2.1.2  物理参数

在Mie散射中，物理参数有粒子半径、偏振态、入射光的光波长、折射率和观察散射度的角度。但最重要的因素是由粒子大小和入射光波长的比值决定的，用尺度参数K表示：

                               （1）

其中， 为光波在粒子的周围介质中的波长，单位为um,r为粒子半径，单位是um。

由于光散射强烈依赖于K，因此尺度参数K在Mie散射中的极其重要。表1为两种常用激光（波长为0.532um、1.064um)入射到不同半径的球状粒子的K值。

表1  0.532um、1.064um激光入射到不同半径的球状粒子的K值

500 750 1000 1250 1500

0.532 5902 8853 11804 14755 17706

1.064 2951 4427 5902 7378 8853

2.1.3  独立散射和多次散射

激光在照射空间体积的粒子群时，若粒子间的间距是粒子半径的倍数，则粒子的散射可认为相互独立，此时可以忽略邻近的散射粒子的影响。不同的粒子散射波之间是没有相干的位相关系的，互相不会产生干涉，散射光的强度可以相互叠加。文献综述

当激光入射到浓度较高的粒子群时（高压液体、高压气体等），独立散射理论不再适用。一般地，当粒子间的间距d 时满足独立散射，否则，粒子间距d<3r时，就需考虑多次散射。激光束入射到某粒子，经过该粒子的散射后，其中一部分散射光会被其他粒子再次反射到达接收机，称为“二次散射”。有时也会发生“三次散射”或多次散射。虽然多次散射光的能量相比入射光小得多，但在多次散射时，激光接收机接收到的能量大于单次散射能量。

降雨条件下，单位体积内雨滴的浓度相对于其他粒子小得多，雨滴之间的间距d远大于雨滴半径r。因此，激光在降雨传输时，雨滴对激光的散射服从独立散射。

2.2  降雨分类

降雨按其成因可以分为：台风雨、地形雨、对流雨与气旋雨。

（1）台风雨：由于台风活动而带来的降雨现象叫做“台风雨”。它是指海上的地气压中心的气流上升，四周气流给予补充再加上地转偏向力的影响形成了一个巨大的气流旋涡，夹带着水汽高速移动。通常在台风眼也就是台风中心由于盛行上升气流因而非常平静，而在台风中心周围通常会有狂风暴雨。

（2）地形雨：为世界降水形式中的三大降水方式之一。由于地形的升高，大气在运动过程中会被迫上升，动力冷却而形成了地形雨。地形雨与当地地形、运动速度和空气的湿度有很大联系，差别一般较大。一般地，在山脉的背风坡降水量较小，而在迎风坡降水量较大。

（3）对流雨：它是大气互相对流而引起的降水现象，也称为热雷雨。局部地表受热后，大气不稳定开始垂直向上运动，形成降水云滴和积雨云。积雨云克服了气流的阻力开始下落，从而形成对流雨。它的特点是：持续时间短、地域范围小、降雨强度较大。

（4）气旋雨：分为锋面雨和非锋面雨两种。我国降水类型主要为锋面雨。它是由于低压过境形成的降雨现象。特点是：持续时间长、降雨区域可随气旋移动、降雨区域广泛。