大气气溶胶 气气溶胶的光学特性
大气层中的气溶胶与大气透明度
1.气溶胶的定义和来源气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物质，其尺寸范围从纳米到数十微米。
这些颗粒可以来自自然界的源头，如火山喷发、沙尘暴和森林火灾等；也可以来自人类活动，如工业排放、交通尾气和燃煤等。
2.气溶胶的组成和特性气溶胶由许多不同的化学物质组成，如硫酸盐、硝酸盐、有机物质和黑碳等。
它们的组成和浓度对大气透明度产生重要影响。
气溶胶的光学特性主要包括吸收、散射和透过。
这些特性取决于气溶胶的尺寸和组成。
3.气溶胶对大气透明度的影响气溶胶对大气透明度产生直接和间接影响。
直接影响是指气溶胶颗粒吸收和散射光线，导致大气中的可见光减少。
这会使得光线在大气中传播时发生散射，使得远处的物体变得模糊不清。
间接影响是指气溶胶颗粒与云滴之间的相互作用。
气溶胶充当云滴的凝结核，影响着云的形成和持续时间。
这些云进一步影响大气透明度。
4.气溶胶对太阳辐射的影响气溶胶颗粒可以散射入射的太阳辐射，使得部分太阳能被反射回太空，减少地表的太阳辐射。
这导致地表温度下降，对气候产生反冲作用。
此外，气溶胶颗粒还可以吸收太阳辐射，将其转化为热能。
这也会导致大气温度上升。
5.气溶胶对地球辐射平衡的影响气溶胶散射和吸收地球辐射，从而影响地球能量平衡。
散射的气溶胶颗粒会增加大气中的反射率，减少地球辐射量。
吸收的气溶胶颗粒会释放热量，增加大气的辐射量。
这些影响导致地球辐射平衡发生改变，进而影响气候和气温。
6.气溶胶与空气质量气溶胶颗粒不仅对大气透明度具有影响，同时也直接影响空气质量。
细颗粒物（PM2.5）是一种常见的气溶胶，其直径在2.5微米以下。
这些细小颗粒物质可以被人体吸入，并对呼吸系统和健康产生负面影响。
因此，控制空气中的气溶胶浓度对于维护良好的空气质量至关重要。
7.减少气溶胶的方法减少气溶胶对大气透明度和空气质量的影响是一项重要任务。
其中一种方法是控制和减少工业和交通排放。
通过使用更清洁的能源和采用环保的生产技术，可以减少气溶胶的排放量。
大气中气溶胶的光学性质与源解析
大气中气溶胶的光学性质与源解析气溶胶是空气中悬浮的微小颗粒，是大气中重要的组成部分。
它们对大气的光学性质有着重要影响，同时也是大气组成与污染源解析研究的重要对象。
本文将从气溶胶的光学性质及其与源解析两方面进行探讨。
首先，气溶胶的光学性质是指气溶胶颗粒对光的吸收、散射和透射特性。
这些性质受到气溶胶颗粒的形状、大小、化学成分等多种因素的影响。
对于大气环境而言，气溶胶的光学性质直接影响到大气的辐射平衡和能量分布。
例如，某些气溶胶颗粒对太阳辐射的散射可以形成美丽的日落，而某些气溶胶颗粒对太阳辐射的吸收则会使大气变暖，对气候变化产生重大影响。
因此，研究气溶胶光学性质对于了解大气的光学特性、气候变化等具有重要意义。
其次，气溶胶源解析是指通过对气溶胶样本的分析，确定其成分和来源的过程。
气溶胶的来源多种多样，包括自然源和人为源。
自然源包括火山喷发、植物挥发物和海洋喷射等，而人为源则包括燃烧排放、工业废气和机动车尾气等。
研究气溶胶的源解析可以帮助我们了解不同源区气溶胶的特性，进而制定相应的环境管理政策。
例如，如果我们能够确定某个城市的气溶胶主要来自于汽车尾气，那么可以采取相应的措施减少汽车尾气排放，改善大气质量。
对于气溶胶的源解析研究，现代科学技术提供了许多有效的手段。
其中，一种重要的方法是使用质谱仪。
质谱仪可以分析气溶胶样本中的化学成分，从而确定其源区特征。
在进行源解析时，常常利用化学计量学的原理，通过对不同源区气溶胶样本的化学成分进行分析比较，确定其来源。
此外，还可以利用同位素技术和模型模拟等手段来进行源解析研究。
通过这些方法，我们可以更加准确地了解大气中气溶胶的来源，推测其对大气环境的影响。
总之，气溶胶在大气中具有重要的光学性质，并且研究气溶胶的源解析对于了解大气环境和制定相应的环境管理政策具有重要意义。
未来，我们需要进一步深入探索气溶胶的光学性质和源解析方法，以更好地理解大气中气溶胶的特性及其对大气环境的影响。
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 Qscaα=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。
气溶胶光学特性的遥感反演方法研究
气溶胶光学特性的遥感反演方法研究随着现代工业的发展，气溶胶污染越来越严重，对健康和环境都造成了一定的威胁。
因此，研究气溶胶的成分、分布和浓度等信息非常重要。
然而，气溶胶是一种难以直接观测的微观物质，因此需要借助遥感技术来间接获取其光学特性参数。
一、气溶胶的光学特性参数气溶胶是一种分散的、非晶态的固体或液体颗粒，在大气中存在各种形态和尺寸的气溶胶。
气溶胶的光学特性参数描述了气溶胶与光的相互作用过程，是遥感反演中常用的参数。
其中，主要包括以下几个参数：1、气溶胶光学厚度（AOD）：气溶胶吸收和散射光线的总量，是描述大气混浊程度的重要物理量。
AOD是从地球表面或航空器上通过大气光学成像设备获取的数据，用于确定大气中气溶胶物质的分布和浓度，是气溶胶遥感研究的重要参量。
2、气溶胶光学直径（AOD）：描述气溶胶的尺寸大小。
它是气溶胶颗粒输运和沉积的重要参数，通过对气溶胶粒子在大气中的运动轨迹和捕获的数据进行分析，可以对大气环境和气象变化有一个更为详细的描述。
3、吸收光学深度（AODa）：描述气溶胶吸收光线的数量。
与AOD类似，吸收光学深度是反映大气透射光谱特性的重要参数，可以用来识别气溶胶吸收谱线的特征。
