發(fā)布時間：2020-05-12 17:40

【摘要】：氣溶膠廣泛存在于地球大氣中,對大氣輻射傳輸具有顯著影響,并進(jìn)一步影響到天氣過程和氣候變化。要研究氣溶膠對大氣輻射傳輸過程的影響,首先必須要研究氣溶膠粒子的光學(xué)特性。此外,正確地認(rèn)識大氣氣溶膠粒子的光散射特性是氣溶膠組分識別和反演的基礎(chǔ)。然而,氣溶膠微觀特性的復(fù)雜性為其光學(xué)特性研究帶來了很大困難,本論文構(gòu)建了簡化的氣溶膠粒子模型并評估了該模型模擬激光雷達(dá)氣溶膠返回信號的有效性。黑炭和沙塵氣溶膠是對全球氣候影響很大的兩種氣溶膠類型,沙塵氣溶膠占大氣氣溶膠總質(zhì)量的50%左右,黑炭氣溶膠是由化石能源和生物燃料不完全燃燒產(chǎn)生的。沙塵在傳播過程中會與黑炭混合,導(dǎo)致評估它們對輻射傳輸?shù)挠绊懜永щy。本文構(gòu)建了多參數(shù)超橢球模型用來模擬沙塵氣溶膠粒子,相比常用的橢球模型,具有高幾何自由度且可模擬粒子凹凸性等優(yōu)勢。本文用分形結(jié)構(gòu)來模擬黑炭氣溶膠粒子,沙塵黑炭混合氣溶膠粒子用超橢球模型和分形黑炭模型的疊加來模擬。在激光雷達(dá)遙感中,所測量的后向散射比(退偏比、色比和雷達(dá)比)是進(jìn)行氣溶膠組分識別和相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品反演的重要參數(shù)�；诔瑱E球和分形黑炭模型,本文采用不變嵌入T矩陣法計(jì)算了在三個波長下(0.355、0.532和1.064 μm)沙塵和沙塵黑炭混合氣溶膠的后向散射特性。另外本文還對比了接觸混合與非接觸混合沙塵黑炭混合氣溶膠光散射特性的差異,結(jié)果表明接觸混合對退偏比和雷達(dá)比有很大影響。為了評估上述模型的適用性,本文將理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室、星載以及地基激光雷達(dá)觀測結(jié)果進(jìn)行了對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)純凈沙塵和污染沙塵的退偏比、色比和雷達(dá)比的觀測數(shù)值與本文的理論模擬結(jié)果具有一致性,這些結(jié)果證實(shí)了模型的合理性,并為其今后在大氣輻射傳輸中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

圖１．３單粒子散射光偏振狀態(tài)示意圖。逡逑假設(shè)入射光是平行偏振光，用平行豎線代表該偏振狀態(tài)，則它與粒子相互作用后的后向散射逡逑光偏振狀態(tài)可能會發(fā)生改變，用點(diǎn)來表示垂直偏振光。圖１．３表示一束平行偏振光受到粒子逡逑散射后返回的后向散射光變成了部分平行偏振光和部分垂直偏振光，著種變化可以用退偏比逡逑來表示。退偏比是指散射光垂直散射強(qiáng)度與平行散射強(qiáng)度的比值，可以反映粒子的形態(tài)大小逡逑等信息，是大氣氣溶膠觀測與反演中很常用的物理量，單粒子１８０°后向散射退偏比表徸式逡逑為（Ｂｉｅｔａｌ．，２０１８）：逡逑。＼－Ｐ”／Ｐｕ逡逑——互￣￣（１．１４）逡逑１邋＋邋＾２２邋／／Ｊ，逡逑９逡逑

ＩＩＩ１Ｉ１Ｉ邋ＩＩ邋＞邐Ｗｒ逡逑＜逡逑圖１．３單粒子散射光偏振狀態(tài)示意圖。逡逑假設(shè)入射光是平行偏振光，用平行豎線代表該偏振狀態(tài)，則它與粒子相互作用后的后向散射逡逑光偏振狀態(tài)可能會發(fā)生改變，，用點(diǎn)來表示垂直偏振光。圖１．３表示一束平行偏振光受到粒子逡逑散射后返回的后向散射光變成了部分平行偏振光和部分垂直偏振光，著種變化可以用退偏比逡逑來表示。退偏比是指散射光垂直散射強(qiáng)度與平行散射強(qiáng)度的比值，可以反映粒子的形態(tài)大小逡逑等信息，是大氣氣溶膠觀測與反演中很常用的物理量，單粒子１８０°后向散射退偏比表徸式逡逑為（Ｂｉｅｔａｌ．，２０１８）：逡逑。＼－Ｐ”／Ｐｕ逡逑——互￣￣（１．１４）逡逑１邋＋邋＾２２邋／／Ｊ，逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P425.55

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本文編號：2660599