反射率和双向反射
雪在短波频谱范围内的主要特征是它的反射率很高,尤其是在可见光谱。这就解释了它的白色。其高反射来自其微观结构与光学性质的组合冰。可见光谱,纯冰quasi-transparent(吸收0.02和0.05 cm - 1之间),而在近红外光谱吸收增加,直到冰成为quasi-opaque高于1.5点(霍布斯,1974)。的折射率冰接近1.30。雪表面光子入射折射或反射在每遇到一个冰/空气界面,直到吸收或逐出层。在可见光波段,如果雪杂质含量很低,光子可以通过冰不被吸收,远距离旅行多次折射和反射,因此可能在积雪。雪因此表现得像一个扩散器。多个折射和反射大大改变单个光子的传播方向,这样的概率从积雪层弹射是非常高的。这就解释了干净的雪在可见光波段的高反射率(Wiscombe和沃伦,1980)。如果雪含有许多杂质,光子被吸收的概率被驱逐之前要高得多,因此,反射小。在可见光波段,雪反射略取决于晶粒尺寸和形状,但主要是受炭黑粒子出现在雪层和表面沉积的灰尘(Warren和Wiscombe, 1980)。自然,高反射率需要一个足够深的积雪层以确保光子之前扩散深度被驱逐。许多辐射模型认为雪是半无限介质。在实践中,这种假设是有效的对雪层深度超过10厘米左右。
冰长波长的吸收增加,减少光子弹射的概率,从而降低雪反射。这个概率主要取决于冰距离遍历的光子在多个折射和反射。如果雪颗粒大小和颗粒,而不是平面,这个距离更长。这就解释了为什么雪在近红外光谱反射率一般随晶粒尺寸增大而减小,除非在温度梯度变质作用方面发展。雪反射一直在研究领域以及在实验室和通过特定的模型。在大多数模型,纯雪的反射只描述粒度和杂质含量的函数(参见无花果。2.18和2.19,Wiscombe沃伦,1980),同时假设雪由球形颗粒。中士et al。(1998)强调,颗粒形状也必须加以考虑。
根据冰的相对取向的各向同性/空气界面雪,雪反射的短波辐射的散射和相对各向同性。然而,必须考虑双向反射。双向效应敏感只在高入射角度和更明显的近红外光谱的可见光谱。双向对反射率的影响更敏感六角比球形的粒子(生气和沃伦,1982;Leroux, 1996)。
镜面反射也可以观察到一个非常高的入射角时,雪的表面呈现特点如太阳地壳或firnspiegel(类9 c)。
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