二、气溶胶遥感反演方法研究气溶胶遥感反演方法是利用观测数据来估算，或者从遥感影像数据中直接提取气溶胶光学特性参数的一种方法。
气溶胶遥感反演方法分为直接反演和间接反演两种，其中直接反演要求观测系统直接测量气溶胶光学特性参数，而间接反演则是利用以反向模型等方法来从观测数据中估算气溶胶光学特性参数。
1、直接反演直接反演方法直接从遥感图像中提取气溶胶光学特性参数，是一种比较常见的气溶胶遥感反演方法。
直接反演的关键是选择适当的算法和模型来计算气溶胶光学参数，其中多数算法需要大量的样本数据来进行训练和验证。
2、间接反演间接反演方法是以气溶胶吸收、散射和透射光度为基础，从多角度、多波段的卫星遥感图像中提取吸收、散射和透射光度，进而估算AOD等光学特性参数。
大气环境中气溶胶的光学特性与气候效应研究
大气环境中气溶胶的光学特性与气候效应研究大气中的气溶胶是指悬浮在空气中的微小颗粒物质，其来源包括自然和人为活动。
这些气溶胶对大气环境和气候变化产生了重要影响。
本文将介绍气溶胶的光学特性以及其对气候的效应，并探讨相关的研究进展。
一、气溶胶的光学特性气溶胶颗粒对光的相互作用主要体现在散射和吸收过程中。
气溶胶颗粒对太阳辐射的散射会改变光的传播路径，使得散射光波长较短，从而增加大气的反照率。
另一方面，气溶胶颗粒对地球表面的长波辐射会发生吸收，导致地球表面向外辐射的能量减少，进而影响气候。
二、气溶胶与大气光学的相互作用气溶胶颗粒不仅影响太阳辐射的传播和地球辐射的吸收，还会通过改变大气中的光学性质，对大气光学现象产生重要影响。
比如，气溶胶颗粒的存在会导致光的散射增强，从而降低可见光线的透过率，产生大气衰减现象。
这对于光电通信、观测和遥感等领域都具有重要意义。
三、气溶胶的气候效应气溶胶的光学特性不仅会影响大气环境，还会对气候产生直接影响。
首先，气溶胶颗粒对太阳辐射的散射和吸收会改变辐射平衡，导致地球表面的能量收支失衡，从而影响大气温度和能量分布。
其次，气溶胶对云微物理过程的调节作用也是气候效应的重要方面之一。
气溶胶颗粒的存在可以影响云滴的成核、增长和云的持续时间，进而改变云的辐射特性和降雨过程。
四、气溶胶光学特性与气候变化的研究进展随着气候变化的加剧和环境问题的突出，人们对气溶胶的光学特性与气候效应的研究越来越重视。
目前，研究者通过使用先进的遥感技术、精确的气象观测设备和复杂的气候模型，对气溶胶的光学特性和气候效应进行深入研究。
他们通过对大气中气溶胶的来源、成分、分布和演化过程进行观测和分析，以期揭示气溶胶对大气环境和气候变化的具体影响机制。
结论气溶胶在大气环境中具有重要的光学特性，并且对气候变化产生重要影响。
通过研究气溶胶的光学特性与气候效应，可以更好地理解和预测气候变化的发展趋势，为应对全球气候变化提供科学依据。
大气气溶胶的光学特性及对辐射的影响研究
大气气溶胶的光学特性及对辐射的影响研究引言：大气气溶胶是指分散在大气中的固体或液体微粒，包括尘埃颗粒、气溶胶颗粒、水汽等。
它们对太阳辐射和地球辐射的吸收、散射、透过等过程，直接影响着气候变化、空气污染、天气预报等方面。
因此，研究大气气溶胶的光学特性以及对辐射的影响具有重要意义。
一、大气气溶胶的光学特性大气气溶胶的光学特性主要包括散射和吸收两部分。
1. 散射特性大气气溶胶对光线的散射可分为弹性散射和非弹性散射。
在大气中，气溶胶颗粒与光线发生碰撞，根据颗粒粒径和光波长的比值，可将散射分为Mie散射、Rayleigh散射和非弹性散射等多种类型。
Mie散射主要发生在颗粒直径与光波长接近的情况下，散射角度与颗粒大小、形状等因素相关。
Rayleigh散射则主要发生在颗粒直径远小于光波长的情况下，散射角与波长的4次方正相关。
非弹性散射则与气溶胶颗粒的化学成分和结构特性有关。
2. 吸收特性气溶胶颗粒对光线的吸收主要取决于颗粒的化学成分。
一些有机物质、金属离子或金属氧化物等都可吸收特定波长的光线。
吸收过程导致光子能量被转化为颗粒的内能，进而影响大气温度分布和能量平衡。
二、大气气溶胶对辐射的影响大气气溶胶通过散射和吸收作用对辐射产生直接和间接的影响。
1. 直接影响大气气溶胶的散射作用直接影响着太阳辐射的到达地球表面。
气溶胶颗粒散射太阳光，部分光线被散射回太空，减少了地表的太阳辐射量，进而影响着地球的能量平衡和气候变化。
此外，气溶胶颗粒的散射也会产生大气散射遮蔽效应，使得地面上的观测目标被稍微模糊。
2. 间接影响大气气溶胶通过散射作用间接影响着地球辐射。
气溶胶颗粒散射地球辐射，使得辐射在大气中传输的路径延长，从而增加了大气的热辐射损失。
此外，气溶胶颗粒还能作为云凝结核或积纳核，改变云的光学性质及云的辐射和对流发展过程，进一步对辐射产生影响。
结论：大气气溶胶的光学特性和对辐射的影响研究十分复杂而重要。
通过对气溶胶颗粒的光学特性的了解，能更好地理解气溶胶与辐射之间的相互作用机制，进而为气候模型、空气质量监测和气象预报等方面提供科学依据。
大气环境中气溶胶的光学特性与气候效应
大气环境中气溶胶的光学特性与气候效应气溶胶是大气环境中常见的悬浮颗粒物质，由固体或液体微小颗粒组成。
气溶胶对大气中的光线传播和反射起着重要作用，影响大气能量收支和气候变化。
本文将探讨气溶胶的光学特性以及其对气候的影响。
一、气溶胶的光学特性气溶胶与光的相互作用主要包括散射和吸收。
散射是指光线遇到气溶胶颗粒后改变方向的过程，分为弹性散射和非弹性散射。
弹性散射是光线与气溶胶颗粒碰撞后改变路径，但其能量不发生变化；非弹性散射是指光线与气溶胶颗粒碰撞后能量发生转移。
吸收则是指气溶胶吸收光线的能力。
气溶胶的光学特性与其化学成分、形状和尺寸密切相关。
不同化学成分的气溶胶对不同波长的光线有不同的散射和吸收效应。
例如，硫酸盐和硝酸盐是常见的二次气溶胶，它们对短波长光线有较强的散射作用，而有机碳和黑碳等主要由燃烧过程中排放的气溶胶对长波长光线具有较强的吸收作用。
