Aerosol scattering function,is not only an important parameter influencing radiation transfer, but also an information carrier of aerosol microphysical parameters such as shape, size distribution and refractive index. So retrieving the potential information contained in it has become a meaningful work. However when designing polar nephelometers(scattering function measurement instruments), the potential information content is not systematically considered, and in the process of inversing aerosol microphysical information, the way to get effective data resource isn’t sufficiently studied, also, the inversion algorithms are time-consuming and not applicable for all kinds of aerosol types. In order to solve those problems, analysis of the potential characteristics of aerosol scattering functions and methods to retrieval microphysical information are to study in this program, main works of our research are as follows: (1) based on spherical and non-spherical scattering theories, discuss the sensitivity of Stokes vector responding to different microphysical parameters and the correlation between the response functions at different angles, then determine the information sensitive angles; (2) select scattering angles suitable for parameter inversing and design new methods to inverse particle size distribution and refractive index. (3) establish a platform for volume scattering and verify the work studied above. There are two purpose for this program. One is to provide suggestions for the theoretical design of polar nephelometers, such as determination of the scattering angles, selection of light source and light detector, et al. another is to offer theoretical basis for the inversion of microphysical parameters, an important application of scattering function data.
准确获取气溶胶散射函数,挖掘其潜在信息是大气辐射传输和气溶胶微物理探测的重要研究内容。针对散射函数测量仪器设计时,对测量数据潜在信息容量的预先研究不足,气溶胶微物理信息反演时,未有效筛选信息源,算法普适性差的问题,开展散射函数潜在信息特征分析与微物理信息挖掘技术研究,主要研究内容包括:(1)研究球形与非球形气溶胶散射光Stokes矢量对微物理参数响应敏感性与相关性,获取信息敏感散射角及角区间;(2)研究各参数有效反演特征角筛选,以及气溶胶尺度谱(半径)及复折射率反演算法;(3)体散射实验平台的搭设,对气溶胶体散射的理论研究进行验证与修正。本项目研究目标是为气溶胶散射函数测量系统光源和散射角度的选择、光学探测器性能指标确定等提供依据,为仪器测量数据的潜在信息挖掘提供理论基础。
散射函数是表征大气气溶胶散射特性最为重要的参数,挖掘其潜在信息是大气辐射传输和气溶胶微物理探测的重要研究内容。本项目针对散射函数测量仪器设计时,对测量数据潜在信息研究不足,气溶胶微物理参数反演时,未有效筛选信息源,算法普适性差的问题,开展散射函数潜在信息特征分析与应用研究,主要研究内容包括研究气溶胶散射函数对微物理参数响应敏感性,获取信息敏感散射角及角区间,并设计气溶胶尺度谱(半径)反演算法;搭设体散射实验平台,开展气溶胶体散射的理论研究进行验证。主要成果有:(1)自主研制了覆盖瑞利散射区间至几何光学区间的大气非球形粒子散射计算模型,形成了具有我国自主知识产权的散射计算源代码;(2)分析了不同方向散射函数对气溶胶粒子微物理参数(尺度谱及复折射率)的敏感性,并建立了基于正则化思想的气溶胶尺度谱反演算法;(3)初步搭建了气溶胶散射相矩阵测量平台,实现了散射光Stokes矢量及粒子散射相矩阵的测量。本项目研制的大气非球形粒子散射计算模型可为大气非球形粒子散射模拟提供坚实软件基础;开展的敏感性分析及反演算法研究,不仅可为气溶胶散射函数测量系统光源和散射角度的选择、光学探测器性能指标确定等提供依据,也可为散射测量数据的潜在信息挖掘提供理论基础。
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数据更新时间:2023-05-31
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