[发明专利]基于蒙特卡洛算法的气溶胶多次散射模拟方法及系统

摘要

本发明提供一种基于蒙特卡洛算法的气溶胶多次散射模拟方法及系统，其中的方法是把光子传输过程分解为发射、吸收、散射和反射等一系列子过程，通过建立每个子过程的概率模型，将其转化为随机问题来求解。通过本发明能够较为准确地对大气气溶胶多次散射过程进行模拟，从而有助于进一步提高在高颗粒物浓度条件下的大气辐射传输计算精度。

主权项

1.一种基于蒙特卡洛算法的气溶胶多次散射模拟方法，包括：初始化光子权重、光子在大气顶层的随机位置和发射方向；抽样获取光子在发生下一次碰撞前在大气中的传输距离；根据所获取的传输距离和气溶胶散射参数库中的消光系数获取光子在物理空间中的传输距离，并根据所获取的光子在物理空间中的传输距离确定光子是否发生碰撞，所述气溶胶散射参数库中的参数包含每种气溶胶组分的散射相函数、单次散射反照率和消光系数；其中，当光子发生碰撞时，根据光子的碰撞类型确定经过碰撞后的光子的新权重；其中，所述光子的碰撞类型包括散射碰撞和地表反射碰撞，若所述光子发生散射碰撞，所述光子的新权重为与光子发生散射碰撞的气溶胶组分的单次散射反照率和当前权重值之积；若所述光子发生地表反射碰撞，所述光子的新权重为当前权重值与地表反照率之积；将所述光子的新权重与预设阈值进行比较；其中，当所述光子的新权重不小于所述预设阈值时，计算所述光子发生碰撞后的新的传输方向，并重新抽样获取光子在发生下一次碰撞前在大气中的传输距离；当所述光子的新权重小于所述预设阈值或者光子未发生碰撞时，将追踪的光子个数与预设的光子个数进行比较；其中，当追踪的光子个数小于预设的光子个数时，重新初始化光子权重、光子在大气顶层的随机位置和发射方向；当追踪的光子个数与预设的光子个数相同时，进行光子误差统计，获取大气透过率和大气顶层平均反射率。