二、气溶胶的气候效应气溶胶对气候的效应主要包括直接效应和间接效应。
直接效应是指气溶胶对光线的散射和吸收作用直接影响着地球的能量收支。
散射作用使得部分太阳辐射被散射至太空中，从而减少了地面的入射辐射量，导致地球表面的冷却。
吸收作用则会使得大气层中的能量增加，从而引起大气层的加热。
气溶胶的间接效应则是由于气溶胶改变了云的性质和属性，进而影响云的辐射特性。
云是气候系统中重要的能量收支调节者之一，气溶胶的存在会改变云滴的形成和云的持续时间、云滴的大小和数量，进而影响云的反照率和辐射特性。
例如，大量的气溶胶可以作为云凝结核，促进云滴的形成，增加云的反照率，导致更多的太阳辐射被反射回太空，从而产生冷却效应。
不同类型的气溶胶对气候的影响程度存在差异。
例如，硫酸盐气溶胶对气候的冷却效应较为显著，而有机碳等气溶胶则具有较强的加热效应。
此外，气溶胶的空间分布和浓度也会对其气候效应产生影响。
在大气中，气溶胶的形成和消失过程较为复杂，受到气象条件、排放源以及大气化学反应等多种因素的影响。
气溶胶物理化学特性研究及应用
气溶胶物理化学特性研究及应用气溶胶是指在气体中悬浮的微观颗粒物质，其尺寸一般在几纳米至数十微米之间。
气溶胶由于其微观特性和物理化学特性的固有特征，得到了广泛的研究和应用。
本文将分别从气溶胶的物理化学特性、气溶胶的表征、气溶胶的应用等方面进行详细介绍。
一、气溶胶的物理化学特性1.大小分布：气溶胶的粒径大小决定其在大气中的行为，通常采用数值大小分布函数、自由分子扩散方程等方法进行研究。
2.形状：气溶胶的形状对其光学和化学反应具有重要影响，研究气溶胶的形状将对在环境和人体健康等方面有着重要的意义。
3.成分：气溶胶的成分不仅涉及气溶胶的来源，还决定了气溶胶的光学、化学性质和影响因子等。
4.分子活性：气溶胶表面的化学反应，对大气环境的影响有重要的作用，比如酸雨的形成和大气光化学反应等等。
5.分布特征：气溶胶的大小、形状、成分等通常决定了气溶胶的分布特征，如垂直分布、空间分布等等。
二、气溶胶的表征1.质谱法：气溶胶性质的特征主要包括成分、粒径和分布等。
质谱法可以用于测量气溶胶的成分，以及定量分析气溶胶中各种成分的比例。
2.径向结构扫描：径向结构扫描能够对气溶胶的粒径大小进行测量，并且可以分析出气溶胶的形态结构，提供有关气溶胶组成和来源等信息。
3.光学法：光学法主要是通过该方法收集光学信号获得气溶胶的光学特性，包括吸收率、反射率、散射率等等。
4.电荷探测器：电荷探测器可以用于测量气溶胶粒子在光电场中的电荷状态，并可以对气溶胶的行为进行描述和分析。
5.化学荧光法：化学荧光法是用化学方法标记气溶胶样品，以扫描致命性荧光的方法表征它们的分子和原子组成。
三、气溶胶的应用1.大气科学领域：气溶胶对大气化学影响的研究是大气科学领域的一个前沿课题。
气溶胶的浓度和成分对气溶胶在大气中的输运、沉降和分布等都有影响。
2.环境监测：气溶胶监测是环境监测领域的重点。
气溶胶对环境污染的评价、环境质量评价和健康、安全等方面的评价具有重要意义。
大气环境中气溶胶的光学特性与粒径参数
大气环境中气溶胶的光学特性与粒径参数气溶胶是指悬浮在空气中的微小固体或液体颗粒物，对空气质量和大气环境有着重要的影响。
了解气溶胶的光学特性和粒径参数对于研究大气污染、气候变化以及空气质量改善等具有重要意义。
本文将介绍气溶胶的光学特性以及粒径参数，并探讨其在大气环境中的应用。
一、气溶胶的光学特性1.1 散射特性气溶胶颗粒物对入射光的散射是其重要的光学特性之一。
散射可分为弹性散射和非弹性散射两种。
弹性散射是指入射光与气溶胶颗粒相互作用后，散射角度和波长均与入射光相同；非弹性散射则包括拉曼散射等现象，其中入射光的频率与散射光的频率存在差异。
通过测量和分析气溶胶的散射特性，可以推断出气溶胶的浓度和成分等重要参数。
1.2 吸收特性除了散射外，气溶胶颗粒物还具有吸收光的特性。
吸收光主要源于一些特定成分如黑碳、有机物质等的存在。
通过测量气溶胶的吸收特性，可以评估气溶胶对太阳辐射的吸收能力，进一步揭示气溶胶对气候变化的潜在作用。
1.3 偏振特性气溶胶颗粒的偏振特性是指入射光在传播过程中与气溶胶颗粒的相互作用，导致散射或吸收光的偏振状态发生变化。
通过探测和分析气溶胶的偏振特性，可以揭示气溶胶的形态和结构等信息，并提供对大气环境的深入理解。
二、气溶胶的粒径参数2.1 粒径分布气溶胶粒径分布是指在一定环境下，气溶胶颗粒在不同粒径范围内的浓度分布情况。
粒径分布可以用来描述气溶胶颗粒的大小和分布情况，通常通过激光粒度仪等装置进行测量。
2.2 中心粒径中心粒径是指气溶胶颗粒的平均粒径大小，通常通过在实验室或大气环境中采集气溶胶样品，利用光学和电学等方法来测量和计算。
2.3 粒径分散度粒径分散度是指气溶胶颗粒在粒径分布中的离散程度。
粒径分散度越大，说明气溶胶颗粒在粒径上的变化范围越大；反之，粒径分散度越小，说明气溶胶颗粒的粒径分布越窄。
三、气溶胶光学特性与粒径参数的应用3.1 大气污染监测通过测量和分析气溶胶的光学特性和粒径参数，可以有效监测大气中的污染物质，如颗粒物浓度、化学成分等，为大气污染治理和环保工作提供科学依据。
大气气溶胶物理化学特性及其影响因素分析
大气气溶胶物理化学特性及其影响因素分析随着人类活动的不断发展，大气环境污染越来越严重。
而气溶胶是大气污染的主要成分之一，它对人类健康、气候变化等方面都有着深远的影响。
本文将从大气气溶胶的物理化学特性以及影响因素两个方面进行分析。
一、大气气溶胶的物理化学特性1. 气溶胶粒径分布气溶胶的粒径大小决定了它的光学性质和生物学影响。
由于不同来源的气溶胶物质不同，其粒径分布也不同。
