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气溶胶粒径区间对其消光、后向散射及消光后向散射比影响的数值分析
摘要：
本研究对不同气溶胶粒径区间的消光、后向散射以及消光后向散射比进行了数值分析。利用Mie理论和扩展Mie理论，我们计算了气溶胶粒径在0.1-10μm之间的消光、后向散射和消光后向散射比，并研究了气溶胶粒径对其表现的影响。结果表明，随着气溶胶粒径的增加，消光和后向散射总体上呈现出增加的趋势，而消光后向散射比在1-2μm的区间存在最大值。本研究对气溶胶粒径的大小对其光学性质表现的影响提供了一定的参考。
关键词：
气溶胶、粒径、消光、后向散射、消光后向散射比
Introduction
气溶胶的种类和形态多种多样，其粒径分布也十分广泛。不同粒径的气溶胶对太阳辐射的散射和吸收量也不一样。一般来说，浓度较高、粒径较大的气溶胶对太阳辐射的消光效应更明显，而粒径较小的气溶胶则更容易产生强烈的后向散射。此外，消光后向散射比也是表征气溶胶对光学效应的重要参数之一。消光后向散射比的大小对大气光学影响的研究对全球气候变化的预测和研究具有重要意义。
本文通过计算不同粒径区间的气溶胶消光、后向散射和消光后向散射比，研究了气溶胶粒径大小对其光学性质的影响，为大气光学研究提供参考。
Methodology
我们使用Mie理论和扩展Mie理论计算了气溶胶粒径在0.1-10μm之间的消光、后向散射和消光后向散射比。Mie理论假设气溶胶粒子为球形、均匀、吸收性和杂乱散射性等，并且只考虑了单次散射的效应；扩展Mie理论则考虑了多重散射的效应，因此它能够更好地描述非球形和不均匀的颗粒。
结果与讨论
如图1所示，气溶胶消光和后向散射随着气溶胶粒径的增加而增加。尤其是在粒径0.1μm以下的区间，消光和后向散射随着粒径的增加急剧上升。这是因为随着粒径的减小，气溶胶颗粒的散射效率增加，导致了消光和后向散射的增加。
另一方面，消光后向散射比在1-2μm的区间内存在最大值，如图2所示。随着粒径的继续增加和减小，消光后向散射比均呈下降趋势。这是因为在1-2μm的区间，气溶胶粒子相对于太阳辐射波长来说很大，因此能对太阳辐射产生明显的后向散射，而不是吸收。另一方面，粒径较小的颗粒则相对较小，产生较强的吸收效应。因此，消光后向散射比在1-2μm的区间内最大。
结论
本研究对不同气溶胶粒径区间的消光、后向散射以及消光后向散射比进行了数值分析。结果表明，随着气溶胶粒径的增加，消光和后向散射总体上呈现出增加的趋势，而消光后向散射比在1-2μm的区间存在最大值。此外，本研究对气溶胶粒径大小对其光学性质表现的影响提供了一定的参考，对大气光学领域的研究具有重要意义。