型，数学形式与Andrews谱类似，这与本课题研究内容较为接近。
湍流中的折射率起伏功率密度谱是对湍流大气中激光传输特性进行理论研究和数值模拟的模型基础。
基于折射率起伏功率密度谱，学者们得到了光强起伏模型、激光束漂移扩展模型等，并利用多层相位屏模拟的数值模拟方法或者实验，计算了激光经过湍流传输后的光场分布，对模型进行了验证。
例如，王红星，吴晓军，宋博基于海上大气折射率起伏功率谱模型，推导得出了该环境大气湍流中水平路径光束漂移的理论表达式，并且在烟台地区近海面环境下开展了多次激光传输实验，分别采集到了不同时间段和不同距离的准直高斯光束漂移实测数据，在弱起伏条件下，将理论预测值与实际测量值进行比较，验证了模型了适用性；陈栋，朱文越等人在局地均匀、各向同性Kolmogolov 湍流谱以及Rytov 近似假设的条件下，依据近海地区大气湍流的季度和日变化特征，分析了海面大气湍流对海军光电装备性能的影响；Ming Li和Milorad Cvijetic分析了海洋大气环境条件下的湍流对自由空间光通信系统的性能的影响，并从四个方面对比了海洋大气与陆地大气环境下的光通道：大气透过率、折射率结构常数、折射率功率谱密度、光强起伏方差；钱仙妹、朱文越等人采用多层相位屏的模拟方法，针对地空激光大气的长距离斜程传输进行了大量数值模拟，通过变化天顶角，光束初始半径和激光波长等传输条件，定量分析了光束的有效半径，相对真空扩展倍数，光斑质心漂移均方根和环围能量的平均功率密度等统计参量在不同传输条件下受湍流的影响程度和变化规律，并且提出了一种激光湍流大气传输数值模拟中计算参量的选取方法。
关于大气衰减效应的研究，大多数情况下光电工程中的能量衰减都属于大气分子吸收和大气分子和气溶胶粒子的单次散射导致的能量损失。
这种情况下对应辐射传输方程最简单的形式，即Beer定律。
在实际限定条件下，如1.06 激光在海洋大气环境条件下传输，大气分子的吸收以及瑞利散射基本可忽略不计，能量衰减主要是由于海洋型气溶胶粒子的吸收与散射。
对于气溶胶的吸收与散射，Gustav Mie首先得出了球形粒子的散射系统的电磁场解析解，即MIE散射理论。
它是在Maxwell方程组基础上，通过将入射光场与散射光场的球谐函数展开，得到气溶胶粒子的散射效率因子与吸收效率因子、将其乘以粒子截面积与粒子数密度，最后求出气溶胶粒子的散射系数与吸收系数，两者相加便是衰减系数。
刘西川、高太长等人在大气气溶胶类型、谱分布的基础上，利用MIE散射理论计算了气溶胶在可见光与近红外波段的散射和衰减特性，并讨论了气溶胶对可见光与近红外波段的激光传输衰减的影响。
由于激光大气传输中，在气溶胶粒子数密度较大的情况下、多次散射不可忽略，仅使用Beer定律会对激光能量衰减的计算带来一定误差。
王红霞等人对于激光在气溶胶中多次散射传输衰减, 建立了蒙特卡罗模拟计算模型，计算分析了1.06 和10.6 两种波长的激光分别在沙尘性、水溶性、海洋性和煤烟性四种不同类型气溶胶中透过率与传播距离、能见度的关系,并将蒙特卡罗方法和单次散射的计算结果进行了比较，结果表明了当能见度较低、气溶胶单次散射率较高时，单次散射计算误差较大。
当计算非球形粒子时，MIE 散射理论不再适用。
赵文娟基于理论方法重点开展了入射激光波束与典型大气气溶胶粒子、任意形状的气溶胶粒子及凝聚型粒子的相互作用研究，分析了各类气溶胶粒子在平面波及高斯波入射条件下的吸收、散射及衰减效应；将气溶胶衰减特性的研究应用于不同环境模式的激光传输衰减并给出了传输衰减特性在实验室粒子浓度测量中的应用。