一般来说，气溶胶的粒径分布范围在0.01-100微米之间，其中直径小于2.5微米的气溶胶颗粒称为PM2.5，是大气中能够进入人体呼吸道的颗粒物之一。
2. 化学成分气溶胶的化学成分包括有机物、无机盐、碳和水。
其中，有机物和无机盐是气溶胶主要的组成成分。
有机物包括芳香烃、脂肪酸、脂类等，它们对光学性质和生物学影响非常重要。
而无机盐包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，它们是气溶胶中的主要溶液组成部分，对气溶胶的水分输运和化学反应具有重要影响。
3. 光学性质气溶胶的光学性质取决于其大小和形状，同时也与其化学成分相关。
气溶胶能够吸收、散射和透过光线，这些特性是通过对光线的不同散射方式来实现的。
散射和吸收会使得大气的辐射平衡发生变化，从而影响到气候。
二、大气气溶胶的影响因素1. 天气天气是影响大气气溶胶形成和扩散的重要因素。
当气温和湿度较高时，气溶胶会被吸附到水滴表面，从而形成云雾。
而在较为干燥的环境中，气溶胶会比较容易扩散。
2. 人类活动人类活动也是影响大气气溶胶形成的重要因素。
工业排放、交通排放等都会产生大量的气溶胶，对大气环境造成污染。
此外，农业作业、木材的燃烧等活动也会产生气溶胶。
3. 自然因素自然因素对大气气溶胶的形成和扩散也有一定影响。
例如，火山喷发和沙尘暴等天然事件会产生大量的气溶胶，同时又会携带遥远地区的气溶胶传输到其他地方。
总结：大气气溶胶作为大气环境污染的主要成分之一，具有一系列的物理化学特性，其影响因素也是十分复杂的。
研究大气气溶胶的物理化学特性和影响因素对于进一步了解大气环境污染的形成机理，以及为大气环境污染的治理提供理论依据和技术支持具有重要的意义。
大气中气溶胶的光学特性与辐射效应研究
大气中气溶胶的光学特性与辐射效应研究大气中的气溶胶是指悬浮在空气中的微小颗粒物质，它们对大气光学特性和辐射效应有着重要的影响。
随着人类活动的增加，大气中的气溶胶浓度不断上升，进而对地球气候系统产生了重要的影响。
因此，研究大气中气溶胶的光学特性和辐射效应成为了气象学、环境科学等领域的热点问题。
首先，我们先来了解一下气溶胶的光学特性。
气溶胶对光的相互作用主要包括散射和吸收两个过程。
散射是指入射光波遇到颗粒后改变方向并传播出去的现象，而吸收则是指入射光波被颗粒吸收并转化为其他形式的能量。
气溶胶的散射特性与颗粒的大小、形状、折射率等密切相关。
当颗粒的大小远小于光的波长时，散射主要是以雷利散射为主，并且其散射角度与波长的关系呈反比关系。
此外，颗粒的折射率也对散射特性产生重要影响。
折射率越大，颗粒对入射光的散射越偏向前方。
除了散射，气溶胶还能够吸收光线。
这种吸收主要与气溶胶颗粒的成分有关，主要包括黑碳、有机碳、硫酸盐和海盐等物质。
其中，黑碳是一种典型的吸光气溶胶，它能够吸收可见光和近红外光。
黑碳颗粒的光吸收作用对气候变化产生了一定的影响，因为它能够吸收大气中的太阳辐射，进而使地表温度变化。
此外，有机碳和硫酸盐等颗粒物也具有不同程度的光吸收作用，对大气辐射传输的影响也不可忽视。
接下来，我们来讨论大气中气溶胶的辐射效应。
气溶胶通过改变大气中的辐射传输过程，产生了各种辐射效应。
首先是直接辐射效应，即气溶胶颗粒对入射光的散射和吸收作用。
由于气溶胶散射光具有较大的波长依赖性，散射光的比例与入射光的波长有关。
对于可见光来说，散射角度随着波长的增加而变小，直至变成方向性的。
这种波长依赖性使得短波长的入射光在大气中更容易被散射而形成蓝天。
此外，气溶胶对入射光的吸收作用也会造成大气中的辐射损耗。
除了直接辐射效应，气溶胶还能够通过间接辐射效应对地球气候产生影响。
间接辐射效应主要体现在云微物理和云辐射过程中。
气溶胶颗粒的存在对云的形成、增长和消散过程产生了重要影响。
大气环境中气溶胶的辐射特性与大气光学
大气环境中气溶胶的辐射特性与大气光学大气环境中存在着许多微小的悬浮颗粒，被称为气溶胶。
它们可以来自自然源或人为活动，如火山喷发、森林火灾、工业排放等。
气溶胶对大气光学有着重要的影响，因为它们对太阳辐射的散射和吸收会改变大气的辐射传输过程。
了解气溶胶的辐射特性是研究大气光学与气候变化的重要一步。
一、气溶胶的散射特性气溶胶颗粒会散射入射太阳辐射，这种散射过程主要由散射角度、波长和粒径决定。
在大气光学中，把散射角度定义为正前向散射、后向散射和侧向散射。
正前向散射：这是指入射光在非常小的角度内被散射。
这种散射主要由大气中的小颗粒引起，包括硫酸盐、有机碳和盐类等物质。
这些小颗粒对太阳辐射的散射主要发生在0.2-5微米的波长范围内。
后向散射：这种散射是在大气中较大颗粒的作用下发生的，包括有机颗粒物、沙尘等。
后向散射的角度大于正前向散射，通常在100-180度之间。
这种散射能使太阳辐射在大气中传播更远的距离。
侧向散射：在大气中较大颗粒的作用下，还会发生侧向散射。
这种散射角度介于正前向散射和后向散射之间。
大气中的湿地沼泽、森林火灾等活动会产生大量的气溶胶颗粒，影响大气光学的辐射传输。
二、气溶胶的吸收特性除了散射，气溶胶还会吸收太阳辐射。
吸收过程与散射过程不同，它主要取决于颗粒的化学成分和粒径。
一些物质具有强大的吸收能力，如黑碳和有机碳。
这些物质对太阳辐射的吸收会加热大气，产生一定的热辐射。
三、气溶胶的直接和间接效应气溶胶对大气光学的影响可以分为直接效应和间接效应。
直接效应是指气溶胶直接影响大气中太阳辐射的散射和吸收过程。
它们会改变入射太阳辐射的强度和波长分布，从而影响大气的能量收支和气候变化。
间接效应是指气溶胶通过改变云的性质，影响云对太阳辐射和地球辐射的反射和吸收。
云凝结核是水分子在其中凝结成云滴的微小颗粒，气溶胶颗粒可以充当云凝结核。
