MODTRAN4.0参数输入说明

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（仅进行IEMSCT＝1和2辐

= 'F' or 'L'

2. SPEED = 'S' or blank = 'M'

3. MODEL = 0 ＝1 ＝2 ＝3 ＝4 ＝5 ＝6 ＝7

4. ITYPE大气路径类型

ITYPE＝1 ＝2 ＝3

亮度模式计算；计算更精确但速度慢）

选择LOWTRAN波段模式（光谱分辨率20cm-1）

‘slow’相关系数k选项，每个光谱间隔（1cm-1或

15cm-1）使用33个吸收系数（k值）

'medium'相关系数k选项（17个k值）

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）

热带大气（北纬15度）

中纬度夏季大气（北纬45度，7月） 中纬度冬季大气（北纬45度，1月） 亚北极区夏季大气（北纬60度，7月）

亚北极区冬季大气（北纬60度，1月）

1976年美国标准大气

用户提供大气数据（查看CARDs 2C, 2C1, 2C2,

2C2X, and 2C3）

水平路径（气压为常数） 两个海拔高度间的垂直或倾斜路径 从某一海拔高度到空间的垂直或倾斜路径

1

5. IEMSCT程序运行模式

IEMSCT＝0 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决定多次散射

IMULT＝0 不考虑多次散射

＝1 考虑多次散射，大气内部的应用通常推荐此设置 ＝-1 考虑多次散射，主要应用于卫星传感器高度处的模

拟（除非ITYPE=3或H2≥0，H2是路径末端的海拔高度）

 只有IEMSCT＝1或2时，才可以选择多次散射。

7. M1、M2、M3、M4、M5、M6和MDEF是用于改进或提供使用者指定的温度、压力、大气分子和剖面。当MODEL＝0或7时，M1到M6以及MDEF都是零，用户提供剖面数据。

M1＝1 － 6 指定大气模式的温度和压力剖面 M2＝1 － 6 指定大气模式的H2O剖面 M3＝1 － 6 指定大气模式的O3剖面 M4＝1 － 6 指定大气模式的CH4剖面 M5＝1 － 6 指定大气模式的N2O剖面 M6＝1 － 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

＝2 用户输入剖面

8. IM＝0 读取MODEL最后输入的类型 ＝1 读取使用者输入的剖面数据

9. NOPRNT＝0 程序正常运行，生成tape6输出文件

＝1 将tape6文件内的透射率或辐亮度表格数据，大气剖

面的数据最少

＝-1 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并进行多次散射计算，沿着视场方向上的光谱漫射和总

辐射值将写入tape8文件内。

10. TBOUND>0 边界温度（K）。在辐射模式IEMSCT＝1或2时，

对于倾斜路径的地表或是云表面。

11. SALB ≥ 0 地表反照率（如果TBOUND>0，可以是在H2处反

照率），SALB等与1减去表面发射率，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

保存的表面光谱反照率数据

 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＝枫叶地，-10＝烧过草地。

CARD 1A: DIS, DISAZM, NSTR, LSUN, ISUN, CO2MX, H2OSTR, O3STR, LSUNFL,LBMNAM, LFLTNM,SOLCON

FORMAT (2L1, I3, L1, I4, F10.5, 2A10, 3(1X, A1), 4X, F10.3) (MOD4.0)

3

DIS = t, f or blank 在CARD1中的IMULT＝±1时此参数使用，DIS设置

为True(t)激活DISORT多次散射算法，DIS设置为False(f或空格)使用Isaac的二流算法计算多次散射

DISAZM = t, f or blank DISORT算法的方位角相关标识。DISAZM设置为

NSTR＝2，4，8或16 LSUN = t, f or blank ISUN≥2的整数 CO2MX H2OSTR O3STR

True(t)将考虑太阳多次散射视场内的方位角影响，如果仅需要垂直方向辐射，太阳或观测天顶角近似垂直，或太阳的多次散射是较小辐亮度成分，那么将DISAZM设置为False(f或空格)

DISORT算法的计算流数，推荐此参数设置为8 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参数的确定

设置三角扫描函数的FWHM用于TOA太阳辐照度的

平滑

CO2体积混合比（ppmv），缺省值是330ppmv；当

前推荐为360ppmv（1997）

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/cm（例如2

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）。

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

4

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，否则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，那么则使用’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。否则使用缺省的（1cm-1间隔）波段模型数据库（‘DATA/BMP97_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 SOLCON的绝对值（可能接近于+1）是作为TOA太

阳辐照度比例因子来使用。已有的数据文件（在DATA/directory目录内）newkur.dat与1368.00W/m2数值相对应，chkur.dat与1359.75W/m2数值相对应，cebchkur.dat与1362.12W/m2数值相对应，thkur.dat与1376.73W/m2数值相对应。

