可利用经典的Mie散射理论计算给定波长

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米散射的粒子散射截面σ sc是粒子尺度数与粒子折射率M的复 杂函数。常用的散射效率因子Qsc随粒子尺度数的变化很复杂， 但不论怎么改变折射率，最终都趋向于2。
M=1.5-10 i
-3
5
4
3
Qex
2 1 0 0 2 4 6 8 10
r/um
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利用MIE散射简化计算光学厚度
黄真 2008202469
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目录
1 2 3
4
MIE散射理论基础 光学厚度的计算方法
利用经验方程简化计算 学习体会
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MIE散射理论基础
2r
2r 0 .1
50
气溶胶粒子浓度高度分布
低层气溶胶浓度大主要源于地面由于重力沉降作 用，气溶胶浓度在对流层随高度增加呈指数减少， 平流层开始略有增加，在20km左右处出现一极 大值，称为荣格层。在10km以下粒子浓度随高 度的变化可按下式简单计算：
z Nz N 0exp( ) Hp
N 0 为某一参考高度上的粒子浓度
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利用经验公式简化计算
• 对于太阳辐射，计算某高度以上的某固定 波长的大气气溶胶的光学厚度： -0.75 τλ=0.08128λ （d/800）ma
d为计算高度上气溶胶数密度
ma=mr(p/1013.25)
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dz
利用散射效
率因子和散射截面的关系，可得到上式求得气溶胶的光 学厚度。 但是在实际大气中n(r)的变化很大，也缺乏各地各时的 资料，所以为了估算大气气溶胶的散射削弱系数，常用 下列近似的关系： βλ=Cλ-b
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• 对于太阳光的辐射 大气气溶胶散射的光学厚度为： τ λ，p（θ）=mτλ,p(0)
气溶胶光学厚度的计算
气溶胶的光学厚度是描述气溶胶光学特性 的一个基本的物理量。光学厚度指沿辐射 传输路径，单位截面上吸收和散射物质产 生的总削弱，是无量纲的量 已知粒子数浓度谱分布、高度分布和 复折射指数，可利用经典的Mie散射理论计 算给定波长（m） 处的

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HP为气溶胶标高，一般在1到1.4km范围， 1.2km是较合适的平均值
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z ( r , z ) r Qe exp( )n(r )drdz Hp z rmin
2
Ztop max
r
根据光学厚度的定义


学习感想
• 首先感谢杨老师布置这个作业，是一个很 好的学习机会。 • FORCHAN的初步学习 • ORINGIN绘图软件的初步使用 • 巩固了基础知识，对大气辐射有了更好的 认识。
谢谢
埃斯川姆根据气溶胶的荣格分布，导出计算米散射整层大气 垂直光学厚度的公式： -α τλ，p(0)=βλ β为浑浊度系数，清洁地区为0.1，污染地区较大 α为波长指数，与气溶胶的平均半径有关
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当前对气溶胶光学厚度的研究
• 方法一：利用太阳分光光谱 利用太阳光度计测量值反演光学厚度 原理就是利用比尔定律 方法二：利用卫星资料反演 TERRA和AQUA,利用MODIS辐射计 原理是利用地表反射率的K指数近似