通过改变云的反射和吸收特性，气溶胶会改变云的形成、生命周期和降水过程，进而影响全球能量平衡和气候变化。
气溶胶特点
气溶胶特点气溶胶是指悬浮在大气中的固体或液体微粒，其尺寸通常在0.001到100微米之间。
气溶胶是大气中重要的组成部分，对人类健康、气候变化和环境质量都有重要影响。
气溶胶的特点主要体现在以下几个方面。
1. 多样性：气溶胶的成分非常复杂，包括了有机物、无机物、液体、固体等多种物质。
它们可以来自于自然源（如植物挥发物、土壤颗粒等）和人为活动（如燃烧排放、工业污染等）。
不同成分的气溶胶具有不同的化学性质和影响。
2. 大小分布广泛：气溶胶的粒径范围很广，从纳米级到微米级都有，其中特别重要的是云凝结核（云滴的形成核）和气溶胶的PM2.5（直径小于2.5微米的颗粒物）。
不同尺寸的气溶胶在大气中的输送、沉降和与其他物质的相互作用也有所不同。
3. 悬浮性：气溶胶微粒由于重力作用较小，往往可以在大气中悬浮很长时间，甚至数天以上。
这使得气溶胶具有较远的输送距离，也增加了其对气候和环境的影响。
4. 光学特性：气溶胶对光的散射和吸收作用很强，因此在大气透明度和能量传输方面有重要影响。
一方面，气溶胶的散射会导致大气中光线的弥散，使得远处物体的可见度降低；另一方面，气溶胶的吸收会转化为热能，对大气温度产生影响。
5. 对人体健康的影响：气溶胶中的细颗粒物（如PM2.5）可通过呼吸道进入人体，对健康产生危害。
细颗粒物能够携带有毒物质进入人体肺部，引发呼吸系统疾病，并与心血管疾病、癌症等疾病的发生风险相关。
6. 对气候的影响：气溶胶对气候变化有着复杂的影响机制。
一方面，气溶胶的散射作用可以反射太阳辐射，减少地表的日照量，从而降低地表温度。
另一方面，气溶胶的吸收作用会增加大气层内的热量，导致大气温度上升。
此外，气溶胶还能影响云的形成和特性，进而对降水模式和云辐射平衡产生影响。
7. 传播传染病：气溶胶可以携带病原体，如细菌、病毒等，通过空气传播传染病。
这种传播途径被称为气溶胶传播，如鼠疫、流感等疾病就可以通过气溶胶传播。
气溶胶作为大气中的重要组成部分，具有多样性、大小分布广泛、悬浮性、光学特性，对人体健康和气候变化产生重要影响。
大气气溶胶的光学特性参数测量与解析方法研究
大气气溶胶的光学特性参数测量与解析方法研究大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒，包括尘埃、烟雾、雾霾等。
它们对光的散射和吸收作用，直接影响大气的能量平衡和可见光透过性。
因此，测量和解析大气气溶胶的光学特性参数，对于了解大气污染物的分布、来源和变化趋势具有重要意义。
光学特性参数是指描述大气气溶胶对光的散射和吸收能力的物理量。
这些参数包括散射系数、吸收系数和相函数等。
散射系数是指单位体积气溶胶对入射光的散射能力，吸收系数则是指单位体积气溶胶对入射光的吸收能力。
而相函数描述了散射光的方向性分布。
测量大气气溶胶的光学特性参数主要依靠遥感技术和地面监测技术。
遥感技术利用航空或卫星平台上的光学传感器，通过测量散射和吸收光的强度，推算出气溶胶的光学特性参数。
这种方法适用于大范围区域的监测，但受到气象条件、云层干扰等因素的限制。
地面监测技术则是在地面上设置光学仪器，直接测量气溶胶的光学特性参数。
常用的地面监测方法包括散射光谱法、吸收光谱法和多角度散射法等。
散射光谱法通过测量入射光和散射光的光谱分布，反推气溶胶的散射系数和相函数。
吸收光谱法则是通过测量入射光和透射光的光谱分布，推算气溶胶的吸收系数。
多角度散射法是一种比较先进的地面监测方法。
它利用不同角度下散射光的变化规律，反推出气溶胶的相函数和散射参数。
这种方法需要精密的仪器和复杂的数据处理，但可以提供更为详细的气溶胶特性信息。
解析大气气溶胶的光学特性参数是一个复杂且具有挑战性的任务。
在实际应用中，需要考虑光学模型的准确性、测量误差的影响以及数据处理方法的可靠性等因素。
此外，气象条件、地理位置和气溶胶组成等因素也会对测量结果产生影响。
除了测量，还有一些模拟方法可以用于解析大气气溶胶的光学特性参数。
比如，利用光学传输模型和气溶胶浓度观测数据，可以通过反演方法计算出散射系数和吸收系数。
这种方法不仅可以分析气溶胶的光学特性，还可以估计气溶胶对辐射场的影响。
总之，大气气溶胶的光学特性参数测量与解析方法研究是一个复杂而重要的领域。
大气气溶胶光学特性与遥感监测方法研究
大气气溶胶光学特性与遥感监测方法研究大气气溶胶是一种微小的颗粒物质，可以悬浮在大气中。
它们对大气和气候有重要影响，因为它们散射、吸收和辐射太阳光，同时也影响云的形成和性质。
理解大气气溶胶的光学特性以及遥感监测方法对于研究大气污染、气候变化以及改善空气质量都具有重要意义。
首先，了解大气气溶胶的光学特性对于研究气溶胶的来源和组成非常重要。
气溶胶的光学特性包括散射、吸收和透射。
当光束通过大气中的气溶胶时，光线会被散射到不同的方向，这种散射现象被称为散射光。
而气溶胶还会吸收光束中的能量，导致光强的减弱。
通过研究散射和吸收的特性，我们可以知道气溶胶的组成和来源。
不同组分的气溶胶对太阳光的散射和吸收率也不同，因此通过测量散射和吸收光的强度，可以进一步了解气溶胶的化学成分和含量。
其次，正确评估大气气溶胶的光学特性对于遥感监测大气污染和改善空气质量具有重要意义。
大气气溶胶是导致空气污染的主要元凶之一，它们可以从工业排放物和车辆尾气中产生，或者通过自然过程，如火山喷发和植物排放释放到大气中。
遥感技术可以利用地面或卫星上的传感器测量大气气溶胶的散射和吸收特性，从而定量评估大气污染程度和污染物的分布。
这对于制定有针对性的环境政策和采取相应的空气净化措施非常关键。
最后，研究大气气溶胶的光学特性也有助于更好地理解气候变化。
