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有效介质理论对致密内混合粒子光散射适用性
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:P427[天文地球—大气科学及气象学]
  • 作者机构:[1]中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室,安徽合肥230031, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(40905009);973计划国家重点基础研究发展计划(2013CB955802)
中文摘要:

利用离散偶极子近似法和Bruggeman有效介质理论,研究了含有黑碳和硫酸盐两种成分的内混合致密气溶胶粒子在尺度参数变化范围为0.1~25时的光学特性,并通过分析比较两种算法计算光学特性的差别研究了有效介质理论对致密内混合粒子光散射的适用性。对单分散系,有效介质理论在瑞利散射区具有较好的适用性,能较好地被用来近似计算内混合粒子的消光、吸收、散射、后向散射效率因子、不对称因子、消光后向散射比和单次散射反照率,相对偏差皆在7%以内;而有效介质理论在米散射区的适用性较差,相对偏差最大可分别达到25%、88%、66%、5000%、42%、1100%和47%,但当内混合体所含的内核较小(体积比1%以内)时仍可以近似使用。在粒子尺度参数大于4时,有效介质理论基本上会低估散射效率因子,却会高估吸收效率因子和不对称因子。而对多分散系,有效介质理论能近似用来计算各光学参量,相对偏差在9%以内。

英文摘要:

Optical properties of compact internal-mixed aerosol particles composed of black carbon coated with sulfate were carried out utilizing discrete dipole approximation (DDA) and Bruggeman effective medium theory for the size parameters from 0.1 to 25. The validity of effective medium theory(EMT) in the light scattering of compact internal mixture was performed based on the comparison of both methods. For the monodisperse particles, the EMT does an adequate job of simulating the extinction-, absorption-, scattering-, backscattering-efficiency factors, asymmetry parameters, extinction-to-backscatter ratios and single scattering albedos in Rayleigh scattering region with all the relative differences less than 7%.Nevertheless, the EMT does not do an adequate job in the range of Mie scattering except for the cases that the inclusions of the internal mixture are small enough with the volume percentage less than 1%. Usage of the EMT can mainly lead to significant underestimations of the scattering efficiency factors but overestimations of absorption efficiency factors and asymmetry parameters when the size parameters are more than 4. For the polydisperse particles, the EMT does an adequate job for the optical parameters with the relative differences less than 9%.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466