气溶胶和冰水两相粒子的散射特性

发布时间：2020-04-23 12:32

【摘要】：概述了对流层太赫兹波段毫米波段散射特性及国内外研究现状,研究了大气气溶胶和冰水两相粒子的散射特性。首先,根据国内外电磁波在气溶胶中传输实验数据并利用Lorenz-Mie散射理论和Aden-KerKer散射理论计算了大气气溶胶粒子和冰水两相粒子的复折射率,基于Matlab建模得出了对流层大气气溶胶和冰水两相粒子的散射特性。仿真得出四种粒子在太赫兹波段的散射能力依次为烟煤,沙尘性粒子,水溶性粒子,海洋性粒子；粒子尺度参数对散射特性的影响比较明显。随着粒子尺度参数的增大,太赫兹波段前向散射强度逐渐变大。其次,研究了冰水两相粒子在毫米波四个传输窗口34GHz、94GHz、 140GHz、220GHz的微分散射截面以及气泡的占空比对微分散射截面的影响。最后给出了对高空卷云和降水云的研究有一定参考价值的冰膜水球,水膜气泡散射系数随内外球半径比变化的关系。将研究结果与高太长、G.Hong等人的研究结果对比,对比结果证明本文计算建模可靠,因此本文的数学推导过程和程序的编写的正确性在一定程度上得到了验证,所以可将该算法用于其他气溶胶粒子和冰水两相粒子散射特性的研究。
【图文】：

关系图,复折射率,冰晶,实部

逦ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｋ）逡逑图５．５化晶的复折射率与频率温度的Ｈ维关系图逡逑由图５．４观察出，当温度一定时，纯冰晶的复折射率的实部不随频率变化，逡逑由图５．３观察出纯冰晶的复折射率的虚部与频率成线性关系。由图５．２可［＾＾观察逡逑出，当频率一定时，纯冰晶的复折射率实部与温度成线性关系，虚部随着温度逡逑的升高而增大，且增加幅度也是越来越大。Ｗ上结论也可由图５．５冰晶的复折射逡逑率与频率温度的Ｈ维关系图可直接反映出。逡逑５．２纯冰球粒子的毫米波段微分散射截面逡逑粒子的微分散射截面能够定量的描述散射能量的角分布特性，，其单位为ｍ２逡逑／ｓｒ，数值上等于单位能流密度的电磁波照射下，距球也单位距离处的散射波的逡逑能流密度，对研究球形粒子的毫米波段的散射特性具有重要意义。其定义式：逡逑心瓜口邋）＝邋NB邋２＞Ｖ＆逦口．５）逡逑其中，０为散射角，口为极化角。和为入射波和散射波的能流密度矢逡逑量大小。逡逑则水平极化状态下介质球Ｍｉｅ微分散射截面为：逡逑４９逡逑

关系图,复折射率,冰晶,实部

逦ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｋ）逡逑图５．５化晶的复折射率与频率温度的Ｈ维关系图逡逑由图５．４观察出，当温度一定时，纯冰晶的复折射率的实部不随频率变化，逡逑由图５．３观察出纯冰晶的复折射率的虚部与频率成线性关系。由图５．２可［＾＾观察逡逑出，当频率一定时，纯冰晶的复折射率实部与温度成线性关系，虚部随着温度逡逑的升高而增大，且增加幅度也是越来越大。Ｗ上结论也可由图５．５冰晶的复折射逡逑率与频率温度的Ｈ维关系图可直接反映出。逡逑５．２纯冰球粒子的毫米波段微分散射截面逡逑粒子的微分散射截面能够定量的描述散射能量的角分布特性，其单位为ｍ２逡逑／ｓｒ，数值上等于单位能流密度的电磁波照射下，距球也单位距离处的散射波的逡逑能流密度，对研究球形粒子的毫米波段的散射特性具有重要意义。其定义式：逡逑心瓜口邋）＝邋NB邋２＞Ｖ＆逦口．５）逡逑其中，０为散射角，口为极化角。和为入射波和散射波的能流密度矢逡逑量大小。逡逑则水平极化状态下介质球Ｍｉｅ微分散射截面为：逡逑４９逡逑
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P427.35

【参考文献】