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什么是气溶胶?它对光学成像有哪些影响?

2024-05-15 林树鑫

气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些颗粒的密杜纂气体介质的密度能够相差微幼,也能够悬殊很大。气溶胶颗粒大幼通常在0.01~10μm之间,但具体领域会因起源和形成原因而有很大差距。


 什么是气溶胶?它对光学成像有哪些影响?

(图源网络,仅供参考,侵删)


气溶胶对光学成像的重要影响体此刻其光学个性上,这些个性与气溶胶的化学成分、颗粒大幼、浓度和散布等成分亲昵有关。

 

化学成分:分歧的气溶胶拥有分歧的化学成分,如硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物等。这些成分对光的吸收和散射个性分歧,从而影响光学成像的质量。例如,硫酸盐和氯化钠等无机盐类的出现,将会显著增长散射光,而相对应的一些有机化合物则会增长吸收光。

 

颗粒大。浩芙旱目帕4笥锥怨庋С上褚灿邢灾跋。气溶胶的散射截面随着颗粒直径的增长而增长,而吸收截面则随着颗粒直径的减幼而增大。因而,气溶胶颗粒直径越幼,对红表波段的吸收能力越大;而对短波长的光线,它们的散射强度越大?帕4笥谆够嵊跋斓狡芙旱墓馄,颗粒直径越幼,气溶胶的光谱波峰越靠近短波长,而颗粒直径越大,则光谱波峰越靠近长波长。

 气溶胶

(图源网络,仅供参考,侵删)


浓度和散布:气溶胶的浓度和散布也是影响光学成像的沉要成分。高浓度的气溶胶会导致图像对比度降低,清澈度降落。而气溶胶的散布不均匀性则可能导致图像出现部门吞吐或失真。

在遥感成像中,大气气溶胶个性对光学遥感系统成像质量的影响尤为显著。大气中的气溶胶粒子会散射和吸收太阳辐射和地面反射的辐射,从而影响遥感图像的质量和正确性。为了降低气溶胶对遥感成像的影响,科学家们通;嵫∪〈笃6浴⑼枷窦忧康炔街瓒砸8型枷窠写χ。

 

气溶胶的有关推算公式有多种,涉及气溶胶的密度、浓度、散射个性等方面。以下是一些常用的推算公式:

1. 气溶胶密度推算式:

· 凭据相对湿度推算式,气溶胶分压 Ps=ψPb,其中 ψ 是气溶胶相对湿度,Pb 是鼓和空气压力。

· 凭据气态方程及路尔顿的分压定律,气溶胶密度 ρ 的推算式为:ρ=3.48T/P(1?0.378ψPb/P),其中 P 是总压力(空气分压 Pd 与气溶胶分压 Ps 之和),T 是绝对温度(T=273+t,t 是摄氏温度)。

1. Murray理论:合用于直径幼于1微米的气溶胶颗粒,推算公式为:ρ=(3600×D×ΣW)/(4×τ琢ΣP),其中 ρ 为气溶胶密度,D 为颗粒直径,ΣW 为颗粒质量,ΣP 为颗粒表表积。

2. Modified理论:合用于直径大于1微米的气溶胶颗粒,推算公式为:ρ=(3600×D×ΣW)/4×τ琢ΣP×(1+(D/2)/(4×ΣP))。

3. 气溶胶浓度随高度的变动:气溶胶粒子空间散布是不均匀的,随着高度的增长气溶胶浓度会依照指数衰减。常用标高来衡量气溶胶浓杜纂高度的变动关系,推算公式为:N(h)=N(0)e ^(?h/Ht),其中 N(h) 是高度为 h 处的气溶胶浓度,N(0) 是地面的气溶胶浓度,Ht 为气溶胶的标高。

4. 后向散射的散射截面 βa 的推算公式:βa(h)Pa(π,h)/=Na(h)/Nm(h)*βm(h)*(3/8π),其中 Nm 是单元体积内的大气分子的数量,h 是探测指标到丈量仪器之间的高度,Na 是指单元体积内气溶胶的粒子个数。


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