大气辐射传输的数值模拟及气溶胶粒子辐射特性实验研究

摘要

大气辐射传输是指太阳辐射能和热辐射能以电磁波的形式在大气中的传播输送和转化，它是大气物理活动的最主要动力来源。人类活动对全球气候系统影响的加剧以及大气遥感、大气化学、气象学等学科的快速发展使得大气辐射传输的研究显得更加重要。
　　大气辐射计算面临的最基本问题就是大气气体的吸收与云和气溶胶粒子的吸收和散射同时存在，所以在大气辐射传输的研究中，大气气体吸收系数计算、大气云及气溶胶粒子散射及吸收性质的量化、辐射传输方程的求解这三个问题成为重中之重。
　　本文利用气溶胶分级采集器采集不同天气下的哈尔滨地区气溶胶粒子，并利用透射法实验和反演模型得到哈尔滨地区气溶胶粒子的复折射率数据。针对常见的气溶胶粒子（SiO2粒子、Al2O3粒子）及混合粒子的光学常数做了实验研究，并与有效介质理论中的复折射体积平均方法(VARI)做了对比。本实验获取的氧化铝复折射率与Malitson所得到数据非常接近，反演得到的SiO2和 Al2O3混合粒子系的复折射率与 VARI理论计算结果整体吻合较好。除此之外，以相关K分布模式计算标准大气的吸收系数，辐射传输方程的求解采用计算速度和精度都比较理想的球谐离散坐标法，在无云无气溶胶的标准大气情况下，将计算结果与LOWTRAN比较，计算所得的透过率平均误差为0.0698；并模拟层云大气辐射传输过程，分析了云的光学物性对大气辐射的影响，详细介绍了SHDOM程序包的使用方法。

目录

大气辐射传输的数值模拟及气溶胶粒子辐射特性实验研究

NUMERICAL SIMULATION OF ATMOSPHERICRADIATIVE TRANSMISSION AND EXPERIMENTALSTUDY ON THE RADIATIVE PROPERTIES OFAEROSOL PARTICLES

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 气溶胶粒子复折射率的实验研究

2.1 主要实验设备

2.2 有效介质理论

2.3 SiO2 和Al2O3 及其混合粒子的实验结果与分析

2.4 哈尔滨地区气溶胶粒子的实验结果与分析

2.5 本章小结

第3章 求解辐射传输方程的球谐离散坐标法

3.1 球谐离散坐标法原理

3.2 散射相函数展开的δ ?M 法

3.3 球谐离散坐标法相关的辐射参量

3.4 本章小结

第4章 大气辐射传输计算与分析

4.1 SHDOM 程序使用介绍

4.2 云的光学物性

4.3 一维大气辐射模型下透射率计算

4.4 层云大气辐射的数值模拟

4.5 云对大气辐射影响的讨论

4.6 本章小结

结论

参考文献

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致谢