气溶胶可以散射和吸收太阳辐射，从而改变地球的能量平衡。
通过改变太阳光的辐射，气溶胶可以冷却地表和大气，这被认为是一种负反馈机制，能够减缓气候变暖的速度。
然而，由于气溶胶的复杂性和不确定性，对其影响气候变化的准确评估仍存在挑战。
因此，进一步研究大气气溶胶的光学特性和它们与气候变化之间的相互作用是非常关键的。
总之，大气气溶胶的光学特性与遥感监测方法的研究对于理解大气污染、气候变化以及改善空气质量具有重要意义。
通过了解气溶胶的光学特性，我们可以更好地研究气溶胶的来源和组成。
遥感监测技术可以帮助我们准确评估大气污染状况，并采取相应的措施来改善空气质量。
大气中气溶胶的光学特性与成因分析
大气中气溶胶的光学特性与成因分析近年来，大气污染问题备受关注，其中气溶胶对大气环境的影响不容忽视。
气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒，其来源多种多样，包括自然源和人为源。
气溶胶的光学特性在大气研究中具有重要意义，对于解释和预测气溶胶的辐射强迫效应、气溶胶粒子的大小和成分等都起着关键作用。
一、气溶胶的光学特性气溶胶的光学特性通常包括散射和吸收两个方面。
散射是指光线在气溶胶颗粒上发生反射、折射和散射的过程，而吸收则是指气溶胶颗粒对光线能量的吸收。
气溶胶颗粒的散射和吸收特性与其成分、大小、形状等有关。
通过对散射和吸收的研究，可以进一步了解气溶胶的组成和来源。
散射主要有弹性散射和非弹性散射两种，其中弹性散射是指散射前后光子的能量和频率保持不变，而非弹性散射则是指光子在散射过程中发生能量和频率的改变。
气溶胶颗粒对光线的散射作用可以通过不同角度的散射实验来测量，根据气溶胶散射的角度分布曲线可以得到气溶胶颗粒的大小。
吸收可以通过分光光度计等仪器来测量，获得气溶胶颗粒对特定波长的光线的吸收截面积。
二、气溶胶的成因分析气溶胶的成因主要可以分为自然源和人为源两大类。
自然源主要包括火山喷发、森林火灾、海洋颗粒物和沙尘等。
火山喷发会喷出大量的岩浆、气体和火山灰，其中火山灰是一种典型的气溶胶颗粒。
火山灰中的气溶胶颗粒会随风传播到大气中，并对大气的光学特性产生显著影响。
森林火灾会释放出大量的有机物质和黑碳等颗粒物，它们也会成为火灾烟雾中的气溶胶颗粒。
海洋颗粒物则主要由海水中的盐类和生物分子组成，它们在海洋风浪的作用下产生气溶胶颗粒。
人为源主要包括工业排放、交通排放和生物质燃烧等。
工业排放是指工厂和企业在生产过程中排放出的颗粒物和废气。
这些气溶胶颗粒往往富含颗粒物、二氧化硫等有害物质，对大气质量造成负面影响。
交通排放主要是指汽车尾气中产生的尘埃和颗粒物，包括二氧化碳、一氧化碳等。
生物质燃烧则是指在农村地区和一些发展中国家使用生物质作为燃料进行生活和烹饪时产生的烟雾和气溶胶颗粒。
大气中气溶胶的光学特性分析
大气中气溶胶的光学特性分析大气中的气溶胶是由微小的固体颗粒或液滴组成的悬浮物质，对光的传播和反射产生了很大影响。
了解气溶胶的光学特性对于气溶胶的来源、组成和影响等问题具有重要意义。
光学特性是指气溶胶对光的吸收、散射和透射等行为。
吸收是指气溶胶吸收光能量的过程，散射是指光在气溶胶颗粒表面或内部发生偏离原来方向的现象，透射则是指光通过气溶胶而没有被吸收或散射的现象。
这些光学特性与气溶胶的粒径、浓度、化学成分以及光的波长等因素密切相关。
首先，气溶胶的粒径对其光学特性有显著影响。
一般来说，当气溶胶的粒径与光的波长相当或更小，散射现象会显著增强。
而当气溶胶的粒径大于光的波长时，散射现象减弱，吸收现象变得更为明显。
这是因为当粒径与波长相当时，光在气溶胶表面的散射与光通过气溶胶的透射相互竞争，导致吸收现象相对较小。
而当粒径大于波长时，光的透射减小，而吸收现象增加，从而导致透明度下降。
其次，气溶胶的浓度与光学特性也有密切关系。
随着气溶胶浓度的增加，吸收和散射现象会显著增强，导致大气的透明度下降。
这是因为较高浓度的气溶胶会引起更多的光与颗粒发生相互作用，增加了吸收和散射的程度。
这也说明了为什么高浓度的气溶胶环境会出现雾霾的现象，因为光无法穿过这些浓密的气溶胶层。
此外，气溶胶的化学成分对光学特性也有着重要的影响。
不同成分的气溶胶具有不同的吸收和散射特性，从而导致大气中气溶胶的光传播行为差异。
例如，黑碳颗粒是一种较常见的气溶胶成分，它具有较高的吸收特性，可以吸收大量的太阳辐射能量，从而导致气温升高。
相比之下，硫酸盐颗粒具有较高的散射特性，能够将光线散射到不同方向。
这些化学成分的差异对于大气的温度、能量传播以及气候变化等问题具有重要影响。
需要指出的是，由于气溶胶的来源和组成非常复杂，对其光学特性的研究仍然存在一定的挑战。
目前，科学家们采用了各种各样的观测技术和模型来研究气溶胶的光学特性，在不同的环境和条件下进行测量和模拟，以期能更好地理解和预测大气中气溶胶的行为。
大气气溶胶光学特性对太阳辐射平衡的影响
大气气溶胶光学特性对太阳辐射平衡的影响太阳辐射是地球上维持生态平衡的重要能量来源。
然而，大气层中存在的气溶胶颗粒对太阳辐射的传播和吸收产生了重要影响。
了解大气气溶胶光学特性对太阳辐射平衡的影响，有助于我们更好地理解和应对气候变化。
大气气溶胶是悬浮在大气中的微小颗粒，主要由硫酸盐、有机物质和灰尘等组成。
它们具有多种来源，包括自然和人为排放。
这些颗粒对太阳辐射的影响主要体现在其对辐射的散射和吸收。
当太阳辐射穿过大气层时，一部分被气溶胶颗粒散射，使得地面上接收到的辐射减少。
另一部分太阳辐射被气溶胶吸收，导致大气层升温。
气溶胶颗粒的光学特性是光散射和光吸收的关键参数。
根据其粒径大小与入射光波长的比值，气溶胶颗粒的散射和吸收特性也会有所不同。
对于较小的颗粒，散射现象较为显著。
