We present a new VLIDORT-based quasi-spherical vector radiative transfer (RT) model (VLIDORT-QS) that was developed for forward-model simulations of long-path measurements in limb- or nadir-viewing spherical-atmosphere configurations. This paper provides a theoretical description of the RT model, in which the single-scatter radiation field is treated accurately in spherical geometry, while the diffuse-scatter source terms at points along the line-of-sight are approximated locally through pseudo-spherical simulations based on the VLIDORT RT code; these multiple scatter source terms are then folded into the source function integration to yield the radiation field at any line-of-sight observation point in the atmosphere. In addition, the VLIDORT-QS model has a complete linearization facility (ability to generate analytic Jacobians of the radiation field with respect to any atmospheric or surface property). Validation of the model has been carried out against a fully-spherical Monte Carlo code, and also against the standard VLIDORT model for nadir-view scenarios with relatively low sphericity effects. A sample application of VLIDORT-QS for a biomass-burning plume scenario is demonstrated. A second paper will present a detailed analysis of the retrieval of ice-cloud properties from high-altitude aircraft measurements taken as part of the NASA Airborne Tropical Tropopause Experiment (ATTREX) campaign, with VLIDORT-QS providing forward-model simulations of the radiation fields and associated Jacobian functions.

我们提出了一种新的基于 VLIDORT 的准球面矢量辐射传输 (RT) 模型 (VLIDORT-QS)，该模型是为在临边或天底观察球形大气配置中的长路径测量的正向模型模拟而开发的。本文提供了 RT 模型的理论描述，其中单散射辐射场在球面几何中得到精确处理，而沿视线点处的漫散射源项通过伪球面模拟进行局部近似基于 VLIDORT RT 代码；然后将这些多个散射源项折叠到源函数积分中，以产生大气中任何视线观察点的辐射场。此外，VLIDORT-QS 模型具有完整的线性化功能（能够生成关于任何大气或地表特性的辐射场的解析雅可比行列式）。该模型的验证已针对全球形蒙特卡罗代码以及针对具有相对较低球形效应的天底视图场景的标准 VLIDORT 模型进行了验证。演示了 VLIDORT-QS 在生物质燃烧羽流场景中的示例应用。第二篇论文将详细分析作为 NASA 机载热带对流层顶实验 (ATTREX) 活动的一部分，从高空飞机测量中获取冰云特性的详细分析，其中 VLIDORT-QS 提供辐射场的前向模型模拟和相关的雅可比函数。该模型的验证已针对全球形蒙特卡罗代码以及针对具有相对较低球形效应的天底视图场景的标准 VLIDORT 模型进行了验证。演示了 VLIDORT-QS 在生物质燃烧羽流场景中的示例应用。第二篇论文将详细分析作为 NASA 机载热带对流层顶实验 (ATTREX) 活动的一部分，从高空飞机测量中获取冰云特性的详细分析，其中 VLIDORT-QS 提供辐射场的前向模型模拟和相关的雅可比函数。该模型的验证已针对全球形蒙特卡罗代码以及针对具有相对较低球形效应的天底视图场景的标准 VLIDORT 模型进行了验证。演示了 VLIDORT-QS 在生物质燃烧羽流场景中的示例应用。第二篇论文将详细分析作为 NASA 机载热带对流层顶实验 (ATTREX) 活动的一部分，从高空飞机测量中获取冰云特性的详细分析，其中 VLIDORT-QS 提供辐射场的前向模型模拟和相关的雅可比函数。演示了 VLIDORT-QS 在生物质燃烧羽流场景中的示例应用。第二篇论文将详细分析作为 NASA 机载热带对流层顶实验 (ATTREX) 活动的一部分，从高空飞机测量中获取冰云特性的详细分析，其中 VLIDORT-QS 提供辐射场的前向模型模拟和相关的雅可比函数。演示了 VLIDORT-QS 在生物质燃烧羽流场景中的示例应用。第二篇论文将详细分析作为 NASA 机载热带对流层顶实验 (ATTREX) 活动的一部分，从高空飞机测量中获取冰云特性的详细分析，其中 VLIDORT-QS 提供辐射场的前向模型模拟和相关的雅可比函数。