ModTran 使用教程
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日期：2024/6/30 标签： MODTRAN 大气辐射传输 仿真MODTRAN (MODerate resolution atmospheric TRANsmission) 是一个大气辐射传输仿真软件。下面，我们将介绍如何在 Windows 11 上安装和使用 PcModWin 4.0 完成一次基本的仿真流程。
安装
在 Windows 11 上直接运行安装程序，会没有任何反应。
推荐使用 Sandboxie-Plus。
安装过程全部默认 Next > 即可，默认会安装到 C:\PcModWin40\Usr。
运行
在沙盒中运行：
运行 PcModWin
仿真
加载模型
加载默认模型，点击 File > Open，选择 CaseM01.ltn 即可。
设置参数
点击 Card1_input 可以设置参数。
Info: Standard Atmosphere6 种标准大气模式是美国空军地球物理实验室（AFGL）建立的较全面反映大气随地理和季节变化特性的参数模式：
1976 年美国标准大气（US Standard Atmosphere 1976） 热带（Tropic） 中纬度夏季（Mid-latitude Summer） 中纬度冬季（Mid-latitude Winter） 近北极夏季（Sub-arctic Summer） 近北极冬季（Sub-aratic Winter）第一页调整模型的大气参数。比如，可以设置大气模式为 6 种标准大气模式中的一种。
第二页默认即可。
第三页设置散射算法，默认为 ModTran 2。调整为 Distort 可以设置为 x 流近似。
scattering
Disort 注意事项如果你使用 Disort，推荐设置为 16 流，其他在 Windows 11 上可能无法运行。此外，仿真时命令行可能会多次卡住，此时按下 Ctrl + C 即可。
第四页设置表面参数，默认即可。
第五页设置太阳辐射参数，默认即可。
Info: Aerosol大气气溶胶粒子是指在大气中悬浮着的各种固态、液态和固液混合态的微粒，其粒径一般为 μm。气溶胶粒子既有海洋溅沫、土壤和矿物质、生物圈以及火山活动自然形成的，也有化石燃料和生物质燃烧、工农业生产等人类活动产生的。
第六页设置气溶胶参数。第一项 Aerosol Model Used 可以设置能见度，比如 23 km 和 5 km。
第七页设置几何和光谱参数。比较重要的：
geometry
观测的天顶角（Zenith Angle / deg）：默认为 180，即垂直向下。
初始频率（Initial Frequency）：默认为 1/cm。可以根据波长设置。这里我们将第二个输入框设置为 0.4 (um)。频率和后面的 nm 单位会自动计算。
最终频率（Final Frequency）：默认为 1/cm。可以根据波长设置。这里我们将第二个输入框设置为 0.8 (um)。频率和后面的 nm 单位会自动计算。
频率间隔（Frequency Increment）：默认为 1/cm。可以根据波长设置。这里我们将第一个输入框设置为 10。
第八页设置日月参数，可以更改太阳天顶角（Solar Zenith Angle / deg），默认为 60。
运行仿真
点击 Run Model > Run Modtran 即可开始仿真。
查看结果
结果分析
我们需要手动找到输出的数据。右键所用的沙盒，点击「沙盒内容」>「浏览内容」，找到 drive\C\PcModWin40\Bin，用编辑器打开。
在第 11 行开始，会有如下的 tsv 输出：
FREQ TOT TRANS PTH THRML THRML SCT SURF EMIS SOL SCAT SING SCAT GRND RFLT DRCT RFLT TOTAL RAD REF SOL SOL@OBS DEPTH 12485. 0.40669635 5.1623E-28 4.7701E-28 1.4701E-07 2.9647E-08 9.8148E-08 3.3511E-08 2.4516E-07 5.26E-07 7.54E-06 0.900 12486. 0.47100717 5.4052E-28 5.4983E-28 2.2607E-07 3.5646E-08 1.5537E-07 5.0319E-08 3.8144E-07 7.90E-07 7.54E-06 0.753 12487. 0.47655550 5.4059E-28 5.5366E-28 2.3468E-07 3.6231E-08 1.6162E-07 5.2165E-08 3.9630E-07 8.19E-07 7.55E-06 0.741 12488. 0.47596380 5.3800E-28 5.5035E-28 2.3393E-07 3.6187E-08 1.6103E-07 5.1985E-08 3.9496E-07 8.16E-07 7.55E-06 0.742 12489. 0.46592516 5.2978E-28 5.3619E-28 2.1901E-07 3.5155E-08 1.5018E-07 4.8770E-08 3.6919E-07 7.65E-07 7.55E-06 0.764 12490. 0.47586975 5.3306E-28 5.4504E-28 2.3351E-07 3.6124E-08 1.6068E-07 5.1857E-08 3.9419E-07 8.14E-07 7.54E-06 0.743 12491. 0.46820295 5.2572E-28 5.3372E-28 2.2171E-07 3.5269E-08 1.5213E-07 4.9327E-08 3.7384E-07 7.74E-07 7.52E-06 0.759 12492. 0.47614878 5.2802E-28 5.4020E-28 2.3277E-07 3.5963E-08 1.6012E-07 5.1650E-08 3.9290E-07 8.11E-07 7.50E-06 0.742 12493. 0.47661918 5.2566E-28 5.3817E-28 2.3235E-07 3.5826E-08 1.5985E-07 5.1545E-08 3.9221E-07 8.09E-07 7.46E-06 0.741 12494. 0.47313675 5.2128E-28 5.3171E-28 2.2564E-07 3.5235E-08 1.5500E-07 5.0064E-08 3.8064E-07 7.86E-07 7.40E-06 0.748 12495. 0.46910751 5.1711E-28 5.2468E-28 2.1801E-07 3.4557E-08 1.4947E-07 4.8385E-08 3.6747E-07 7.59E-07 7.34E-06 0.757 12496. 0.42784721 4.9749E-28 4.7626E-28 1.6438E-07 3.0650E-08 1.1183E-07 3.8096E-08 2.7620E-07 5.98E-07 7.27E-06 0.849 12497. 0.47309175 5.1486E-28 5.2413E-28 2.2053E-07 3.4448E-08 1.5135E-07 4.8866E-08 3.7188E-07 7.67E-07 7.23E-06 0.748 12498. 0.46997952 5.1041E-28 5.1821E-28 2.1572E-07 3.4069E-08 1.4786E-07 4.7810E-08 3.6358E-07 7.50E-07 7.22E-06 0.755 12499. 0.44197509 4.9391E-28 4.8502E-28 1.7983E-07 3.1514E-08 1.2214E-07 4.0420E-08 3.0197E-07 6.34E-07 7.23E-06 0.817
