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在舰船或风浪的作用下，大量空气进入海水形成气泡，气泡在浮力的作用下上升到海面并破裂，产生大量飞沫。大量的海水气泡和海面飞沫分别形成了海面附近的气泡层和飞沫层。气泡层和飞沫层都包含气液两相，这将极大地影响海水表面的散射特性。海水泡沫层由飞沫层和气泡层共同组成，因此其散射特性受到飞沫层和气泡层的共同影响。 本文先用 Mie散射理论计算得单个飞沫和单个气泡的散射系数，进而得到飞沫层和气泡层的吸收系数和散射系数，最终用蒙特卡洛程序模拟得到海水泡沫层模型的双向反射分布函数(BRDF)和双向透射分布函数(BTDF)。通过对比不同海水泡沫层模型的模拟结果，本文得到了飞沫数量浓度、飞沫半径等因素对泡沫层散射特性的影响规律。 飞沫层模型由飞沫数量浓度、飞沫半径和飞沫层厚度等参数来描述。对于给定的飞沫层模型，研究结果表明，可见光和近红外波段的入射光对飞沫层的BRDF和BTDF影响很小。在本文研究范围内，飞沫层的吸收率和直接透射率可以忽略不计。入射角不变，当飞沫层的任意一个参数增大时，飞沫层的漫反射率增大， BRDF在镜反射方向附近先增大后减小，在其它方向一直增大；漫透射率先增大后减小，BTDF总趋势也先增大后减小。 气泡层模型由气泡数量浓度、气泡半径和气泡层厚度等参数确定。气泡层对近红外光有着强烈的吸收，使得其反射现象和透射现象不明显。而对于波长为0.55μm的入射光，当各参数合适时可得到易于观测的BRDF和BTDF，故本文只对该波长的光进行了研究。研究结果表明，气泡层的吸收率随其厚度的增大而近线性增大，而当气泡层的其它参数增大时，气泡层散射特性的变化规律与飞沫层得到的变化规律相似。 飞沫层主要影响泡沫层的漫反射率和BRDF在镜反射方向的值；而当气泡层的参数改变时，泡沫层的吸收率、漫透射率以及BTDF在50°~90°透射方向的值变化较大。无论是飞沫层、气泡层还是整个泡沫层，当入射角变化时，BRDF和BTDF的峰值位置均发生偏移，峰值的大小也随之变化。