多次散射辐射传输计算中的相函数处理

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1、万方数据第19卷第3期2007年9月光散射学报THEJOURNALOFLIGHTSCATTERINGV01．19No．3sept．2007文章编号：1004．5929(2007)03—0283—07多次散射辐射传输计算中的相函数处理陈秀红1，刘强2，魏合理1(1．中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心，合肥230031；2．安徽科大讯飞信息科技股份有限公司，合肥230088)摘要：在实际大气中，分子和粒子不仅遭受单次散射，还遭受多次散射。本文首先计算了多次散射在总散射量中的贡献。结果表明当光学厚度大于o．1时，多次散射在总散射量中的贡

2、献将超过10％，因此必须考虑多次散射的作用。在多次散射辐射传输计算时，一般需把散射相函数展开为勒让德(Legendre)函数的多项式。有些介质如云或气溶胶粒子，散射相函数前向非常尖锐。展开的Legendre多项式需数百项甚至上千项才能收敛，而计算时间与展开项数的3次方成正比。本文介绍了在辐射传输计算时对尖锐相函数的d—M和艿一矗￡处理方法，比较了两种方法的计算结果。当计算用的流数相同时，艿一m方法的计算结果比8一M方法的计算结果要精确得多；当计算结果精确度相同时，艿一加方法的流数比8一M方法的流数少得多，运算速度也快很多。8一∥f方法是目前

3、处理散射相函数的理想方法，可以大大提高计算的精度以及缩减运算对间。关键词：多次散射；相函数；艿一m方法；占一M方法；流数中图法分类号：0437文献标识码：ATheTreatmentofScatteringPhaseFunctionintheMulti—ScatteringRadiatiVeTransferCalculationCHENXiu—hon91，LIUQian92，WEIHe—lil(1．＆咒灯0厂A￡仇。印^Pr缸(功￡如，A咒^“j如站i￡“抛盯(场￡如&只咒PM毒c耽7zics，￡^PC危i咒舀eAc口dP77zy0I厂Sci

4、P，zc酣，蚴i230031，C玩i7z口；2．A，z^“iU。S了、CiFLy了jE．KCo．L￡d，脚i230088，C矗i以口)Abstract：IntherealatHlosphere，lightisscatteredbythemoleculesorparticlesnotonlyonce，butmanytimes．Thispaperfirstlycomputesthepercentageofthemulti—scatteringtothetotalscatteringforvariousopticaldepthandsingle—

5、scatteringalbedo．Theresultsshowthatmulti—scatteringpercentageisgreaterthan10％whentheopticaldepthis1argerthan0．1．Thus，themulti—scatteringmustbeconsidered．ThescatteringphasefunctionisusuaUyexpandedus—ingLegendrepolynomialseriesduringthemulti—scatteringcomputations．Thescatter

6、ingphasefunctionofSomemediumsuchasclouddropletsandaeroSolparticlesisstronglyforwardpeaked．TheLegendrepolynomialserieswiUnotconvergeuntilthenumberoftermsofexpan—sionisuptohundredsorthousands，andthecomputingtimeisproportionaltothethirdpowerofthenumberofterms．Thispaperintrodu

7、cesatreatmentofphasefunctionexpansionbyusingthe艿一Mand艿一∥￡methodsforforwardpeakedscatteringphasefunctionintheradiative收稿日期：2007一07．09作者简介：陈秀红(1980，2)，女，2005年毕业于中科院安徽光机所，获硕士学位，现从事大气辐射传输研究。基金项目：中国科学院方向性创新项目(KGGx2一Sw一413)；中国科学院合肥物质科学研究院院长基金。E．mail：xhch饥@aiofm．ac．cn·283·万方数据第3期

8、陈秀红：多次散射辐射传输计算中的相函数处理2007年引言transfercalculation．Cbmparisonsaremadebetweenthetwomethods．Gi