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学习MODTRAN4

2014-06-11 20:16阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/3291566253

学习MODTRAN4
标准的MODTRAN程序采用FORTRAN开发，应用程序没有用户交互界面，其工作过程是通过tape5文件读取用户输入的参数，生成tape6、tape7、tape8及其他若干文件，这些文件中包含各种模型输出的结果。其中tape6包含所有的输入信息和结果信息。
在MODTRAN可执行文件所在目录中新建一个文本文件，重命名为以tp5为后缀的文件，如StudyAreaETM+_SURREF0.tp5，再新建另一个文本文件，重命名为modroot.in，在文件中输入StudyAreaETM+_SURREF0，这样，MODTRAN应用程序就能通过modroot.in文件找到用户定义的tape5输入参数文件。
本研究中使用的一个tape5
文件如下图所示：
学习MODTRAN4
从图中可以看出，tape5文件是一个格式化的ASCII文本，其中包含了各种参数的取值。MODTRAN将这些输入参数分为五类，每一类对应一个CARD。上图中第1行是CARD1的参数取值，主要描述了模型的基础设置；第2~3行是CARD1A的参数取值，是对CARD1的补充；第4行是CARD2的参数取值，主要描述了大气性质；第5行是CARD3的参数取值，主要描述了观测几何条件；第6行是CARD3A1的参数取值，第7行是CARD3A2的参数取值，都是对CARD3的补充；第8行是CARD4的参数取值，主要描述了光谱信息；第9行是结束符号。
其中CARD1（大气模式）、CARD1A（大气模式）、CARD2（气溶胶及云雨模式）、CARD3（探测几何模式）、CARD4（波段设置及分辨率）、CARD5（程序的停止或再运行）是必需，其余的可有可无，需根据实际情况设置。
整个tape5文件采用了FORTRAN的文本格式化方案，每个参数都有固定的位置和长度，Manual中对每个参数的格式进行了定义，如CARD1的参数为MODTRN, SPEED, MODEL, ITYPE, IEMSCT, IMULT, M1, M2, M3, M4, M5,M6, MDEF, IM, NOPRNT, TPTEMP, SURREF，其格式定义为2A1, I3, 12I5, F8.3, A7，表示2个字符各占1位，接下来1整数占3位（不足位则在之前用空格补齐，下同），接下来12个整数各占5位，接下来1个浮点数占8位其中小数点后3 位，最后是1个字符占7位。
上图中参数设置的具体信息（格式与含义）如下：
CARD1:
MODTRAN=C (A1，1位字符，使用相关-k模式)
SPEED=S (A1，1位字符，使用慢速计算)
MODLE=3 (I3，3位整数，使用中纬度冬季大气模型)
ITYPE=2 (I5，5位整数，路径为两高度之间)
IEMSCT=2 (I5，5位整数，使用太阳散射辐亮度计算模式)
IMULT=-1 (I5，5位整数，卫星高度多次散射)
M1~M6,MDEF=0 (I5，5位整数，缺省大气廓线)
IM=0 (I5，5位整数，无用户大气廓线)
NOPRNT=1 (I5，5位整数，精简输出tape6)
TPTEMP=293.150 (F8.3，8位浮点数其中3位小数，地表开尔文温度，数据来源：www.wunderground.com)
SURREF=0.0 (A7，7位字符，假设地表无反射)
CARD1A:
DIS=t (L1，1位逻辑，使用DISORT多次散射)
DISAZM=t (L1，1位逻辑，散射与方位角相关)
NSTR=8 (I3，3位整数，使用八流近似)
LSUN=f (L1，1位逻辑，缺省太阳辐照度)
ISUN=5 (I4，4位整数，推荐平滑系数)
CO2MX=365.00000 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，推荐二氧化碳体积混合比)
H2OSTR=0 (A10，10位字符，缺省水汽柱含量)
O3STR=0 (A10，10位字符，缺省臭氧柱含量)
LSUNFL=f (1X,A1，1位空格后1位字符，缺省太阳辐照度文件)
LBMNAM=f (1X,A1，1位空格后1位字符，缺省波段模型文件)
LFLTNM=t (1X,A1，1位空格后1位字符，用户光谱响应文件)
H2OAER=f (1X,A1，1位空格后1位字符，缺省水汽柱光学特性)
SOLCON=空格 (2X,F10.3，2位空格后10位浮点数其中3位小数，TOA太阳辐照度不进行比例调整)
CARD2:
APLUS=空格 (A2，2位字符，缺省气溶胶光谱性质)
IHAZE=1 (I3，3位整数，使用乡村气溶胶模式)
CNOVAM=空格 (A1，1位字符，不使用海军海洋垂直气溶胶模型)
ISEASN=0 (I4，4位整数，气溶胶季节变化由模型决定)
ARUSS=空格 (A3，3位字符，不使用用户定义气溶胶光学特性)
IVULCN=0 (I2，2位整数，使用背景平流层气溶胶剖面和消光系数)
ICSTL=3 (I5，5位整数，该参数对乡村气溶胶模式无效，此处为缺省值)
ICLD=0 (I5，5位整数，无云无雨)
IVSA=0 (I5，5位整数，不使用边界层气溶胶陆军垂直结构算法)
VIS=0.00000 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，缺省地面气象距离)
WSS=0.00000 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，该参数对乡村气溶胶模式无效)
WHH=0.00000 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，该参数对乡村气溶胶模式无效)
RAINRT=0.00000 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，无降雨强度)
GNDALT=0.00900 (F10.5，10位浮点数其中5位小数，地面海拔9米)
CARD3
H1=100.000 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，2a组合参数1，ETM+的观测高度705km超过了MODTRAN大气上界高度100km)
H2=0.009 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，2a组合参数2，地面海拔9米)
ANGLE=180.000 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，2a组合参数3，ETM+是垂直观测)
RANGE=0.000 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，该参数对2a组合无效)
BETA=0.000 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，该参数对2a组合无效)
RO=0.000 (F10.3，10位浮点数其中3位小数，该参数对2a组合无效)
LENN=0 (I5，5位整数，该参数对2a组合无效)
PHI=0.000 (5X,F10.3，5位空格后10位浮点数其中3位小数，该参数对2a组合无效)
CARD3A1
IPARM=11 (I5，5位整数，模式11)
IPH=2 (I5，5位整数，米氏散射相函数)
IDAY=309 (I5，5位整数，成像时间为11月5日，计算得到Day of the year)
ISOURC=0 (I5，5位整数，辐射源为太阳)
CARD3A2
PARM1=30.333 (F10.3，

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