非均匀随机散射介质层的多次散射和热辐射的分层迭代解！

《非均匀随机散射介质层的多次散射和热辐射的分层迭代解！》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第A"卷第6期"##%年6月物理学报0:,.A"，L:.6，M*N+，"##%’###/%"5#?"##%?A（"#6）?’%’5/#&J32J>CK8@3J8@L@3J!"##%3OGN.>OP<.8:Q."""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""非均匀随机散射介质层的多次散射和热辐射的分层迭代解!!梁子长金亚秋（复旦大学波散射和遥感中心、信息科学与工程学院，上海"##$%%）（"##"年&月"%日收到；"##"年’’月(日收到修改稿）为纳入矢量辐射传输方程的多次散射，将非均匀平行分层分布的随机散射

2、介质划分成多个薄层，利用各薄层的低阶)*+,,+-矩阵解推导出整层的高阶散射迭代解.用这一方法计算了具有占空比、粒子大小和温度廓线非均匀分布的平行分层随机密集球形粒子积雪层的极化热辐射.数值结果与一层均匀随机散射层的离散坐标/特征值方法作了比较，讨论了多次散射和热辐射与散射层各特征参数的关系，与积雪层微波遥感数据进行了对比.关键词：012方程，平行分层，高阶散射解，迭代解!"##：#"&#，$""#，#%(#层散射辐射耦合的012方程组将是十分困难的，也’7引言未见有报道.本文将非均匀平行分层的随机散射介质的每一矢量辐射传输（012）方程是描述随机散射介质分层划分成多个薄层，利用各薄

3、层的热辐射和)*+,/中四个89:;+<参数多次散射、吸收和传输的微分/积,+-散射矩阵的低阶解推导了计算整层高阶散射解分方程.由012方程的积分方程形式解出发的迭代的迭代方法.由此计算了具有占空比、粒子大小和温法可得到低阶的散射解，如一层均匀随机介质的一度廓线非均匀分布的平行分层密集球形粒子积雪层［’—$］阶散射解和半空间的二阶散射解，它们适用于纳入高阶散射的极化热辐射.本文计算了可忽略高低频条件下可忽略高阶散射的情况.由于多次迭代阶散射的A7%BCD，和纳入高阶散射的88)?@通道上产生的多重积分，难于给出更高阶的散射解.举例来的辐射亮度温度.研究了非均匀散射层各特征参数说，在现

4、今空间遥感和空对地观测中，如美国防卫气对多次散射和辐射的影响，与现有的均匀散射层的象卫星计划（=)8>）的特别微波成像辐射计（88)?@）离散坐标特征值法、积雪地的微波遥感观测数据等采用的通道为’5，""，%&和(ABCD，地表（如积雪层）进行了比较和讨论.多次散射往往不能忽略，因此012的解须纳入高阶散射解.多次散射的012方程离散坐标/特征值法"7密集粒子的012方程多次散射分层［’］已有了不少研究和应用.比如，在积雪散射辐射的迭代解研究中，积雪层模拟为密集分布的球形散射粒子，用离散坐标/特征值法来求解一层均匀随机分布密集在密集粒子层中，粒子的散射不能再看成相互［’，"］球形粒子

5、的012.独立，而以有效传播常数!来描述散射场的相干.但是，由于积雪层在生成、融化、冻结等过程中，在体积占空比为"，球形粒子半径为#的随机散射往往产生冰粒子大小、体积占空比、温度等非均匀的层中的有效传播常数［’，"］已推导为分布，因此需要求解多层非均匀密集粒子积雪层的"（’H"）$""%!E$#F"%[’FG!#%"]，（’I）多次散射和热辐射.而用离散坐标/特征值法求解多5（’F""）!国家重点基础研究规划项目（批准号："##’34%#5$#’），国家自然科学基金（批准号：6#’&’##5）资助的课题.!通信联系人.&)"%物理学报:"卷"""#$"%其中$,,（%"），$,,（9

6、"）分别为上下界面的反射率矩阵，!!"""，（&*）&’（"#$"%）（&$#）（()$）$*（"）为下界面的透射率矩阵，*（%）为散射层的温,9%其中"为自由空间波数，"为散射粒子中的波数+%#度廓线，*为下垫介质的物理温度+9散射层的有效背景介电常数为在平行分层的积雪层中，每一分层（如图&中实""!,!$("%+（"）线所示）中的冰粒子半径、占空比等均视为相同+分平行分层的球形散射粒子的-./方程可写层与分层之间辐射强度的透射和反射则由（"）式各［&］为分层的有效背景介电常数来计算+01#"2!（&"，%）!$"#（"，%）·!（&"，%）散射介质层的高阶解相对低阶解的大小不仅与

7、32%单次反照率有关，而且与介质层的光学厚度有关，光!’#$’（"，"4，%）·!（&"4，%）#56"42"4学厚度较小时高阶解的相对大小也较小+也就是说%散射介质层足够薄时，该层的散射解可用低阶的散’"#（("，%）·)%*（%%）+（)）射解来近似+为此，我们将每一分层均划分成许多薄［:］层（如图&中虚线所示），来近似求出各薄层的散射解+设从%!%至%!$+总的薄层数为-，从上至下编号.!&，"，⋯，-，分别给出每一薄层的初始辐射强度和;93<<3=