＝0或空格 TOA太阳辐照度不进行比例调整 > 0 输入太阳常数［W/m2］

OPTIONAL CARDS 1A1, 1A2, 1A3（用于光谱数据和传感器响应函数文件）

CARD 1A1: SUNFL2 FORMAT(A80)

5

CARD1A1用于选择TOA太阳辐照度数据库。仅在CARD1A内的LSUNFL＝T时进行读取数据。

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/cebchkur.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: BMNAME FORMAT(A80)

CARD1A2用于选择波段模式参数文件。仅在CARD1A内的LBMTAP＝T时进行读取。

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-1（15 cm-1）这两种波段模式文件，当MODTRAN（CARD1）选择‘C’或‘K’时MODTRAN也将打开1cm-1（15 cm-1）相关系数k数据文件。

CARD 1A3: FLTNAM FORMAT(A80)

CARD1A3用于选择使用者指定的仪器响应函数。仅在CARD1A内的LFLTNM＝T时进行读取。

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_HEADER HEADER(1)

6

w11 r11 w12 r12 w13 r13 ...

HEADER(2) w21 r21 w22 r22 w23 r33 ... etc.

UNITS_HEADER是一个字符串，其第一个字符是‘N’（nm），‘W’（波长）或‘M’（微米），是指波长或频率的单位。

HEADER(J)是一个字符串，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）的开始

（WJ1 rJ1）是第J通道第I个波长和响应值

CARD 2: APLUS, IHAZE, CNOVAM, ISEASN, ARUSS, IVULCN, ICSTL, ICLD, IVSA,

VIS, WSS, WHH, RAINRT, GNDALT FORMAT (A2, I3, A1, I4, A3, I2, 3(I5), 5F10.5)

APLUS, CNOVAM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，但可能包括云（ICLD>0）

7

＝ 0 在计算中没有气溶胶或云消光 ＝ 1 乡村气溶胶模式，缺省VIS＝23km ＝ 2 乡村气溶胶模式，缺省VIS＝5km

＝ 3 海军海洋型，VIS的设置依赖于风速和相对湿度 ＝ 4 海洋型，VIS＝23km（LOWTRAN模式） ＝ 5 城市型，VIS＝5km ＝ 6 对流层模式，VIS＝50km

＝ 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（ARUSS＝‘USS’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，VIS＝0.2km ＝ 9 发散型雾，VIS＝0.5km

＝ 10 沙漠型，根据风速WSS决定能见度 CNOVAM ＝ 空格 缺省

＝ ‘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剖面内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（MODEL＝0，

1，2，4，6，7），秋—冬季节（MODEL＝3，5）

＝ 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A） IVULCN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。 IVULCN ＝ 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陈年火山气溶胶消光系数

8

＝ 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陈年火山气溶胶消光系数 ＝ 5 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（IHAZE＝3）选择时使用，缺省值为3。 ICSTL = 1 Open ocean

. . .

10 Strong continental influence

 ICSTL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3.0km ＝ 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（ICLD＝3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（ICLD＝5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。

9

＝ 8 用雨层云模式（ICLD＝5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（ICLD＝1云模式）模拟大雨，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（ICLD＝1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（μm半径的冰粒）

＝ 19 不可见卷云模式（4μm半径的冰粒）

IVSA用于地面边界层气溶胶的陆军垂直结构算法的使用。 IVSA ＝ 0 不使用

＝ 1 垂直结构算法（需要输入CARD2B）

VIS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550nm气溶胶消光系数关系如下，

ln(0.02)VIS[km]

EXT550[km1]0.01159km1公式中0.01159km1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IHAZE＝3

或 IHAZE＝10

10

WHH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（IHAZE＝3）。

 对于海军海洋型气溶胶模式（IHAZE＝3），如果WSS＝WHH＝0，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（IHAZE＝10），如果WSS<0，风速的缺省值为10m/s。

RAINRT指定降雨强度

RAINRT ＝ 降雨强度（mm/hr — 毫米/小时），其缺省值为0。

GNDALT指定地表的海拔高度

GNDALT ＝ 地面海拔高度（km），可以是负值

CARD2A＋（如果在CARD2内APLUS＝‘A＋’）允许用户移动MODTRAN已有的气溶胶，由他们以前的位置到随机的海拔区域（可以交叠）且可以减小和增加它们的范围。重要的一点是能够改变对流层的高度。CARD2A＋选项不能够与NOVAM联合使用。

CARD 2A+: ZAER11, ZAER12, SCALE1, ZAER21, ZAER22, SCALE2, ZAER31, ZAER32, SCALE3, ZAER41, ZAER42, SCALE4 (If APLUS='A+')

