Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

Wellenlänge λ
10 2
μm
10
effektiver
Extinktionsquerschnitt Qe
0.5
1.0
0.5
1.5
2.0
3.0
1.0
2.5
1
1
1
1:1 1:1 0.80
1 10
Radius r
μm
2.5
10 2
μm
10
Einfachstreualbedo ω
0.2
0.999
0.8
0.4
0.9
0.6
0.6
1 10
Radius r
0.6
μm
0.9
10 2
μm
10
Asymmetriefaktor g
0.10
0.60
0.20 0.30 0.40 0.50
0.80
1 10
Radius r
Abbildung 2.2: Optische Eigenschaften von Wassertropfen als Funktion vom Teilchenradius und
von der Wellenlange. Die linke Abbildung zeigt den e ektiven Streuquerschnitt Qe, die mittlere
die Einfachstreualbedo ! und die rechte den Asymmetriefaktor g.
2.3 Parametrisierung der optischen Wolkeneigenschaften
in Strahlungstransport-Modellen
Die Strahlungsübertragungsgleichung (SÜG, Gl. 2.8) beschreibt den Strahlungstransport in
einem infinitesimal kleinen Volumen. In diesem Volumen können die Extinktionswechselwirkungen
an einzelnen Teilchen beschrieben werden. Nach Integration der SÜG kann der
Strahlungstransport in ausgedehnten optischen Medien bestimmt werden. Aus den Streueigenschaften
eines einzelnen Teilchens lassen sich verallgemeinerte Aussagen für eine
beliebig große Partikelanzahl nur treffen, wenn der Teilchendurchmesser wesentlich kleiner
als der mittlere Teilchenabstand ist. Mit dieser Voraussetzung erfährt jedes Teilchen in
einer Schicht die gleiche Strahldichteverteilung.
2.3.1 Mittlere optische Eigenschaften von Tropfen unterschiedlicher Größe
Die optischen Eigenschaften eines Tropfenspektrum werden unter Verwendung der optischen
Eigenschaften isolierter Teilchen berechnet (Gl. 2.1a-c). Der für ein Tropfenspektrum
gültige mittlere Volumenstreukoeffizient s folgt aus der Integration des Streuquerschnittes
isolierter Teilchen J, gewichtet mit der Anzahldichte n über den Wertebereich der
Größenparameter . Dasselbe Verfahren wird für den mittleren Volumenextinktionskoeffizienten
angewandt. Für ein Tropfenspektrum muß die Phasenfunktion, gewichtet mit der
Anzahldichte n und dem Streuquerschnitt J, integriert sowie mit dem mittleren Volumen-
0.99
0.70
0.80
0.90
0.90
μm