Projekt:FE Beobachtung 1/Lidar/Mie-Streuung

Aerosol-Streuung (Mie- Streuung)

Findet die Streuung an atmosphärischen Schwebstoffen statt, spricht man von Aerosol-Streuung. Dies ist eine elastische Streuung bei der das gestreute Photon die Wellenlänge des eingestrahlten Photons besitzt. Im Fall sphärischer Streupartner ist dieser Streuprozess mit der Mie-Theorie beschreibbar und wird daher auch als Mie-Streuung bezeichnet. Die Verursacher der Mie- Streuung sind Partikel deren Durchmesser größer als 10% der Wellenlänge der auftreffenden Strahlung sind. Dies können zum Beispiel Wassertropfen einer Wolke sein. Die Streuintensität ist unabhängig von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes. Zudem zeigt die Richtungsverteilung der Mie- Streuung eine Asymmetrie auf. Mithilfe der Phasenfunktion kann eine Angabe der richtungsabhängigen Verteilung des gestreuten Lichtes gemacht werden. Im Fall der Mie- Streuung kann dies mit der Henyey- Greenstein Funktion beschrieben werden.

$I\phi =\frac{1-g^2}{\sqrt{1+g^2-2g\cos {\phi }^3}}$

$I\phi$ ... Streuintensität

$\phi$ ... Winkel der Einfallsrichtung

$g$ ... Asymmetriefaktor (gibt den Grad der Abweichung von der Rayleight Streuung an, unter der Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Wellenlänge der einfallenden Strahlung und der Partikelgröße)

In der Atmosphäre kommen Mie- und Rayleigh- Streuung immer gemeinsam vor. Bei einem ansteigenden Radius eines Partikels nimmt die Mie- Streuung jedoch zu. Das heißt, die Strahlung wird nicht wie bei der Rayleight- Streuung nach vorn und hinten gestreut, sondern die Vorwärtsstreuung nimmt prozentual zu. Somit entscheidet die in der Atmosphäre vorkommende Partikelgröße, welche Art der Streuung überwiegt.