雪表面的反射率较高,其值的细微变化即影响全球气候,在当前全球气候变暖的大背景下,建立一个准确、高效的计算雪的反射率的模型迫在眉睫。以建立这一模型为前提,研究从以下三部分展开:1.利用Mie散射理论,从雪的光学特性出发,计算纯雪和非纯雪的光学性质,即分别比较其相函数、消光系数和单次散射反照率的差异。发现杂质对纯雪相函数和消光系数的影响小,而对单次散射反照率影响较为明显,存在杂质浓度或雪有效半径re增大其值减少的情况,且有黑碳气溶胶对雪光学特性的影响略大于棕碳的情况。另外,在研究雪光学特性的过程中尝试改进相函数的普适算法,传统的相函数采用HG ( Henyey-Greenstein )或DHG ( Double Henyey- Greenstein)近似算法,存在无法表现相函数的后向散射值或其值易出现极大、极小值的问题,而改进后的相函数方案能同时表现出前向和后向散射的峰值。2.比较现有的二流和四流辐射传输方案的反射率模型,把先进的四流离散纵标辐射传输方案应用于比较纯雪与含有黑碳和棕碳气溶胶杂质的雪的反射率中,同时比较其RGB颜色呈现的差异。可以得到,将四流离散纵标方案应用于雪的反射率其计算结果会更为准确,黑碳对纯雪的反射率降低最为明显,且黑碳和棕碳气溶胶对雪造成的反射率存在较大差异,黑碳的RGB呈色更深。3.将微扰理论引进雪的反射率模型,从二流辐射传输方案着手,把非纯雪中杂质的非对称因子和单次散射反照率看作对于纯雪的相应的光学特性的微扰项,可以得到以下结论:黑碳和棕碳气溶胶杂质对纯雪的非对称因子存在正扰动△g,对单次散射反照率存在负扰动△ω,由△g和△ω可以得到负的反射率扰动,其中黑碳的扰动更为剧烈,且随着雪粒有效半径re和污染物浓度增加扰动也有增长趋势。