这里的数据是在不同频率时的仿真结果。你可以使用你喜欢的工具分析。注意这个输出的格式不是 tsv 之类的，需要你稍微手动编辑一下。
下面是一些例子：
能见度条件对比
23 km 能见度与 5 km 能见度相比，总透射辐亮度明显更高，总辐亮度略高于后者。这是因为能见度越高，光子与大气中气溶胶和气体相互作用的次数越少，光子的传播距离越远，总辐亮度越高。
总透射辐亮度与频率的关系
总辐亮度与频率的关系
算法对比
MODTRAN 2 算法使用原始 Isaacs 双流算法，而 DISORT 算法使用离散纵坐标近似。对于总投射辐亮度，使用 DISORT 16 流近似和 MODTRAN 2 算法的结果近似，后者给出的结果的准确度更高。对于总辐亮度，使用 16 流近似的结果更正确。
总透射辐亮度与频率的关系
总辐亮度与频率的关系
mjx-container[jax="CHTML"] {
line-height: 0;
}
mjx-container [space="1"] {
margin-left: .111em;
}
mjx-container [space="2"] {
margin-left: .167em;
}
mjx-container [space="3"] {
margin-left: .222em;
}
mjx-container [space="4"] {
margin-left: .278em;
}
mjx-container [space="5"] {
margin-left: .333em;
}
mjx-container [rspace="1"] {
margin-right: .111em;
}
mjx-container [rspace="2"] {
margin-right: .167em;
}
mjx-container [rspace="3"] {
margin-right: .222em;
}
mjx-container [rspace="4"] {
margin-right: .278em;
}
mjx-container [rspace="5"] {
margin-right: .333em;
}
mjx-container [size="s"] {
font-size: 70.7%;
}
mjx-container [size="ss"] {
font-size: 50%;
}
mjx-container [size="Tn"] {
font-size: 60%;
}
mjx-container [size="sm"] {
font-size: 85%;
}
mjx-container [size="lg"] {
font-size: 120%;
}
mjx-container [size="Lg"] {
font-size: 144%;
}
mjx-container [size="LG"] {
font-size: 173%;
}
mjx-container [size="hg"] {
font-size: 207%;
}
mjx-container [size="HG"] {
font-size: 249%;
}
mjx-container [width="full"] {
width: 100%;
}
mjx-box {
display: inline-block;
}
mjx-block {
display: block;
}
mjx-itable {
display: inline-table;
}
mjx-row {
display: table-row;
}
mjx-row > * {
display: table-cell;
}
mjx-mtext {
display: inline-block;
}
mjx-mstyle {
display: inline-block;
}
mjx-merror {
display: inline-block;
color: red;
background-color: yellow;
}
mjx-mphantom {
visibility: hidden;
}
_::-webkit-full-page-media, _:future, :root mjx-container {
will-change: opacity;
}
mjx-math {
display: inline-block;
text-align: left;
line-height: 0;
text-indent: 0;
font-style: normal;
font-weight: normal;
font-size: 100%;
font-size-adjust: none;
letter-spacing: normal;
border-collapse: collapse;
word-wrap: normal;
word-spacing: normal;
white-space: nowrap;
direction: ltr;
padding: 1px 0;
}
mjx-container[jax="CHTML"][display="true"] {
display: block;
text-align: center;
margin: 1em 0;
}
mjx-container[jax="CHTML"][display="true"][width="full"] {
display: flex;
}
mjx-container[jax="CHTML"][display="true"] mjx-math {
padding: 0;
}
mjx-container[jax="CHTML"][justify="left"] {
text-align: left;
}
mjx-container[jax="CHTML"][justify="right"] {
text-align: right;
}
mjx-mn {
display: inline-block;
text-align: left;
}
mjx-c {
display: inline-block;
}
mjx-utext {
display: inline-block;
padding: .75em 0 .2em 0;
}
mjx-mo {
display: inline-block;
text-align: left;
}
mjx-stretchy-h {
display: inline-table;
width: 100%;
}
mjx-stretchy-h > * {
display: table-cell;
width: 0;
}
