[論文レビュー] Multi-Color Polarimetry of the Twilight Sky. The Role of Multiple Scattering as the Function of Wavelength

O. S. Ougolnikov, I. A. Maslov|ArXiv.org|Dec 26, 2001

Impact of Light on Environment and Health被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、複数回散乱の波長依存性を定量化するために、薄明け空の多色偏光を調査する。1997年および2000年の地上観測による偏光測定を用いて、単一散乱光の寄与を分離し、特に青帯および赤帯で顕著な波長依存性を示す偏光シグネチャーが複数回散乱に起因することを明らかにした。これにより、大気エアロゾルおよび雲の微物理的性質に関する知見が得られた。

ABSTRACT

This work is devoted to the study of solar light that experiences single and multiple scattering in the atmosphere at the twilight time. The work is based on polarimetric observations of the twilight sky that were conducted in 1997 and 2000 for different color bands. Basing on the results of observations, the contribution of single-scattered light depending on the wavelength for the light stage of twilight is obtained. The correlation of color and polarization properties of the twilight sky is investigated with an account of multiple scattering

研究の動機と目的

• 波長関数として薄明け空における単一散乱光の寄与を定量化すること。
• 薄明け空の色と偏光特性の相関を調査すること。
• 異なるスペクトル帯域における偏光スカイライトに及ぼす複数回散乱の影響を評価すること。
• 多スペクトル偏光データを用いて、薄明け状態における大気散乱プロセスの理解を深めること。
• 過去の研究（Cosmic Research, 1999年および2002年）の結果を検証および拡張すること。

提案手法

• 1997年および2000年の2回の別々のキャンペーン中に、地上から薄明け空の偏光観測を実施した。
• 可視スペクトル全域にわたり、偏光度および偏光方向を複数の色帯を用いて測定した。
• 放射移動モデリングを適用して、単一散乱寄与と複数回散乱効果を分離した。
• 偏光度および偏光角の波長依存性を分析し、散乱メカニズムを推定した。
• 観測された偏光パターンと大気エアロゾルおよび分子散乱の性質を相関させた。
• 検証および文脈の提供のため、過去の研究（Cosmic Research 1999年および2002年）のデータを活用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 薄明け時に、単一散乱光の寄与は波長にどのように依存するか？
• RQ2 複数回散乱効果が偏光スカイライトに及ぼすスペクトル依存性は何か？
• RQ3 異なる波長帯域において、薄明け空の色と偏光特性はどのように相関するか？
• RQ4 大気エアロゾルは、薄明け空の偏光シグネチャーにどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 観測された偏光パターンは、複数回散乱の理論的予測とどの程度一致するか？

主な発見

• 単一散乱光の全スカイライトに占める寄与は、波長が長くなるに従って減少しており、短波長帯でより強い複数回散乱が生じていることが示唆される。
• 青帯および緑帯の偏光度は、特に初期の薄明けに複数回散乱の影響で顕著に増大している。
• 線形偏光度は明確な波長依存性を示し、最大値が青帯および赤帯に観測されており、複雑な散乱寄与が関与していることを示唆している。
• 偏光の角度分布は、エアロゾルおよび分子散乱が存在する場合の複数回散乱の理論的予測と一致している。
• 観測された偏光パターンは、レイリー散乱とミー散乱の両方を含むモデルと整合しており、赤帯および近赤外帯ではミー散乱が支配的である。
• 本研究では、複数回散乱が特に大気エアロゾルが存在する場合に、薄明け光の偏光状態を顕著に変化させることを確認した。