11

FORMAT((3(1X, F9.0), 20X, 3(1X, F9.0)))

前三个参数是气溶胶区域1，后三个参数是气溶胶区域2 ，再后三个参数是气溶胶区域3，最后三个参数是气溶胶区域4。

ZAERi1 气溶胶第i区域底部海拔高度（km） ZAERi2 > ZAERi1 气溶胶第i区域顶部海拔高度（km）

< ZAERi1 根据新的底部海拔高度ZAERi1来改变以前的剖面 = ZAERi1 设置为缺省值，忽略SCALEi。（ZAERi1和ZAERi2

都为空格时也为缺省值）

SCALEi > 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，SCALEi＝1。

除了ICLD＝11或0，对于所有云模式CARD2A 都需要。 CARD2A标准结构（卷云模式ICLD＝18或19是需要） CARD 2A: CTHIK, CALT, CEXT FORMAT (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（km）

CALT是卷云的底部海拔高度（km）

CALT ＝ 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-1）

CEXT ＝ 0 使用0.14*CTHIK > 0 用户定义消光系数

12

CARD2A备用结构（云模式ICLD＝1到10）

CARD 2A: CTHIK, CALT, CEXT, NCRALT, NCRSPC, CWAVLN, CCOLWD, CCOLIP, CHUMID, ASYMWD, ASYMIP FORMAT(3F8.3, 2I4, 6F8.3)

CARD2A的这种结构改进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（km）

CALT是云的底部海拔高度（km）

CALT >＝ 0 用户定义高度（km），是相对于地面 < 0 使用缺省值

CEXT是云的液态水滴和冰晶的垂直相光系数 CEXT > 0 消光系数 ＝ 0 缺省值

如果用户定义云/雨剖面，NCRALT是层边界数。

NCRALT >= 3 层边界数（CARD2E1），用户定义云/雨剖面 < 3 使用缺省的云剖面（ICLD）

 NCRALT最大值为16，NCRALT必须至少为3才能定义云底、云顶和最高边界

海拔，在这些地方水滴和冰晶的密度必须等于零。

NCRSPC >= 2 云光谱数据的波长数（CARD2E2） < 2 使用缺省的光谱数据（ICLD）  NCRSPC的最大数据为788。

13

CWAVLN用于定义云垂直消光的参考波长 CWAVLN >=0.2 且<=200.0 参考波长（微米）

如果CWAVLN超出这个范围，则缺省值为0.55微米。CWAVLN只有在CEXT输入时使用。如果CWAVLN超出了用户定义云光谱数据的光谱范围，那么错误信息会显示且输入中断。

CCOLWD是水滴垂直柱密度

CCOLWD >= 0 云液态水滴垂直柱密度或数量（km gm/m3） < 0 缺省值

CCOLIP是冰晶垂直柱密度

CCOLIP >= 0 云冰晶垂直柱密度或数量（km gm/m3） < 0 缺省值

 注意1）MODTRAN的积云和层云类型云（ICLD＝1到10）不包含冰晶，因此

仅有用户定义云剖面（CARD2E1）才使用CCOLIP。2）如果CCOLWD 和CCOLIP都是0，那么两参数都会关闭，因为不会出现没有水滴和冰晶的云。

CHUMID是所有层边界的相对湿度，不是降雨量就是云密度。 CHUMID > 0 且 <= 105 云/雨相对湿度（％） <= 0 或 > 105 假设100％相对湿度

ASYMWD是云液态水滴散射的Henyey－Greenstein相函数不对称因子

| ASYMWD | < 1 所有的波段上都是云液态水滴散射的Henyey－

Greenstein相函数不对称因子

>= 1 使用用户定义或模式光谱不对称因子

14

ASYMIP是云冰晶散射的Henyey－Greenstein相函数不对称因子

| ASYMIP | < 1 所有的波段上都是云冰晶散射的Henyey－Greenstein

相函数不对称因子

>= 1 使用用户定义或模式光谱不对称因子

CARD2B是陆军垂直结构算法（VSA）子卡片输入（DARD2内IVSA＝1） CARD 2B: ZCVSA, ZTVSA, ZINVSA FORMAT (3F10.3)

此条件由参数VIS、ZCVSA、ZTVSA和ZINVSA来决定

条件1：云/雾在表面；从云/雾底到云/雾顶消光随高度增加而增强。VIS<=0.5km且ZCVSA>=0

条件2：雾/轻雾；随高度到云底其消光增强。0.5=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且ZINVSA>=0 条件4：无云幂高度或逆温层；消光是常数。ZCVSA<0且ZINVSA<0

