光污染在大气中的传播
天体物理仪器与方法
2016-09-05 v1 地球与行星天体物理
大气与海洋物理
光学
摘要
绘制大范围区域的人造夜空亮度与恒星可见度地图，或计算任意地点全天域分布的方法，均基于利用 Garstang 模型计算光污染的传播；该模型是大气辐射传输问题的简化解法，通过将其简化为光线追踪方法从而实现快速计算。本文提出了最新的扩展 Garstang 模型（EGM），为应用于大气中光污染传播的辐射传输问题提供了更通用的数值解。我们还介绍了 LPTRAN 软件包，这是 EGM 在高精度 DMSP-OLS 卫星人造光发射测量数据和 GTOPO30 数字高程数据中的应用；该软件包提供了一种最新方法，可针对广泛的大气状况，预测全球任意地点在任意可见波段的夜空人造亮度分布，以及整个区域上空大气中的人造辐射密度。EGM 考虑了以下因素：(i) 多次散射；(ii) 从 250 nm 到红外线的波长范围；(iii) 地球曲率及其屏蔽效应；(iv) 观测点与光源的海拔高度；(v) 多种类型的大气并支持自定义设置（例如包含逆温层）；(vi) 边界层气溶胶与对流层气溶胶的混合并支持自定义设置；(vii) 高层大气中多达 5 层的气溶胶，包括新鲜和陈化的火山尘及流星尘；(viii) 散射相函数随海拔的变化；(ix) 多种物种（包括臭氧）的连续谱和谱线气体吸收；(x) 多达 5 层的云层；(xi) 基于 NASA/MODIS 卫星数据、主流模型或自定义数据（包括雪）的地表波长依赖性双向反射率；(xii) 地理上可变的上行光发射函数。
引用
@article{arxiv.1209.2031,
title = {The propagation of light pollution in the atmosphere},
author = {Pierantonio Cinzano and Fabio Falchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.2031},
year = {2016}
}
备注
25 pages, 11 figures, accepted for publication in MNRAS, 7 august 2012