基于Mie散射的卷云光学特性

基于中纬度卷云冰晶双峰、热带卷云冰晶三峰分布模型，利用Mie散射理论计算了1～13脚范围内中纬度及热带卷云的消光系数、散射系数、吸收系数。计算结果表明，由不同形状冰晶构成的热带卷云的相应光学参数比中纬度卷云的光学参数大些，但11支子弹玫瑰形状的相应参数要小一些；两种卷云在2．8～3．1μm，9．8～13μm范围内都存在两个基本相同的透射通带；在计算中纬度卷云的光学参数时，可以只考虑中空六棱柱与实心六棱柱中的一种，但计算热带卷云的光学参数时，实心六棱柱与空心六棱柱需要同时考虑。     

观察雪花的形成过程

据英国出版的2008年最后一期的New Scientist报道：为了观察雪花的形成过程和有助于气象预报，英国曼彻斯特大学新建了一座三层楼高的不锈钢圆桶形建筑，桶内的温度可被冷却到零下50℃．当一捧压缩空气在桶内爆散开来时，气体膨胀并降温，触发桶内水汽凝结，形成细小冰晶，冰晶在桶内自上而下飘落时会饼合形成雪花．     

揭示抗冻蛋白的作用机理

很多生物（如鱼类、昆虫等）体内都含有抗冻蛋白（antifreeze Droteins，AFPs），所以它们在低于冰点的温度下仍能生存。这种蛋白质的存在形式多种多样，不过其作用方式都是相同的——覆盖在冰晶表面并阻止冰晶生长，可有效降低生物体内冰晶的冰点。云杉卷叶蛾（spruce budworm，sbw）体内AFP的功能似乎更为强劲，能够非常有效地保护其安然渡过美国北部和加拿大的严冬。     

晕的光学气象原理

 晕是一种自然界的光学现象。它是由于当太阳或月亮的光线透过高而薄的白云(卷云、卷层云或卷积云)时,受到冰晶折射而形成的彩色光圈,彩色排列顺序内紫外红。出现在太阳周围的光圈叫日晕,出现在月亮周围的光圈叫月晕。     

漫谈雾及其消除技术

深秋或初冬季节,常会出现大雾天气。当大气中的水蒸气含量达到饱和时,就有可能在气溶胶微粒上凝聚成小水滴或小冰晶,凝聚后的小水滴漂浮在近地面空气中,形成雾。雾的形成有三个必备条件：近地面空气湿度较大,近地面空气中的水蒸气浓度达到过饱和,空气中有凝结核使水蒸气遇冷形成悬浮小水滴。     

基于不规则衍射理论的冰晶粒子的光散射研究(英文)

在不规则衍射理论的基础上,分析了从可见光到近红外波段冰晶粒子的光散射特性。计算了粒子尺度为20μm,50μm,80μm的五种典型冰晶粒子的消光效率因子和吸收效率因子。最后,为了评估不规则衍射理论的精确性,与有限时域差分法和几何光学法进行了比较。     

三波长激光雷达拟合卷云的粒子形状

卷云在全球出现的概率可达30%,其散射特性在气候模式、光辐射传输和遥感领域都具有非常重要的意义。卷云的散射特性主要由冰晶粒子形状、尺度谱、折射率等因素所决定。利用355, 532和1 064 nm三个波长激光雷达数据反演卷云的后向散射系数颜色比,利用模拟计算获得不同形状冰晶粒子的卷云在上述三个波长上的后向散射系数颜色比,通过拟合得出被测卷云的冰晶粒子形状。拟合结果表明,合肥上空卷云中冰晶粒子大部分可能呈聚合物状。     

卷云相函数的计算与分析

使用Mie散射理论和FDTD(finite difference time domain)算法,计算了冰晶粒子及其组成的卷云在2.14μm和3.72μm的相函数,讨论了冰晶组分、分布规律、波长及平均有效尺度对其影响.计算结果表明,入射光波长和有效尺度对卷云相函数起主要影响作用,而卷云的冰晶组分和分布规律对其影响不显著.     

均匀电场对冰晶结构及生长的影响

采用分子动力学模拟方法研究了强度为4.0-40.0 V·nm^-1的均匀电场对过冷水冰晶结构和冰晶生长速率的影响. 文中通过CHILL 算法来识别不同的冰相结构,通过拟合Avrami 公式来得到冰晶生长所需的特征时间. 结果表明,在所施加的电场强度范围内生成的冰相以立方冰为主. 随着电场强度的增加,形成的立方冰的变形程度逐渐增大,冰晶的密度从0.98 g·cm^-3 增加到1.08 g·cm^-3,同时冰晶生长的特征时间从5.153 ns 减小到0.254 ns,冰晶生长的速率逐渐增长. 对水分子的动力学分析表明,冰晶生长速率增加的部分原因是电场能够促进水分子运动到形成冰晶所需要的取向. 此外,对冰相分子形成过程的分析表明缺陷冰分子在冰晶的生长过程中扮演着中间态的角色. 随电场强度的增加,由缺陷冰转变为立方冰的比例增长的速率逐渐提高.