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折射率和粒子尺度对大气气溶胶光散射特性的影响

Effect of the refractive index and particle size parameter on light scattering properties of atmosphere aerosol

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摘要

采用Mie散射方法计算了小尺度范围内, 0.65 μm波长大气气溶胶粒子光学特性与折射率、粒子尺度参数的关系, 并分析了折射率虚部对气溶胶粒子散射相函数的影响。结果表明: 在小尺度范围内, 气溶胶粒子散射特性受折射率、尺度参数影响较大, 折射率实部和尺度参数对消光效率因子等非散射角散射参量的影响存在一定程度的对称性。同时还发现, 在特殊散射角位置, 无论对于单粒子还是对于多分散粒子群系统, 气溶胶粒子(群)的散射相函数与折射率虚部基本无关, 不同折射率虚部的散射相函数在前向散射方向存在交点, 交点位置随粒子尺度参数的变化基本为高斯分布。随着粒子尺度参数的增大, 交点位置向前向小角方向移动, 并逐步趋于离散。这一结论对了解大气气溶胶粒子的散射效应具有一定的参考意义。

Abstract

The effects of reflective index and particle size parameters on optical properties of atmosphere aerosol particles were studied by using Mie scattring method at the wavelength of 0.65 ?滋m over small scales. The influence of the imaginary part of refractive index on the aerosol particle scattering phase function was analyzed. The results show that, in the small scale, the light scattering properties are sensitive to the refractive index and size parameter. The influence of the real part of refractive index and size parameter on non-scattering angle optical parameters is a degree of symmetry. It was also found that in the special position of the scattering angle, no matter the single particle or polydisperse particles, the scattering phase function are independent of the imaginary part of refractive index, scattering phase functions of different imaginary part of refractive index have an intersection point in the forward direction, the intersection point takes Gaussian distribution with the increase of particle size parameter. With the increase of particle size parameter, the intersection point would move to the small forward direction, and gradually become discrete. This work is of reference value in studying the scattering properties of aerosols and their climatic effects.

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中图分类号:P40;O4

DOI:10.3788/irla201746.1211001

所属栏目:大气光学

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金(41505023); 光电对抗测试评估技术重点实验室基金(GKCP2016001); 省属高校基本科 研业务费专项资金项目青年支持计划(2017QNJH02); 河南工业大学高层次人才科研启动基金(2017BS026)

收稿日期:2017-04-10

修改稿日期:2017-05-20

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张学海:河南工业大学 信息科学与工程学院, 河南 郑州 450001中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
戴聪明:中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
武鹏飞:中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
崔生成:中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
黄宏华:中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
刘 铮:北京环境特性研究所 光学辐射重点实验室, 北京 100854
毛宏霞:北京环境特性研究所 光学辐射重点实验室, 北京 100854
苗锡奎:中国洛阳电子装备试验中心 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳471003
魏合理:中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031

联系人作者:张学海(zhangxuehai2012@163.com)

备注:张学海(1987-), 男, 讲师, 博士, 主要从事大气气溶胶光学特性方面的研究。

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引用该论文

Zhang Xuehai,Dai Congming,Wu Pengfei,Cui Shengcheng,Huang Honghua,Liu Zheng,Mao Hongxia,Miao Xikui,Wei Heli. Effect of the refractive index and particle size parameter on light scattering properties of atmosphere aerosol[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(同学12): 1211001

张学海,戴聪明,武鹏飞,崔生成,黄宏华,刘 铮,毛宏霞,苗锡奎,魏合理. 折射率和粒子尺度对大气气溶胶光散射特性的影响[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(同学12): 1211001

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