Założyć, że współczynnik refrakcji aerozolu m wynosi 1.53+0.008i oraz 1.33+0i

(1)

Prace domowe z Procesów Radiacyjnych

1. Wyznacz własności optyczne sferycznych cząstek aerozoli na podstawie teorii Lorenza-Mie. Użyj programu w matlabie dostępnego na stronie:

http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/kody.php. Wywołanie funkcji mie.m ma postać:

[S1,S2,Qext,Qscat,Qback,g]=mie(x,m,nteta), gdzie S1 i S2 są funkcjami do wyznaczania funkcji fazowej, Qext, Qsca, Qback to efektywne przekroje czynne na ekstynkcję,

rozpraszanie oraz rozpraszanie wsteczne, g parametr asymetrii, zaś parametry inputowe to: x – parametr wielkości, m – zespolony współczynnik refrakcji, nteta liczba kątów dla których wyznaczana jest funkcja fazowa (2nteta -1 oznacza liczbę katów od 0 do 180 stopni).

Wyznacz: współczynnik ekstynkcji, albedo pojedynczego rozpraszania, parametr asymetrii, funkcję fazową, iloraz lidarowy (stosunek współczynnika ekstynkcji do współczynnika rozpraszania wstecznego) oraz współczynnik polaryzacji liniowej dla mieszaniny cząstek o log-normalnym rozkładzie wielkości i promieniu modalnym 0.2 m i szerokości

geometrycznej 2.0 i długości fali 0.5m. Założyć, że współczynnik refrakcji aerozolu m wynosi 1.53+0.008i oraz 1.33+0i.

Wzory na własności optyczne mieszaniny cząstek o różnych rozmiarach ale tym samym składzie chemicznym:







_ext_,_i r²Q_ext_,_i(m,x)n_i(r)dr







_abs_,_i r²Q_abs_,_i(m,x)n_i(r)dr





 

dr ) r ( n r ) x , m ( Q

dr ) r ( n gr ) x , m ( g Q

i 2 i

, sca

i 2 i

, sca







 

 Q r n (r)dr dr ) r ( n r Q ) ( ) P

( P

i 2 i , sca

i 2 i , sca i

gdzie Qext,i jest efektywnym przekrojem czynnym na ekstynkcję zależnym od współczynnika refrakcji m oraz promienia cząstki r, oraz parametru wielkości x (2 /r ).

Funkcja fazowa na podstawie modelu mie.m dana jest wzorem

 2 ²

2

1 S

S 5 . 0 ) (

P   

2. Rozważ transfer promieniowania bezpośredniego przez atmosferę w zakresie (a) 400-410 nm oraz (b) 400-450 nm. Zaproponuj modyfikację wzoru Lamberta-Beera (który

obowiązuje dla wąskiego zakresu widmowego d) w przypadku szerokiego zakresu widmowego (5 oraz 50 nm). Rozważyć należy następujące czynniki we wzorze Lamberta- Beera

) m exp(

I

I_  _₀  _ gdzie

I0 – spektralna stała słoneczna (solar.mat,

http://www.igf.fuw.edu.pl/meteo/stacja/kody.php ), m – mass optyczna (air mass.m)



   

 _Ray_, _AOT_, _NO₂_, .

Ray, - Rayleigh’owska grubość optyczna (rayleigh.m),

(2)





 



 



  

_AOT_, 0.1 500 , przyjąć α=1.0.

N02, - grubość optyczna związana z NO2 (opt_no2.m, przyjąć zawartość NO2 0.5 Dobsona)

Rozważ następujące przypadki - uwzględniając jedynie NO2

- uwzględniając wszystkie czynniki jednocześnie.