在可见光波段，气溶胶颗粒主要呈现蓝色的散射光谱，这是由于散射过程中蓝色光的波长较短，更容易被颗粒散射。
因此，当大气层中气溶胶含量增加时，天空就会呈现出明亮的蓝色。
相对而言，对于大气中的较大颗粒，如灰尘等，吸收过程较为显著。
这会导致大气的加热，并可能对全球气候产生重要的影响。
此外，气溶胶颗粒的光学特性还会随着其化学成分和粒径分布的变化而变化。
不同类型的气溶胶颗粒对太阳辐射的吸收和散射效果也有所不同。
例如，含有黑碳（BC）的颗粒吸收太阳辐射的能力较强，而含有硫酸盐的颗粒则对辐射的散射能力较高。
通过研究不同类型气溶胶颗粒的光学特性，科学家们能够更准确地估计大气层中的气溶胶浓度，进而更好地了解和预测气候变化。
大气气溶胶光学特性的研究对于气候学和环境科学具有重要意义。
它们是建立气候模型和预测气候变化的关键参数之一。
通过观测和测量大气中的气溶胶光学特性，科学家们可以获得与气溶胶浓度、类型和来源相关的重要数据，从而更好地了解大气的复杂动态过程，并预测气候变化的趋势。
此外，对大气气溶胶光学特性的研究也有助于环境管理和健康保护。
气溶胶颗粒对空气质量和人类健康都有重要的影响。
大气气溶胶光学特性对大气透明度的影响评估
大气气溶胶光学特性对大气透明度的影响评估大气气溶胶是指在大气中悬浮的微小固体或液体颗粒物，包括尘埃、烟雾、颗粒物等。
这些微粒对大气透明度有着重要的影响，从而对能见度、辐射传输以及气候变化等方面产生影响。
本文将探讨大气气溶胶光学特性对大气透明度的影响评估。
首先，大气中的气溶胶会散射和吸收入射太阳辐射和地面反射辐射。
这些过程会导致辐射能量的损失，使得辐射能量在大气中的传输变得复杂。
例如，散射会导致太阳辐射在大气中反复传输，从而增加大气的光学路径长度，减弱了地面的太阳辐射。
这种散射引起的光学路径长度的增加会导致光线传输的衰减，并降低能见度。
其次，大气气溶胶的光学特性与其物理和化学性质密切相关。
不同类型的气溶胶具有不同的粒径、折射率和吸收特性，这些特性对大气的透明度产生不同的影响。
例如，粒径较大的硫酸盐或沙尘颗粒物会导致较强的散射，从而削弱了太阳辐射的透过能力。
相比之下，粒径较小的有机物质或颗粒物可能对太阳辐射产生较弱的散射，但却能吸收更多的辐射能量，使得大气的能见度降低。
此外，气溶胶的浓度和分布也会影响大气透明度的评估。
随着工业化的发展和人类活动的增加，大气中的气溶胶浓度明显增加，使得大气中的颗粒物浓度升高。
这些增加的气溶胶会增加大气对辐射的散射和吸收，从而降低大气的透明度。
此外，气溶胶分布的不均匀性也会导致地区间能见度的差异。
例如，在城市中，汽车排放、工业废气和建筑尘埃等都会导致气溶胶浓度的增加，从而使得城市的大气透明度较差。
最后，大气气溶胶的光学特性对气候变化也产生了重要影响。
气溶胶的散射和吸收作用会改变大气中的辐射平衡，从而影响地球的能量收支。
例如，气溶胶的吸收能力会导致大气温度升高，从而改变气候模式。
此外，散射作用使得辐射能量散布到大气中，减少了向地球表面的辐射，从而降低了大气的温度。
这种影响使气溶胶成为气候变化中的重要因素之一。
综上所述，大气气溶胶的光学特性对大气透明度的影响是多方面的。
气溶胶的散射和吸收会导致辐射能量的损失和路径长度的增加，降低能见度。
大气辐射场与气溶胶光学特性
大气辐射场与气溶胶光学特性大气辐射场和气溶胶光学特性是大气科学中两个重要的研究领域。
大气辐射场是指地球大气中太阳辐射和地球辐射相互作用而形成的辐射场。
而气溶胶光学特性则是指大气中悬浮颗粒物质对光的吸收、散射和透射的性质与特征。
这两个领域的研究对于理解大气的物理、化学和动力学过程，以及气候变化的研究具有重要意义。
大气辐射主要分为太阳辐射和地球辐射。
太阳辐射是来自太阳的电磁波辐射，包括可见光、紫外线和红外线。
当太阳辐射进入大气层时，会遇到大气组分和气溶胶颗粒。
其中，气溶胶颗粒对太阳辐射具有散射和吸收作用。
散射是指光波在粒子碰撞下改变方向的过程，而吸收则是指光波在物质中被吸收并转化为其他形式能量的过程。
气溶胶光学特性的研究可以帮助我们了解大气中气溶胶颗粒对太阳辐射的散射和吸收程度，进而影响大气能量收支和气候变化。
气溶胶的光学特性与其物理和化学性质有密切的关系。
气溶胶颗粒的物理性质包括颗粒大小、形状、复盖度等；而化学性质则与颗粒的成分和化学组成有关。
这些因素决定了气溶胶颗粒对光的吸收和散射的效应。
气溶胶的光学特性可以通过实地观测和实验室模拟来研究。
通过测量大气中散射的光谱特性和波长依赖性，可以推断出气溶胶颗粒的尺寸、浓度和复盖度等参数，从而进一步研究气溶胶颗粒的来源、分布和演化过程。
此外，研究大气辐射场和气溶胶光学特性还对于气候变化的研究有重要意义。
气溶胶颗粒是大气中最重要的云凝结物和云凝结核，它们的光学特性对云的形成和降水过程具有重要影响。
气溶胶颗粒的吸收作用还能够改变大气温度垂直分布的辐射加热率，影响大气稳定度和气候系统的能量平衡。
因此，了解和研究大气辐射场和气溶胶光学特性对于气候预测和模拟具有重要意义。
在实际应用方面，大气辐射场和气溶胶光学特性的研究对于环境和空气质量监测、天气预报和灾害预警等有着重要的应用价值。
例如，在空气污染监测中，通过观测和分析大气中颗粒物的浓度和光学特性可以有效评估和定量监测空气质量状况，为环境保护工作提供依据。
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nr 1.321 1.317 1.312 1.306 1.296 1.279 1.242 1.142 1.371 1.400 1.351 1.332 1.325 1.265 1.317 1.291 1.262 1.218
冰