综上所述，对于大气湍流，目前已有各种形式的折射率起伏功率密度谱、光强起伏方差模型、激光束漂移扩展模型等理论解析模型，以及多层相位屏模拟的数值计算模型和实验中得到的经验模型；对于大气气溶胶、目前既有针对球形粒子的MIE散射理论解析模型和其他针对非球形粒子的理论模型、单次散射对应的Beer定律模型，以及多次散射对应的蒙特卡罗数值计算模型。
除此之外，为了考虑实际激光大气传输中的综合效应，学者们发展了基于“定标率”的代数模型，可以对实际大气传输进行定量估计。
如，H.Breaux的代数模型，该模型可以计算高能连续激光在不同条件下水平传输到目标处的峰值激光功率密度。
上述模型，基本都是为了解决某些特定条件下激光大气传输问题而建立的。
因此，学者们基本达成了一个共识：寻求一个解决光波在随机介质中传播的各种问题的普适理论与方法的希望渺茫。
于是人们便将精力集中于各种具体问题，寻找各自的解决办法。
二、海洋大气环境下激光传输的影响因素（一）激光折射这里的激光折射可分为两种：一种是将大气当做一种与真空略有差异的静止的介质，各种成分的含量、密度以及对于折射率的空间分布稳定，不考虑局部的起伏问题，折射率略大于单位值1并随地面的高度而存在梯度变化，高度越高，越接近单位值，激光在该介质中传播，产生大气蒙气差；另一种是考虑大气湍流，大气折射率存在随机起伏，引起光在大气中传播的随机折射，造成光强起伏，光斑漂移等现象。
第一种激光光折射效应主要会造成：光线的传播方向发生改变、光程延长、色散效应。
在天文气象应用方面和空间通信方面会造成较大影响。
对于水平地面上的激光工程应用影响可忽略不计。
第二种激光折射效应即湍流大气对光传输的影响。
大气湍流一般指大气风速起伏对应的动力湍流，但对光学性质起影响作用的是因大气密度起伏引起的大气折射率起伏所对应的光学湍流。
但大气密度起伏主要由温度起伏决定。
（二）激光散射激光在大气中的散射主要可分为大气分子对激光的散射和大气气溶胶粒子对激光的散射。
大气分子对激光的散射：由于大气分子的尺度远小于紫外到红外波段内的光波长，只有低阶的电极子的辐射起主要作用，实际上，通常就是电偶极子的辐射起作用。
这种散射可以当做瑞利散射进行处理。
由瑞利散射理论可知，大气分子总的散射截面为：2324222412sca n C N n πλ-=+ (1) 又因为折射率约为单位值1，上式可简化为：()32423213sca C n Nπλ=- (2) 其中N 为分子体积的倒数，即分子数密度。
分子的体散射系数为散射截面与分子数密度的乘积：()3243213sca sca NC n Nπβλ==- (3) 从上述结果可知：瑞利散射最显著的一个特点是散射强度和波长的四次方成反比，散射光的强度随波长的变短而急剧增大。
大气气溶胶粒子对激光的散射：由于空气中微粒的尺度远大于空气分子，接近于从紫外到红外整个光谱区间的光波波长，上面的瑞利散射理论不再适用，使得它们对光波的绝大部分散射问题必须在波动光学的框架内解决。
这时应采用MIE 散射理论，它的核心思想是将入射的平面波转化为矢量球谐函数，并通过求解球形边界下的麦克斯韦方程组，将内场与散射场以矢量球谐函数的形式表示出来。
通过有关资料显示气溶胶粒子吸收特性与粒径间的关系为:（1）粒径远小于波长时，粒子表现为体吸收，散射强度随着粒径增加而迅速增大；（2）粒径与波长相当时，吸收强度和散射强度达到极大值；（3）粒径远远大于波长时，粒子表现为面吸收，且吸收强度与散射强度随粒径成反比。
假设气溶胶粒子为球形粒子时，采用MIE 散射理论具体计算气溶胶的散射系数过程如下。
对于具有一定尺度分布的球形气溶胶粒子，总的衰减，散射和吸收系数为：μi =N ∫σi (r )n (r )dr ， (i =t ，s ，a)∞0(4)上式中， N 为气溶胶粒子数密度， n(r) 是气溶胶粒子尺度分布概率密度函数， σt ，σs 和 σa 分别为单个粒子的消光、散射和吸收截面。