电磁散射特征分析

第２８卷 第１期 ２０１３ 年 ２ 月 （页 码 ：００７１－００８２）
地 球 物 理 学 进 展
ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＩＮ ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．，２０１３
刘西川，高太长，刘 磊，等．大 气 中 冰 水 两 相 粒 子 的 电 磁 散 射 特 性 研 究 ．地 球 物 理 学 进 展，２０１３，２８（１）：００７１－００８２，ｄｏｉ：１０． ６０３８／ｐｇ２０１３０１０８． ＬＩＵ Ｘｉ－ｃｈｕａｎ，ＧＡＯ Ｔａｉ－ｃｈａｎｇ，ＬＩＵ Ｌｅｉ，ｅｔ ａｌ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｃｅ－ｗａｔｅｒ ｔｗｏ－ ｐｈａｓｅｓ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｇｅｏｐｈｙｓ．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ），２０１３，２８（１）：００７１－００８２，ｄｏｉ：１０．６０３８／ｐｇ２０１３０１０８．
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，ＰＬＡ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏ．９１８７６ Ａｒｍｙ ｏｆ ＰＬＡ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６２０３，Ｃｈｉｎａ）
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｃｅ－ｗａｔｅｒ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅｓ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ
ＬＩＵ Ｘｉ－ｃｈｕａｎ１， ＧＡＯ Ｔａｉ－ｃｈａｎｇ１， ＬＩＵ Ｌｅｉ １， ＹＡＮＧ Ｓｈｕ－ｃｈｅｎ１，２
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｃｅ－ｗａｔｅｒ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅｓ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ， ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｃｏａｔｅｄ ｉｃｅ ｓｐｈｅｒｅｓ ａｎｄ ｉｃｅ－ｃｏａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｓｐｈｅｒｅｓ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ａｄｅｎ－Ｋｅｒｋｅｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｐｈａｓｅ／ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｔ Ｓ ｂａｎｄ （ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ １０ｃｍ），Ｃ ｂａｎｄ （５ｃｍ），ａｎｄ Ｘ ｂａｎｄ （３ｃｍ）ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＭＰ ａｎｄ Ｇａｍｍａ ｄｒｏｐ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ （ＤＳＤ） ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ，ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｃｏａｔｅｄ ｉｃｅ ｓｐｈｅｒｅｓ ａｎｄ ｉｃｅ－ｃｏａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｓｐｈｅｒｅｓ ａｔ Ｓ ｂａｎｄ，Ｃ ｂａｎｄ，ａｎｄ Ｘ ｂａｎｄ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｖａｒｉｅｄ ｎｏｎ－ ｍｏｎｏｔｏｎｉｃａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｗａｔｅｒ／ｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｄｅｐｅｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｖｅｒｓｕｓ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｗａｔｅｒ／ｉｃｅ ｓｈｏｗ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｖｅｂａｎｄｓ；ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ，ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １，ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｃｏａｔｅｄ ｉｃｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｒｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｗａｔｅｒ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｒｏｓｓ ｓｅ
大气中冰水两相粒子的电磁散射特性研究
刘西川１， 高太长１＊ ， 刘 磊１， 杨树臣１，２
（１．解放军理工大学气象海洋学院，南京 ２１１１０１； ２．中国人民解放军９１８７ 要 为了研究大气中冰水两种相态 共 同 存 在 时 粒 子 的 电 磁 散 射 特 性，本 文 从 Ａｄｅｎ－Ｋｅｒｋｅｒ散 射 理 论 出 发，分 别计算了外包水膜冰球和外包冰膜水球在 Ｓ波段、Ｃ 波段 和 Ｘ 波 段 的 电 磁 散 射 特 性，讨 论 外 层 覆 膜 相 态 和 厚 度 对 粒子散射特性的影响；并在 ＭＰ 粒子谱分布和 Ｇａｍｍａ粒子谱分布的基础上，讨论了融化冰球和冻雨 群 粒 子 在 Ｓ波 段、Ｃ 波段和 Ｘ 波段的衰减、散射、吸收和后向散射特性．结果表明，粒子的衰减截面和后 向 散 射 截 面 并 不 随 外 包 膜 厚度的增大呈现单调变化的趋势，而是与粒子的尺度参数有关，且在不同波段呈 现 不 同 的 变 化 特 征；融 化 冰 球 和 过 冷却雨的衰减系数、散射系数、吸收系数和后向散射系数与频率和降水强度呈 正 相 关 关 系，其 中 ＭＰ 分 布 的 传 播 系 数要比 Ｇａｍｍａ分布的传播系数大．此结论对于研究冰水两 相 粒 子 对 电 磁 波 的 散 射 机 制、提 高 天 气 雷 达 探 测 精 度、 改善冰水两相粒子的探测效果等具有重要意义． 关 键 词 Ａｄｅｎ－Ｋｅｒｋｅｒ散 射 理 论 ，冰 水 两 相 粒 子 ，电 磁 散 射 特 征 ｄｏｉ：１０．６０３８／ｐｇ２０１３０１０８ 中 图 分 类 号 Ｐ４０７ 文 献 标 识 码 Ａ
电磁散射计算模型
导读：复合网格法在电磁散射问题中的应用研究，电磁散射问题中的频域有限元算法，电
磁散射的高效混合计算方法，电磁散射问题的有限元分析，电磁散射特性仿真研究，电磁散 射计算模型。
中国学术期刊文辑（2013）
目录
一、理论篇 大气中冰水两相粒子的电磁散射特性研究 1 等离子体目标宽频电磁散射特性的快速分析 13 等离子体隐身翼面的电磁散射特性研究 19 电磁散射问题中的频域有限元算法 23 电各向异性色散介质电磁散射时域有限差分分析的半解析递推卷积方法 26 短切碳纤维电磁散射特性仿真研究 34 二维改进分形海面微波电磁散射计算模型 39 二维介质粗糙面下方三维金属目标复合电磁散射的快速正演算法 45 二维介质目标电磁散射特性的矩量法分析 51 非高斯海面后向电磁散射的小斜率近似方法 54 分段积分共形算法在电磁散射问题中的应用 59 二、发展篇 复合目标电磁散射的高效混合计算方法 64 复合网格法在电磁散射问题中的应用研究 71 复杂媒质目标电磁散射问题的有限元分析 74 各向异性材料涂覆目标电磁散射特性仿真 80 海环境近区电磁散射特性模拟测试及统计分析 84 基于 POEEC 的各向同性介质薄层涂覆目标电磁散射 89 基于 SIBC 的等离子体薄涂层电磁散射的 FDTD 分析 94 基于电磁散射数据的弹道目标宽带回波仿真 103 基于基尔霍夫近似的改进分形海面电磁散射特性 110 基于矩量法的机身截面电磁散射特性分析 116 均匀介质中衍射光栅的电磁散射 122 三维时变等离子体目标的电磁散射特性研究 127 沙丘粗糙面的二次极化电磁散射 133 水面目标复合电磁散射的并行迭代快速计算 141 一种随机粗糙海面电磁散射的极化核函数 147