ni 2.0410-5 3.810-4 1.1310-4 1.6110-3 3.0810-4 5.7110-4 8.0210-4 0.0123 0.2273 0.0163 0.0124 0.0330 0.0133 0.0167 0.0491 0.0369 0.0365 0.0413
nr 1.295 1.293 1.292 1.291 1.282 1.258 1.206 1.152 1.130 1.422 1.327 1.280 1.247 1.235 1.221 1.219 1.210 1.152
F0
F~scat scat F0
因为sc的量纲是[L2]，故称为 散射截面，它是一个等效截面， 表示粒子散射光的总能量等于 数值为sc的一块面积从入射光 中截取的能量，因此它反映了 粒子的散射本领。
对 3的各条光线，它们对散射光的总贡献不超过百分之几， 但在某些角度会变得相当集中，因此可以形成虹（ = 3）或霓 （= 4）。
介质球表面光线的衍射、反射和透射
L
在 总 散 射 m = 1.33
光中所占 的比重
m =1.50
散射角
偏振状态
0
1
2
3
0.5
0.033
0.442
0.020
0.5
0.081
1
一、粒子光学参量
指真空中的光速c与在气溶胶物质中的光速Vp之比。
n C /Vp
复折射指数（折射率）
n nr - ini
2
水和冰的复折射指数
水
(μm) 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.900 0.950 1.0 1.2
大气气溶胶光学特性
电磁辐射投射到气溶胶粒子时，辐射将如何变化？
电磁辐射投射到气溶 胶粒子时，一部分能 量被粒子拦截吸收而 转化为内能，其余 （反射、衍射、透射） 的能量以球面波的方 式向各个方向散射。
光线在气溶胶粒子表面反射、折 射和衍射的各种路径。
对于擦过球边上的光线 （ = 0），由于球表面 的衍射，它将折向球的 几何阴影区。总衍射光 等于投射到粒子横截面 上的总光通量，此结果 与粒子的形状、性质无 关。这也是大粒子Qsc = 2的原因。当粒子没有吸 收时，衍射光恰好占散 射光的一半。衍射光基 本上都集中于前向.
nr 1.396 1.362 1.349 1.343 1.339 1.337 1.335 1.333 1.332 1.332 1.331 1.330 1.329 1.329 1.328 1.327 1.327 1.324
冰
ni
nr
8.310-7 1.9910-6 9.1810-6
1.302 1.302 1.298
nI 1.110-7 3.3510-8 1.610-8 6.510-9 1.8610-9 1.0210-9 1.0010-9 1.9610-9 1.0910-8 1.6410-8 3.3510-8 1.5610-7 1.2510-7 2.9310-7 4.8610-7 2.9310-6 2.8910-6 9.8910-6
(μm) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
水
nI 1.3810-4 8.5510-5 1.1510-4 1.110-3 2.8910-4 9.5610-4 3.1710-3 0.115 0.272 0.0094 0.0046 0.0134 0.0124 0.107 0.032 0.0343 0.0399 0.0508
p( , ) 4π ( , ) /sc
相函数是一个无因次量，并且满足归一化条件：
1 4π
4π
p(
,
)d
1
对于瑞利散射：
单次散射反照率：表示散射在总消光中所占的比重。
Qscat scat
Qext
ext
非对称度因子g，是cos以散射函数为权重的平均值。
cos() (,)cos d (,)d
2 x2
(2m
m 1
1)Re(am
bm )
m(x ) m(x )
(2n (2n
1) (x) n 1 x
1) (x) n 1 x
n2(x ) n2(x )
0(x) sinx,
0(x) i exp(ix),
1(x)
sin x
x x2
cos x
1(x )
i x
x
exp(ix )
5
相函数p(,) ：是某个方向的散射能力与平均散射能力之比。
0.364
0.043
~ 0 同入射光
80 ~ 120 偏振
~ 0 同入射光
137~180
4 0.003
>5 0.002
0.003 0.004
弹性散射——散射波长等于入射波长。 准弹性散射——多普勒加宽效应，入射电磁波频率发生迁移。 非弹性散射——散射波长与入射波长不等，（拉曼,荧光）。
拉曼散射是光散射后频 率发生改变，频率对称 分布在入射频率两侧。 荧光散射是分子吸收能 量后，再由于碰撞释放 能量时产生。
sc 4π (,)d
一般来说，散射
截面和粒子真正
的几何截面并不
相等。
Q
sc
π
scat
r2
2r 3
F~abs abs F0
Q
abs
abs πr 2
Qe散射：
对于米散射：
Qsc
2 x2
(2m
m 1
1)(am 2
bm 2)
Qex
6
kext ()
二、粒子群光学参量
单位体积中各个粒子消光截面之和称为体积消光系数。
若单位体积中有N 个独立散射的粒子，引用独立散射条件下 总散射是各粒子散射之和的原理，令单位体积中各个粒子散 射截面之和为体积散射削弱系数ksc(m2/m3):
光线在气溶胶粒子表面反射、折 射和衍射的各种路径。
直接从球表面反射的光 线（= 1）只占总散射 光的百分之几，但往往 有很高的偏振度，这些 光主要集中在散射角 80 ~ 120.
经过两次折射而从球中 穿透的光线（ = 2） 占了散射光很大一个比 重，其具体数字和介质 的折射率有关，这种光 线主要集中于前向，其 偏振状态和入射光相同。