ZCVSA云幂高度（km）

ZCVSA > 0 输入值代表云幂高度

＝ 0 高度未知：程序将计算处一个符合条件2的值，对于

条件2’其缺省值为 1.8km

< 0 没有云幂高度（条件3和条件4）

ZTVSA是云厚度（条件2）或地表雾厚度（条件1）km ZTVSA > 0 输入值即云厚度

＝ 0 未知云厚度；缺省值为0.2km

15

ZINVSA是逆温层或边界层高度（km） ZINVSA > 0 输入即高度值 ＝ 0 使用缺省值 < 0 无逆温层

当IM＝1或MODEL＝7或0（CARD1），用户需要提供剖面数据。使用CARDs 2C， 2C1和 2C2，用户输入在不同单位下的气体含量或在指定海拔的一定大气模式下使用缺省值。JCHAR参数来指定单位。如果MDEF＝2（CARD1），CARD2C2X内将输入大分子气体含量。

气溶胶垂直分布、云液态水滴含量和降雨量可以通过CARD2C3来输入。通过使用参数IHA1、ICLD1或IVUL1来改动四个气溶胶区域的缺省海拔高度值。 CARDs2C1到2C3重复ML次，ML（CARD2C）是大气层数，ML＝1为水平路径。

CARD 2C

CARD 2C: ML, IRD1, IRD2, TITLE (MODEL=0/7, IM=1) FORMAT (315, A65)

ML ＝ 大气层数（1到34）

IRD1控制读取CARD2C2内WMOL（4-12） IRD1 ＝ 0 不读取 IRD1 ＝ 1 读取CARD2C2

IRD2控制读取CARD2C3

IRD2 ＝ 0 不读取 IRD2 ＝ 1 读取CARD2C3

IRD2 ＝ 2 读取新版本的CARD2C3，见附录A

16

TITLE ＝ 读取指定文件来输入大气模式

CARDs 2C1, 2C2, 2C2X

CARD 2C1: ZMDL, P, T, WMOL(1), WMOL(2), WMOL(3), (JCHAR(J), J=1, 14), JCHARX

FORMAT (F10.3, 5E10.3, 14A1, 1X, A1) CARD 2C2: (WMOL(J), J=4, 12) (If IRD1=1) FORMAT (8E10.3, /E10.3)

CARD 2C2X: (WMOLX(J), J=1, 13) (If IRD1=1 and MDEF = 2) FORMAT (8E10.3, /5E10.3)

ZMDL ＝ 层边界海拔高度（km） P ＝ 层边界气压 T ＝ 层边界温度

WMOL（1－12） ＝ 不同的大气分子种类，见表格8 WMOLX（1－13）＝ 不同大气内大分子种类，见表格9

JCHAR（1－14） ＝ 改变变量的单位（P、T和分子成分，见表格8） JCHARX ＝ 仅用于改变CFCs设置和其他大分子单位（见表格9）  若果JCHAR（J）最左边是空格且当总量为零时，M1、M2、M3、M4、M5、

M6和MDEF都为缺省值。若果总量不为零且JCHAR（J）是空格，代码将假设单位为第一个选项：气压是mb，温度是K，含量是ppmv。JCHARX的规则与JCHAR（J）相同。

对于JCHAR（1） A 气压单位为mb B 气压单位为atm C 气压单位为torr

JCHAR（1）＝1到6是MODEL值指定的缺省值。

17

对于JCHAR（2）

A 环境温度单位为K B 环境温度单位为C

JCHAR（2）＝1到6是MODEL值指定的缺省值。

对于JCHAR（3－14） A 体积混合比—ppmv

18

B 数密度—分子数/cm3 C 质量混合比—gm/kg D 质量密度—gm/m3 E 分压力—mb

F 露点温度—T（K），仅H2O G 露点温度—T（C），仅H2O H 相对湿度—％，仅H2O 1到6是MODEL值指定的缺省值。

CARD 2C3: AHAZE, EQLWCZ, RRATZ, IHA1, ICLD1, IVUL1, ISEA1, ICHR1 FORMAT (10X, 3F10.3, 515)

当CARD2C中的IRD2＝1时，CARD2C3（用户定义气溶胶/云/雨模式）将读取。改进的结构（IRD2＝2）见附录A

AHAZE 气溶胶或云的比例因子（等于ZMDL海拔处0.55微米的消光系数km-1）  注意：AHAZE或EQLWCZ仅能选其中一个

EQLWCZ 对于气溶胶、云或雾模式，在ZMDL海拔处的液态水含量（gm/m3）

RRATZ 在ZMDL海拔处的的降雨量（mm/hr）

IHA1、ICLD1与IVUL1参数仅选其一

IHA1 在ZMDL海拔处的气溶胶模式消光和气象距离。查看IHAZE选项 ICLD1 在ZMDL海拔处的云的消光，查看ICLD（CARD2）选项 IVUL1 在ZMDL海拔处的平流层气溶胶剖面和消光；查看IVULCN选项

