С начала 1970-х годов в сообществе атмосферных наук разрабатывается ряд алгоритмов трассировки лучей, предполагающих многослойную сферически симметричную модель атмосферы (~30 слоев) с преломлением [7,8,9]. Алгоритмы используются в основном для точного расчета длины пути солнечных лучей в каждом слое атмосферы для света, достигающего земли, высотных аэростатов [10,11] или спутниковых приборов [12] в условиях низкого угла наклона солнца. Рассчитанные длины траекторий в многослойной модельной атмосфере затем используются для преобразования полученных количеств следовых атмосферных газов в длинных наклонных траекториях из измеренных спектров инфракрасного пропускания в эквивалентные количества газов в вертикальных траекториях от земли до космоса [12].
Разработка «Компьютерной программы Airmass для расчета атмосферного пропускания/излучения: FSCATM» в 1983 году [9] ознаменовала зрелость разработки алгоритма трассировки лучей в сообществе атмосферных наук. Алгоритм трассировки лучей FSCATM с незначительными улучшениями был включен в ряд алгоритмов моделирования атмосферы, таких как LOWTRAN6 [13], LOWTRAN7 [14] и MODTRAN [15]. Он позволяет задать несколько вариантов геометрии наклонной траектории, включая траекторию между высотой спутника (H1) и высотой земной поверхности (H2). На основе нашего тщательного изучения общедоступного исходного кода компьютера LOWTRAN7 я обнаружил, что углы преломления для траекторий лучей между последовательными границами атмосферного слоя точно рассчитаны, но эти углы не записаны в промежуточных печатных файлах с достаточным количеством полезных цифр. Я по-новому использую код LOWTRAN7 для расчета углов преломления для изучения сдвига поверхностных пикселей в результате атмосферной рефракции для спутниковых наблюдений. В этом письме я сообщаю о результатах моделирования смещений поверхностных пикселей для различных высот спутника и зенитных углов обзора вниз, нескольких профилей атмосферной температуры и давления, нескольких высот поверхности и зависимостей длин волн от синего (450 нм) до ближнего ИК-диапазона (865 нм).