mjx-stretchy-h > * > mjx-c {
display: inline-block;
transform: scalex(1.0000001);
}
mjx-stretchy-h > * > mjx-c::before {
display: inline-block;
width: initial;
}
mjx-stretchy-h > mjx-ext {
/* IE */ overflow: hidden;
/* others */ overflow: clip visible;
width: 100%;
}
mjx-stretchy-h > mjx-ext > mjx-c::before {
transform: scalex(500);
}
mjx-stretchy-h > mjx-ext > mjx-c {
width: 0;
}
mjx-stretchy-h > mjx-beg > mjx-c {
margin-right: -.1em;
}
mjx-stretchy-h > mjx-end > mjx-c {
margin-left: -.1em;
}
mjx-stretchy-v {
display: inline-block;
}
mjx-stretchy-v > * {
display: block;
}
mjx-stretchy-v > mjx-beg {
height: 0;
}
mjx-stretchy-v > mjx-end > mjx-c {
display: block;
}
mjx-stretchy-v > * > mjx-c {
transform: scaley(1.0000001);
transform-origin: left center;
overflow: hidden;
}
mjx-stretchy-v > mjx-ext {
display: block;
height: 100%;
box-sizing: border-box;
border: 0px solid transparent;
/* IE */ overflow: hidden;
/* others */ overflow: visible clip;
}
mjx-stretchy-v > mjx-ext > mjx-c::before {
width: initial;
box-sizing: border-box;
}
mjx-stretchy-v > mjx-ext > mjx-c {
transform: scaleY(500) translateY(.075em);
overflow: visible;
}
mjx-mark {
display: inline-block;
height: 0px;
}
mjx-c::before {
display: block;
width: 0;
}
.MJX-TEX {
font-family: MJXZERO, MJXTEX;
}
.TEX-B {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-B;
}
.TEX-I {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-I;
}
.TEX-MI {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-MI;
}
.TEX-BI {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-BI;
}
.TEX-S1 {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-S1;
}
.TEX-S2 {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-S2;
}
.TEX-S3 {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-S3;
}
.TEX-S4 {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-S4;
}
.TEX-A {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-A;
}
.TEX-C {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-C;
}
.TEX-CB {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-CB;
}
.TEX-FR {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-FR;
}
.TEX-FRB {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-FRB;
}
.TEX-SS {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-SS;
}
.TEX-SSB {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-SSB;
}
.TEX-SSI {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-SSI;
}
.TEX-SC {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-SC;
}
.TEX-T {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-T;
}
.TEX-V {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-V;
}
.TEX-VB {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-VB;
}
mjx-stretchy-v mjx-c, mjx-stretchy-h mjx-c {
font-family: MJXZERO, MJXTEX-S1, MJXTEX-S4, MJXTEX, MJXTEX-A ! important;
}
@font-face /* 0 */ {
font-family: MJXZERO;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Zero.woff") format("woff");
}
@font-face /* 1 */ {
font-family: MJXTEX;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Main-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 2 */ {
font-family: MJXTEX-B;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Main-Bold.woff") format("woff");