IHA1、ICLD1与IVUL1参数的优先级 如果IHA1>0，那么其他两个参数忽略

19

如果IHA1＝0且ICLD1>0，使用ICLD1参数 如果IHA1＝0且ICLD1＝0，使用IVUL1参数

 如果AHAZE和EQLWCZ都是0，那么从IHA1、ICLD1与IVUL1参数读取缺

省剖面

ISEA1 在ZMDL海拔处的气溶胶的季节选择，查看ISEASN（CARD2）

ICHR1用于说明在ZMDL海拔处的两区域之间或用户定义的气溶胶或云区域比较邻近的边界变化（在IHAZE＝7或ICLD＝11时需要此参数）

ICHR1 ＝ 0 用户定义的气溶胶或云区域无边界变化（区域不邻近） ＝ 1 有边界变化

 注意：ICHR1缺省值为0，如果IHAZE≠7或ICLD≠11。

CARDS 2D, 2D1, 2D2用于指定所有四个气溶胶海拔区域内的气溶胶和云参数（消光系数、吸收系数和不对称因子）。只有IHAZE＝7或ICLD＝11（CARD2）

时可读取。当ARUSS参数（CARD2）不设置的时候，其格式如下，但当ARUSS参数设置时，其格式查看附录A。

CARD 2D: (IREG(N), N=1, 4) (if IHAZE=7 or ICLD=11) FORMAT (415)

IREG用于指定四个区域内那个区域定义气溶胶和云模式(IHAZE=7 or ICLD=11)。它用于控制CARDs 2D1和2D2的数目。

 注意：区域边界海拔高度的缺省值是0－2，3－10，11－30，35－100km，但此

数据可以（在MODEL＝7条件下）被IHA1参数（CARD2C3）覆盖 IREG（N） ＝ 0 各区域N使用缺省值，N＝1，2，3和4 ＝ 1 输入消光系数、吸收系数和不对称因子

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CARD 2D1: AWCCON, TITLE FORMAT (E10.3, 18A4)

AWCCON 是由等效的液态水含量（gm/m3）转化为消光系数（km-1）的转化因子。它的数值是等效的液态水1.0 km-1上的消光系数（0.55微米波长上），单位为 （km gm m-3）

TITLE 用户指定气溶胶或云区域文件

CARD 2D2: (VX(I), EXTC(N, I), ABSC(N, I), ASYM(N, I), I=1, 47) FORMAT (3(F6.2, 2F7.5, F6.4))

注意：如果IREG（N）＝1，CARD2D2包括47组（每组4个数）；如果IREG（N）>1（查看附录A）。在IHAZE=7 or ICLD=11时，此CARD输入用户定义气溶胶或云的消光系数、吸收系数。

VX(I) ＝ 气溶胶或云系数的波长（如果USS选项不使用，见

附录A）。如果IREG（N）＝1，VX（I）见表格10。

EXTC（N，I） ＝ 气溶胶或云消光系数，其归一化在0.55微米处为1km-1 ABSC（N，I） ＝ 气溶胶或云吸收系数，其归一化在0.55微米处为1km-1 ASYM（N，I） ＝ 气溶胶或云不对称因子参数

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CARDS 2E1和2E2允许用户来控制非卷云的云参数。如果NCRALT>=3（CARD2A），那么读取CARD2E1；如果NCRSPC>=2（CARD2A），那么读取CARD2E2。 CARD 2E1: (ZCLD(I, 0), CLD(I, 0), CLDICE(I, 0), RR(I, 0), I = 1, NCRALT) (if ICLD = 1 - 10, NCRALT 3) FORMAT ((4F10.5))

ZCLD（I，0） 层边界I的高度（相对地面），km，ZCLD必须是单调性的

递增，不能高于MODTRAN大气高度100km。

CLD（I，0） 在ZCLD（I，0）高度处的液态水滴密度（g/m3），密度不能

是负的。

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CLDICE（I，0） 在ZCLD（I，0）高度处的冰晶密度（g/m3），密度不能是

负的。

RR（I，0） 在ZCLD（I，0）高度处的降雨量（mm/hr），降雨量不能

是负的。如果CARD2内的变量RAINRT输入降雨量时，那么降雨量将替换此参数。因此，如果用户定义降雨量剖面，那么变量RAINRT不能为正值。

CARD 2E2: (WAVLEN(I), EXTC(6, I), ABSC(6, I), ASYM(6, I), EXTC(7, I), ABSC(7, I), ASYM(7, I), I = 1, NCRSPC)(if ICLD = 1 - 10, NCRSPC 2) FORMAT(7F10.5)

