气溶胶的光学特性参数

气溶胶的光学特性参数

（1）气溶胶光学厚度

气溶胶光学厚度,英文名称为AOD（Aerosol Optical Depth）或AOT（Aerosol Optical Thickness），表示的是单位截面的垂直气柱上的透过率，有时候又叫大气混浊度，它是一个无量纲的正值。数值范围在0-1之间，0代表完全不透明大气，1代表完全透明的大气，气溶胶光学厚度越大，大气透过率越低。值的大小主要由气溶胶质粒的数密度、尺度分布、气溶胶类型等物理、光学属性来决定。

气溶胶光学厚度的反演：

公式：L=L0+F*T*P/[1-S*P]

L：传感器收到的辐射；L0：大气路径辐射；F：下行辐射

P：地表反射率；T：大气透过率；S：大气半球反射率

F*T*P/[1-S*P]：地表反射辐射

对于大气路径辐射项L0,它只是大气气溶胶光学厚度和几何参数的函数,假如地表反射辐射比较小或为零,就可以通过大气路径辐射项来反演获得气溶胶光学厚度,对于地表反射辐射（F*T*P/[1-S*P]）来说，仅是气溶胶光学厚度的函数,如果消去路径辐射信息,便可以通过它来反演气溶胶光学厚度。

（2）散射相函数

散射相函数反映的是电磁波入射能量经粒子散射后在方向上的分布，或者称相函数是粒子(散射体)将某个方向的入射波散射到其他方向的概率。定义相函数P(θ)为在θ角方向的散射辐射能量与各向同性散射时该方向的散射辐射能量之比。目前，常用的相函数有Mie散射相函数、HG相函数、双HG相函数和改进的HG*相函数等，这些函数各有优缺点。

Mie散射相函数：

P Mie(θ)= [S1(θ)2 +S2(θ) 2]/ 2πα2 Qsca

α=2πR/λ：球形气溶胶粒子的尺寸参数；

S1(θ)、S2(θ)：散射振幅矩阵元；

Qsca：气溶胶粒子的散射效率因子；

S1(θ)、S2(θ)和Qsca可由Mie展开系数求解，Mie散射相函数适合于球形粒子求解。

（3）单次散射反照率

单次散射反照率（single scattering albedo,SSA），在随机介质中传播的光将会被介质中的粒子散射和吸收而衰减，我们称之为消光，其中因散射而导致入射光消光在总消光中所占的比例，可以用粒子的平均单次散射反照率来表示，其定义为：

0（x，m）= Cs（x，m）/C（x，m）

C、Cs：粒子的消光截面和散射截面，消光截面是粒子或粒子群在电磁波传播路径上对电磁波衰减能力的度量；

x=2πr/λ：为粒子的尺度因子，r、λ分别为粒子的半径和入射光的波长；

m：复折射率，为复数m=n–ki，式中实数部分n为介质的折射率，虚数部分的k为介质的吸收系数；

如果用Ca表示粒子的吸收截面，则应满足C=Cs+Ca；如果粒子对入射光完全无吸收，即Ca=0，于是C=Cs，反照率为1，达到它的最大值。粒子有吸收时，反照率介于0到1之间。