}
@font-face /* 3 */ {
font-family: MJXTEX-I;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Math-Italic.woff") format("woff");
}
@font-face /* 4 */ {
font-family: MJXTEX-MI;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Main-Italic.woff") format("woff");
}
@font-face /* 5 */ {
font-family: MJXTEX-BI;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Math-BoldItalic.woff") format("woff");
}
@font-face /* 6 */ {
font-family: MJXTEX-S1;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Size1-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 7 */ {
font-family: MJXTEX-S2;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Size2-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 8 */ {
font-family: MJXTEX-S3;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Size3-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 9 */ {
font-family: MJXTEX-S4;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Size4-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 10 */ {
font-family: MJXTEX-A;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_AMS-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 11 */ {
font-family: MJXTEX-C;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Calligraphic-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 12 */ {
font-family: MJXTEX-CB;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Calligraphic-Bold.woff") format("woff");
}
@font-face /* 13 */ {
font-family: MJXTEX-FR;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Fraktur-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 14 */ {
font-family: MJXTEX-FRB;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Fraktur-Bold.woff") format("woff");
}
@font-face /* 15 */ {
font-family: MJXTEX-SS;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_SansSerif-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 16 */ {
font-family: MJXTEX-SSB;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_SansSerif-Bold.woff") format("woff");
}
@font-face /* 17 */ {
font-family: MJXTEX-SSI;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_SansSerif-Italic.woff") format("woff");
}
@font-face /* 18 */ {
font-family: MJXTEX-SC;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Script-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 19 */ {
font-family: MJXTEX-T;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Typewriter-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 20 */ {
font-family: MJXTEX-V;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Vector-Regular.woff") format("woff");
}
@font-face /* 21 */ {
font-family: MJXTEX-VB;
src: url("https://cdn.jsdelivr.net/npm/mathjax@3/es5/output/chtml/fonts/woff-v2/MathJax_Vector-Bold.woff") format("woff");
}
mjx-c.mjx-c30::before {
padding: 0.666em 0.5em 0.022em 0;
content: "0";
}
mjx-c.mjx-c2E::before {
padding: 0.12em 0.278em 0 0;
content: ".";
}
mjx-c.mjx-c31::before {
padding: 0.666em 0.5em 0 0;
content: "1";
}
mjx-c.mjx-c223C::before {
padding: 0.367em 0.778em 0 0;
content: "\223C";
}
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文章来源：
Author：ᡥᠠᡳᡤᡳᠶᠠ ᡥᠠᠯᠠ·ᠨᡝᡴᠣ 猫
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