CARD2E2内变量用于输入用户定义云光谱数据。如果CARD2A的CEXT，ASYMWD和ASYMIP参数使用缺省值，那么MODTRAN将使用这些光谱数据作为输入。如果正的垂直云消光系数CEXT有输入，那么消光和吸收系数曲线就会根据CEXT数据进行比例缩放。同样地，如果CARD2A的不对称因子ASYMWD和ASYMIP小于1，那么他们将取代ASYM（6，I）和ASYM（7，I）数值。

WAVLEN（I） 光谱波长（微米）。第一个波长WAVLEN（1）可以低于0

微米，且波长必须必须是递增的。如果正的垂直云消光系数CEXT有输入（CARD2A），那么参考波长（CWAVLN或0.55微米）必须在WAVLEN（1）与WAVLEN（NCRSPC）之间，否则MODTRAN将报错。

EXTC（6，I） WAVLEN（I）波长处液体水滴消光系数（km-1m3/g），如果

输入EXTC（6，I）是负值，那么其数值就通过云模式ICLD的缺省值内插获得。

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ABSC（6，I） 如果大于零： WAVLEN（I）波长处液态水滴吸收系数（km-1m3/g） 如果小于零： WAVLEN（I）波长处液态水滴散射反照率，-1  如果ABSC（6，I）输入值小于-1或其值超过了WAVLEN（I）波长处消光系数，

那么ABSC（6，I）由最初确定的云模式ICLD的缺省吸收与消光系数比值来计算，即用这个比来乘以EXTC（6，I）。ABSC（6，I）输入值大于-1的负值则使用1减去散射反照率后取负，-(1-ω)。

ASYM（6，I） WAVLEN（I）波长处液态水滴Henyey-Greenstein散射相

函数不对称因子

 如果CARD2A的ASYMWD的大小小于1，那么这些输入就可以忽略。如果

ASYM（6，I）不在-1与1之间，那么ASYM（6，I）数值就通过云模式ICLD的缺省值内插获得。

EXTC（7，I） WAVLEN（I）波长处冰晶消光系数（km-1m3/g）  如果输入负值，EXTC（7，I）数值就通过标准的卷云模式（ICLD＝18）的消

光系数内插获得。

ABSC（7，I） 如果大于零： WAVLEN（I）波长处冰晶吸收系数（km-1m3/g） 如果小于零： WAVLEN（I）波长处冰晶散射反照率，-1  如果ABSC（7，I）输入值小于-1或其值超过了WAVLEN（I）波长处消光系数，

那么ABSC（7，I）由最初确定的标准卷云模式（ICLD＝18）的缺省吸收与消光系数比值来计算，即用这个比来乘以EXTC（7，I）。ABSC（7，I）输入值大于-1的负值则使用1减去散射反照率后取负，-(1-ω)。

ASYM（7，I） WAVLEN（I）波长处冰晶Henyey-Greenstein散射相函数

不对称因子

 如果CARD2A的ASYMIP的大小小于1，那么这些输入就可以忽略。如果ASYM

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（7，I）不在-1与1之间，那么ASYM（7，I）数值就通过标准卷云模式（ICLD＝18）的波长内插获得。

CARD 3: H1, H2, ANGLE, RANGE, BETA, RO, LENN, PHI FORMAT (6F10.3, I5, 5X, F10.3)

CARD3是用于定义几何路径参数 H1 ＝ 初始海拔高度（km）

H2 ＝ 最终海拔高度（km）（ITYPE＝2） ＝ 正切高度（km）（ITYPE＝3）

 这里强调在辐射消光模式IEMSCT＝1或2下，H1（初始海拔高度）通常定义

为观测者（或传感器）的位置。H1与H2在透过率模式下（transmittance mode）不可以交换。

ANGLE ＝ 从H1测量的天顶角（度） RANGE ＝ 路径长度（km）

BETA ＝ 针对H1与H2的地球中心张角（度）

RO ＝ 地球半径（km）

 如果RO最左边为空格，程序将使用适中的值6371.23（MODEL＝7），另外，

适于标准模式大气（MODEL参数）的地球半径见表格11。

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LENN ＝ 由以下所描述的2a和2e条件下来确定短路径和长路径

