[发明专利]基于分段指数拟合粒子平均吸收效率因子的方法和装置

说明书

本发明涉及大气光学技术领域，尤其涉及一种基于分段指数拟合粒子平均吸收效率因子的方法和装置，该方法包括：基于粒子平均吸收效率因子数组计算粒子平均吸收效率因子曲线中峰值与谷值的位置以及数量；基于峰值与谷值的位置对粒子平均吸收效率因子曲线进行分段；采用指数拟合的方式对每段粒子平均吸收效率因子曲线进行拟合，形成拟合公式；依次将粒子平均吸收效率因子曲线的分段数据、峰值或谷值的位置以及拟合公式的系数形成参数化数据文件。本发明提高了粒子平均吸收效率因子参数化的准确性，可应用于后续大气辐射传输计算，并有效地提高计算速度。

技术领域

本发明涉及大气光学技术领域，尤其涉及基于分段指数拟合粒子平均吸收效率因子的方法和装置。

背景技术

云是由大气中的水蒸气形成的，云中的主要粒子包括大小不一的水滴、形态各异的冰晶，根据条件不同云中所含有的粒子也不同。对于云中的水滴，研究者一般将其看做圆形粒子进行处理，而云中的冰晶粒子形状则较为复杂多样。冰晶在通常大气条件下为六方形，一般由两个相对应的六角形平面以及六个矩形的侧面组成，随着冰晶的增长过程，它可能发展为板状、柱状、针状、枝状、扇状以及更为复杂的形状，但是基本都是非球形的。

针对不同形状的冰晶粒子，研究者在过去几十年间开展了大量研究，对于冰晶粒子的散射特性参数也开发出了多种计算方法，可实现粒子散射特性的计算。由理论计算而获得的粒子散射特性为离散的，数据量巨大，根据粒子散射特性进行大气辐射传输时，计算量很大，计算消耗的时间非常长，需要对计算过程简化处理，因此需要将粒子的散射特性进行参数化处理，从而实现计算加速。

粒子平均吸收效率因子为描述粒子散射特性的一个参数。因为云中粒子的粒子平均吸收效率因子强烈地依赖于粒子的粒径大小，因此可以将每个波长处的粒子散射特性参数化为粒径大小的函数。目前，一般是将粒子的粒子平均吸收效率因子参数化为粒径大小的多项式，但是采用多项式进行参数化会有一定误差，影响粒子平均吸收效率因子参数化的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服采用多项式进行粒子平均吸收效率因子参数化准确度低的不足。针对现有技术中的缺陷，提供一种基于分段指数拟合粒子平均吸收效率因子的方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于分段指数拟合粒子平均吸收效率因子的方法，包括：

步骤一、获取粒子的平均散射特性数据；其中，平均散射特性数据包含波长及对应的粒子平均吸收效率因子数组；

步骤二、基于粒子平均吸收效率因子数组绘制每个波长对应的粒子平均吸收效率因子曲线，并计算粒子平均吸收效率因子曲线中峰值与谷值的位置以及数量；

步骤三、基于峰值与谷值的位置对粒子平均吸收效率因子曲线进行分段；其中，分段数量为m-1，m是峰值与谷值的数量；

步骤四、采用指数拟合的方式对每段粒子平均吸收效率因子曲线进行拟合，形成拟合公式；

步骤五、依次将粒子平均吸收效率因子曲线的分段数据、峰值或谷值的位置以及拟合公式的系数形成参数化数据文件。

可选地，步骤一具体包括：

按照数据存储格式读取波长及对应的粒子平均吸收效率因子数组；其中，粒子平均吸收效率因子数组包括粒径大小及对应的粒子平均吸收效率因子。

可选地，步骤二具体包括：

以粒径大小为横轴参数、粒子平均吸收效率因子为纵轴参数绘制每个波长对应的粒子平均吸收效率因子曲线；

计算粒子平均吸收效率因子曲线中峰值与谷值，将峰值与谷值对应的粒径大小作为选定的有效尺度，以峰值与谷值的数量以及选定的有效尺度形成峰值与谷值记录数据。

可选地，步骤四具体包括：