Retrieval of the complex refractive index and the size distribution of an ensemble of spherical particles from light scattering data
Restitution de l'indice de réfraction complexe et de la granulométrie d'une population de particules sphériques à partir de l'indicatrice de diffusion de la lumière
Résumé
A laboratory polar nephelometer was developed in order to measure the light scattered by particles along two directions of polarization. The minimal concentrations of detection and the uncertainty of measurement were estimated. A lookup table method was developed in order to retrieve the complex index of refraction and the size distribution of spherical particles from nephelometer data. It is shown that only the real part can be quantified for low absorbing particles. If the particles are strongly absorbing, only the imaginary part can be found. Otherwise, the method retrieves the complex index of refraction and the size distribution. The method was applied to real laboratory measurements and to data collected in cloud (2 clouds, 1 contrail) with an airborne nephelometer. The method provides good performance. It was shown that the particles of the contrails were not spherical water droplets.
Un néphélomètre polaire de laboratoire a été développé afin de mesurer la diffusion de la lumière suivant 2 directions de polarisation par des particules. Les concentrations minimales détectables et l'incertitude de mesure ont été évaluées. Une méthode d'inversion de ces données par une look-up table a été développée afin de restituer l'indice de réfraction complexe et la granulométrie des particules sphériques. Les résultats sont que pour les particules faiblement absorbantes seule la partie réelle peut être chiffrée. Si les particules sont fortement absorbantes seule la partie imaginaire est retrouvée. Autrement la méthode restitue l'indice de réfraction complexe et la granulométrie. Cette méthode, utilisée avec des mesures réelles collectées en laboratoire ainsi qu'avec des mesures collectées en nuage (2 nuages,1 contrail) avec un néphélomètre aéroporté, a montré de bonnes performances. Ceci a mis en évidence que les particules des contrails ne sont pas des particules d'eau sphériques.