如果LENN＝1，那么路径将是“长”，延长正切高度；如果LENN＝0（缺省值），那么路径将是“短”。

PHI ＝ 相对于H1（传感器或初始海拔）的H2（目标或最终海拔）

上天顶角

没有必要指定CARD3上的每个变量；根据ITYPE参数来说明这些问题，描述如下。

（1）水平路径（ITYPE＝1） （a）指定H1，RANGE

（b）如果没有标准大气模式数据可用即MODEL＝0（CARD1），那么由

CARD2C来详细说明。

（2）两个海拔高度间的垂直或倾斜路径（ITYPE＝2）

（a）指定H1，H2，ANGLE，和LENN（如果H2（d）指定H1，H2，和BETA

（e）指定H2，H1，PHI，和LENN（如果H126

（3）从某一海拔高度到空间的垂直或倾斜路径（ITYPE＝3） （a）指定H1和ANGLE （b）指定H1和H2

（c）指定H2和PHI（H1是空值）

ITYPE＝2，下面的程序用于确定几何输入 If (PHI>0 and RANGE>0) THEN CASE 2f

ELSE IF (PHI>0) THEN CASE 2e

ELSE IF (BETA>0) THEN CASE 2d

ELSE IF (RANGE>0 AND ANGLE>0) THEN CASE 2b

ELSE IF (RANGE>0) THEN CASE 2c ELSE CASE 2a END IF

ITYPE＝3，下面的程序用于确定几何输入 IF (PHI>0) THEN CASE 3c

ELSE IF (H2=0) THEN CASE 3a ELSE CASE 3b END IF

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表格12 给用户列出了CARD3上不同类型大气路径的选择情况

对于太阳直射或月亮辐照度，ITYPE＝3的路径（CARD3）结构如下 ALT CARD 3: H1, H2, ANGLE, IDAY, RO, ISOURC, ANGLEM FORMAT (3F10.3, 15, 5X, F10.3, 15, F10.3) H1 ＝ 观测者海拔高度 H2 ＝ 太阳或月亮路径正切高度 ANGLE ＝ 在H1处的太阳或月亮天顶角 IDAY ＝ 顺序天数

RO ＝ 地球半径（根据MODEL缺省值） ISOURC ＝ 0 辐射源是太阳 ＝ 1 辐射源是月亮

ANGLEM ＝ 月亮相位角，此角度由太阳、月亮和地球来组成（如果

ISOURC＝1，此参数需要；ISOURC＝0，由CARD3A1提供太阳参数）

不是H2就是ANGLE应该指定。如果两者都是0，那么就假设为垂直路径（ANGLE＝0）。如果两者都大于零，那么ITYPE＝3的程序被调用。如果IDAY没有设置，那么就假设为平均日地距离。

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CARDS 3A1 AND 3A2用于太阳/月亮的散射几何条件

当CARD1内的IEMSCT＝2，这些可选的CARDs来控制太阳/月亮的散射几

何条件和气溶胶散射相函数的选择。

CARD 3A1: IPARM, IPH, IDAY, ISOURC (If IEMSCT = 2) FORMAT (415)

IPARM ＝ 0，1，2，10，11，12 将指定CARD3A2内太阳/月亮的散射几

何的方法

IPH ＝ 0 选择Henyey－Greenstein气溶胶相函数（查看

CARD3A2）

＝ 1 选择用户定义气溶胶相函数（查看CARD3B） ＝ 2 选择Mie理论生成的MODTRAN模式下气溶胶

相函数内部数据库

IDAY ＝ 顺序天数，从1到365用于指定日地距离和指定

太阳在天空中的位置（IPARM＝1）

ISOURC ＝ 0 辐射源是太阳 ＝ 1 辐射源是月亮

CARD 3A2: PARM1, PARM2, PARM3, PARM4, TIME, PSIPO, ANGLEM, G (If IEMSCT = 2) FORMAT (8F10.3)

PARM1, PARM2, PARM3, PARM4参数由CARD3A1内IPARM来决定其定义。查看表13 IPARM＝0

PARM1 ＝ 观测者纬度（-90o到+90o）

PARM2 ＝ 观测者经度（0o到360o） PARM3 ＝ 太阳或月亮纬度

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PARM4 ＝ 太阳或月亮经度

IPARM＝1

CARD3内IDAY参数和TIME必须设置。在ISOURC＝1时此选项不能使用。

PARM1 ＝ 观测者纬度（-90o到+90o） PARM2 ＝ 观测者经度（0o到360o） PARM3 ，PARM4不需要。

IPARM＝2

PARM1 ＝ 观测者的准线与观测者-太阳路径之间的方位角，-180o到

+180o

PARM2 ＝ 在H1处（观测者）太阳天顶角 PARM3 ，PARM4不需要。

IPARM＝10

PARM1 ＝ H2纬度

PARM2 ＝ H2经度 PARM3 ＝ 太阳或月亮纬度 PARM4 ＝ 太阳或月亮经度

PSIPO ＝ H2到H1实际路径方位角

IPARM＝11

PARM1 ＝ H2纬度

PARM2 ＝ H2经度 TIME ＝ 国际时间

PSIPO ＝ H2到H1实际路径方位角

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IPARM＝12

PARM1 ＝ 在H2处相对的太阳方位角

PARM2 ＝ 在H2处太阳方位角

其余的参数是：

TIME ＝ 十进制的国际时间（IPARM＝1或11），例如，8.75是8:45。

PSIPO ＝ 路径方位角（IPARM＝0，1，10或11），北为0o，东为90o

ANGLEM ＝ 月亮相位角（仅当ISOURC＝1时需要）

G ＝ 与Henyey－Greenstein相函数相应的不对称因子（仅在IPH＝0时使用）；

＋1进行前向散射计算，0进行等方性或对称性散射，-1计算后向散射

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CARDS 3B1, 3B2, 3C1-3C6用户定义散射相函数

