冰水混合云红外辐射传输特性研究

基于 Aden 和 Kerker 的同心散射理论,将冰-水混合云看成由众多冰水同心球粒子构成,对冰-水混合云的光辐射特性进行了研究.计算了冰-水混合云的消光、散射、吸收效率因子以及单次散射反照率,并讨论了冰水所占比例以及粒子尺寸分布对冰-水混合云散射特性的影响.在此基础上,采用离散纵标法对辐射传输进行了计算,得到了冰-水混合云在红外波段的反射函数和透射函数.     

激光在海雾环境中偏振传输特性仿真研究

使用Stokes矢量表征光子的偏振状态,基于Mie散射理论计算出Muller矩阵,并将该矩阵用于体现海雾粒子的散射特性,利用蒙特卡罗方法求解海雾环境下的矢量辐射传输问题,从而模拟光子在海雾粒子中的散射情况.研究讨论了不同海雾粒子半径下,透射率和反射率随传输距离的变化情况,以及不同入射光偏振态及不同波长的入射光条件下,偏...     

尘埃粒子光散射信号传输特性的研究

提出了尘埃粒子光散射粒径信号幅度响应矩阵的概念 ,详细讨论了粒径信号幅度响应矩阵的基本特性 ,建立了描述单分散粒子群散射光信号传输系统特性的数学模型。揭示出尘埃粒子光散射系统信号传输过程的本质是粒子群结构特性的等价描述方式之间的变换     

基于辐射传输理论的沙层电磁散射特性分析

针对沙粒层的面散射以及体散射,利用小斜率近似(SSA)方法研究了其面散射,将其计算结果和文献中相应测量数据进行比较分析。随后基于辐射传输理论(RT)研究了其体散射特性,将其计算结果与文献中相应的测量数据进行比较分析,通过这两部分结果的比较验证了文中所述方法的有效性。     

辐射传输方程中非对称因子的估算

非对称因子是辐射传输理论中一个十分重要的参数.基于Mie理论,对单分散系粒子单次散射的非对称因子进行了研究和计算.结果证实:在折射率实部一定情形下,非对称因子有确定的极限值,例如,实折射率为1.33时,该极限值为0.884 7;对实际大气而言,非对称因子一般不会超过0.8.对辐射传榆计算中非对称因子的取值对Mie像函数、H-G像函数和H-G*像函数的影响进行了比较,结果表明:在相同的非对称因子下,H-G*像函数更接近Mie散射像函数.     

大气短波辐射传输之辐射函数的改进

改进了大气短波辐射传输之辐射函数的定义，将大气散射相函数与大气单次散射反照率之积随高度的变化包括在内．对改进型辐射函数（ＩＲＦ）的性质进行了较深入的研究，其中包括：各次散射光强与ＩＲＦ的关系，ＩＲＦ的解析递推公式，高价ＩＲＦ与零阶ＩＲＦ的解析关系，以及ＩＲＦ关于光学厚度的幂级数等．     

在非均匀水云中太阳辐射的传输

本文概述云的透过、吸收和反射数值计算的方法。该方法考虑到云中水汽和水滴吸收光谱的变化以及多次散散射的影响，使用到达云顶的太阳辐射对云熵光学特性作加权平均，通过蒙特卡罗方法来模拟宽光谱间隔的太阳辐射在云内的传输。该模型对云内微物理学特征的空间非均匀性作了考虑，计算结果已得到实测资料的证实。     

基于粒子偏振特性的雾霾区分算法研究

雾、霾粒子的组成成分不同,雾滴具有大粒子特性,霾的成分复杂,小粒子居多。偏振观测对小粒子具有很强的敏感性,基于该特性利用矢量辐射传输模型(Vector linearized discrete ordinate radiative transfer, VLIDORT) 计算雾粒子和霾粒子的偏振辐射特性,模拟结果经公式计算可得到雾、霾粒子的偏振反射率。模拟结果表明: 在散射角125$^\circ\sim150^\circ$范围内,雾粒子和霾粒子的偏振反射率随散射角分布有明显不同的变化趋势。利用该偏振辐射特性结合雾霾粒子的辐射特性,基于2008年3月11日的多角度偏振成像观测的卫星载荷 (Polarization and directionality of the earth's reflectances, POLDER)数据对雾和霾进行区分。将区分结果与中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)图像及地面站观测资料进行对比,验证了算法的有效性。这对高分五号大气气溶胶多角度偏振探测仪(Directional polarimetric camera, DPC) 遥感数据的应用具有重要的参考价值和科学意义。     

随机降雨层的电磁波矢量辐射传输分析

讨论了随机降雨层中的电磁波矢量辐射传输问题。根据一种具有两种降雨强度大小的随机降雨层模型,建立相应的矢量辐射传输方程,给出了一种求解方法。用Monte Carlo方法验证了该方法的正确性,讨论了随机降雨层和确定降雨层之间的区别和联系以及随机降雨层参数变化对结果的影响,最后讨论了随机介质和两种平均介质之间的关系。     

大数量高密度圆形箔片云团双站电磁散射特性

本文根据随机介质的矢量输运理论 ,建立了大数量复杂结构的箔片云团理论模型 .运用蒙特卡罗算法对电磁波在高密度干扰云团内散射过程进行了数值模拟 .首次得到了具有密度分布和取向分布的大数量、高密度圆形箔片云团的双站RCS .     