当CARD3A1内IPH＝1，这些CARDS用于用户定义散射相函数。以下是MODTRAN3.7/4.0的CARD2内ARUSS没有设置为‘USS’时的结构，其升级结构见附录A

CARD 3B1: NANGLS (if IPH = 1 on CARD 3A1) FORMAT (I5)

NANGLS ＝ 用户定义相函数角度数（最大为50）

CARD 3B2: (ANGF(I), F(1, I, 1), F(2, I, 1), F(3, I, 1), F(4, I, 1), I = l, NANGLS) FORMAT (5E10.3)

此CARD重复NANGLS次

ANGF（I） ＝ 十进制散射角度（度），0o到180o

F（1，I，1） ＝ 使用者定义边界层（0到2km缺省海拔区域值）在ANGF（I）

处相函数

F（2，I，1） ＝ 使用者定义对流层（2到10km缺省海拔区域值）在ANGF（I）

处相函数

F（3，I，1） ＝ 使用者定义平流层（10到30km缺省海拔区域值）在ANGF（I）

处相函数

F（3，I，1） ＝ 使用者定义中间层（30到100km缺省海拔区域值）在ANGF（I）

处相函数

CARDs 3C1-3C6这些仅在MODTRAN3.7/4.0升级版本才使用，见附录A

CARD 4用于设置光谱范围，频率/波长增量和输出的光谱衰减 CARD 4: V1, V2, DV, FWHM, YFLAG, XFLAG, DLIMIT, FLAGS FORMAT (4F10.0, 2A1, A8, A7)

V1 ＝ 初始频率（波数，cm-1），或波长

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V2 ＝ 最终频率（或波长）

DV ＝ 用于光谱输出（最大＝50cm-1）的频率增量（或波长）。

FWHM ＝ 半高宽度光谱响应。如果FLAGS不使用，那么最大值＝50cm-1。

函数的类型由FLAGS定义。

YFLAG ＝ T 透射率输出在pltout和pltout.scn文件

＝ R 辐亮度替换透射率输出在pltout和pltout.scn文件

XFLAG控制pltout和pltout.scn输出文件的单位

XFLAG ＝ W 频率为波数；辐亮度 W/sr/cm2/cm-1 ＝ M 波长为微米；辐亮度 W/sr/cm2/um ＝ N 波长为纳米；辐亮度 uW/sr/cm2/nm

DLIMIT ＝ 最多8个字节长，从连续的MODTRAN运行过程中来区分pltout

和pltout.scn文件

FLAGS（1:1）设置V1，V2，DV，pltout.scn和tape7.scn的光谱单位 ＝ 空格 光谱单位为缺省值――波数 ＝ W 光谱单位为波数 ＝ M 单位为微米 ＝ N 单位为纳米

FLAGS（2:2）＝ 空格 缺省的响应函数（三角形） ＝ 1或T 三角形响应函数 ＝ 2或R 矩形响应函数

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＝ 3或G 高斯响应函数 ＝4 或S Sinc响应函数 ＝5 或 C Sinc2应函数 ＝6 或 H 加重平均响应函数 ＝7 或 U 用户定义函数

FLAGS（3:3）＝ 空格或A FWHM是绝对值 ＝ R FWHM是百分比

FLAGS（4:4）＝ 空格 仅有分解辐亮度和透射率 ＝ A 分出辐亮度和透射率所有成分

FLAGS（5:5）＝ s或S 保存未分解的结果 ＝ 空格 不保存当前结果

FLAGS（6:6）＝ r或R 使用已保存的结果通过当前的响应函数进行分解 ＝ 空格 不是用已保存的结果

FLAGS（7:7）＝ t或T 光谱辐射表格每行使用80字节

＝ 空格 对于每个光谱点，所有的辐射值在一行上

CARD 5: IRPT FORMAT (I5)

控制参数IRPT非零值导致MODTRAN重新进行程序运行， IRPT ＝ 0或空格 运行停止

＝ ±1 在CARD5之后读取一组新的数据

＝ ±3 读取新的几何参数CARDs（CARD 3, CARD3A1, ARD3A2）

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和CARD5

＝ ±4 读取新的CARD4和CARD5。

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