卷云短波光学特性

卷云一般分布在对流层上部到平流层下部,它主要由分布在大气高层的各种形状的冰晶粒子组成.冰晶粒子的散射特性在气候模式、辐射传输和遥感领域都具有非常重要的意义.利用Yang等计算的几种冰晶粒子的散射特性数据库,假定卷云粒子谱分布符合Γ分布,得到了卷云的平均单次散射特性,包括实心与中空六棱柱、六角平板、子弹花、聚合物以及星形枝状六种非球形冰晶粒子在短波0.2～5.0μm波段的消光效率因子、吸收效率因子、散射相函数等.展示了卷云短波散射性质随波长、卷云有效尺度和卷云中冰晶粒子形状的变化关系,并分析了其变化的可能原因.     

火灾烟颗粒群多分散与单分散光散射模型的比较研究

基于T矩阵法,取入射激光的波长分别为300、633、800nm,对正庚烷火烟颗粒群分形结构的多分散模型、单分散模型以及等体积的球形模型的光散射Muller矩阵元素随散射角的分布特性进行了详细的比较分析。结果表明,当λ=300nm时,散射光能很好地反映正庚烷火烟颗粒凝团的分形结构及凝团中基本颗粒的分布特性;当λ=633nm时,正庚烷火烟颗粒群分形结构的多分散模型和单分散模型的光散射特性基本一致;当λ=800nm时,正庚烷火烟颗粒群3种模型的光散射特性趋于一致。     

在非均匀水云中太阳辐射的传输

本文概述云的透过、吸收和反射数值计算的方法。该方法考虑到云中水汽和水滴吸收光谱的变化以及多次散射的影响，使用到达云顶的太阳辐射对云滴光学特性作加权平均，通过蒙特卡罗方法来模拟宽光谱间隔的太阳辐射在云内的传输。该模型对云内微物理特征的空间非均匀性作了考虑，计算结果已得到实测资料的证实。     

旋转微椭球体光散射的研究

采用了Eikonal近似方法对旋转微椭球体颗粒光散射进行了理论研究，并把旋转微椭球用其等效的球来近似，进而应用Mie散射理论对旋转微椭球体颗粒光散射进行数值计算，并对计算结果进行了分析。结果表明，旋转微椭球体颗粒散射光振幅分布与其位置(θo、θo)、离心率及入射光波长有关，并与其内、外切球的光散射情况接近。     

SBS—FOG中受激布里渊散射光偏振特性的理论分析

本文考虑了双折射效应对保偏光纤两个偏振主轴方向上受激布里渊散射（SBS）光增益的影响,利用Jones矩阵理论分析了受激布里渊散射光纤陀螺（SBS－FOG）敏感环中在保偏光纤熔接点进行角的偏振主轴旋转后受激布里渊散射光的偏振特性,得出当θ=90度时,在敏感环中的受激布里渊散射光不仅具有最大偏振度,而且还使其中的两个本征偏振态（ESOP）达到稳定的结论。θ     

气溶胶单粒子的偏振散射特性研究

建立了气溶胶单粒子的偏振散射实验装置,采用T-matrix方法模拟球形粒子和长形粒子的光散射计算, 讨论了偏振强度因子(Pf)和穆勒矩阵元素(Z11、Z12)随粒径、形状的变化关系,结果表明,球形粒子和杆状粒子的Pf和Z12随着粒径的增大存在明显差异。通过对单分散的气溶胶颗粒物样品的实验测量,得到不同样品的Pf值和Z12。实验结果表明,以油酸粒子的Z12为基准, 差值△Z12=12可以作为球形的油酸粒子和长形的核黄素以及石棉纤维的区分阈值, △Z12 介于12~41主要为核黄素粒子, △Z12达到59时粒子可被认为是长形的石棉纤维粒子, 而立方形的NaCl气溶胶粒子的△Z12与油酸粒子非常接近,难以区分。初步实验表明,穆勒矩阵元素Z12可以用于识别长形粒子,该研究为颗粒物形态的偏振测量提供依据。     

光散射粒度测量中Mie理论的高精度算法

本文在以往计算Ｍｉｅ散射计算的基础上提出一种新的算法。本算法区别于传统的递推算法,精度高、计算范围广。文中推导了该算法的公式,分析了递推公式的不稳定性和应用上的局限性,并指出了本算法的优势。最后给出了部分计算结果并与已发布数据进行了比较。本算法适用的颗粒当量直径为１ｅ５￣１ｅ＋５,折射率虚部０￣１ｅ＋５。     

非线性散射介质内辐射传递的积分矩方法

提出了求解非线性散射介质内辐射传递的积分矩方法.将辐射传递方程中散射相函数的积分项转化为辐射强度各阶矩的线性组合.散射相函数为勒让德多项式展开形式,辐射强度矩的最高阶数与散射相函数的展开项数相同.将原本复杂的积分微分方程转化为微分方程,通过积分法求解此方程.积分矩方法不需要对立体角进行离散,不会引起射线效应.积分矩方法...     

自由空间中箔条云团极化散射统计特性的研究

针对自由空间环境,研究了箔条云团极化散射的统计特性.根据相干散射模型导出了箔条云团的极化散射矩阵,给出了箔条云团散射矩阵的一二阶矩及其概率密度函数的解析表达式.在此基础上,分析了箔条云团散射截面积的起伏特性,并给出了其统计分布的精确表达式.这些公式原则上适用于包括大气层内抛撒情形箔条云团的极化散射计算问题.