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Mit allen Streutheorien werden nicht nur die Streu- und Absorptionskoeffizienten bestimmt, sondern auch die Streufunktion und die Polarisationsmatrix. Die Streufunktion gibt die relative Wahrscheinlichkeit an, mit der die Strahlung unter einem bestimmten Winkel, dem Streuwinkel Φ, gegenüber der ursprünglichen Strahlungsrichtung gestreut wird. Für kugelförmige Streuteilchen gilt, dass die Streufunktion nur vom Streuwinkel und nicht von Richtungen im Raum abhängt, also rotationssymmetrisch zum einfallenden Strahl ist. Die Polarisationsmatrix beschreibt analog die durch die Streuung hervorgerufene winkelabhängige Beeinflussung der Polarisation eines Strahlungsfelds. Der Streuwinkel wird so gerechnet, dass Φ = 0° Streuung in die ursprüngliche Richtung der Strahlung bedeutet, und Φ = 180° Rückwärtsstreuung, das heißt Streuung genau entgegengesetzt zur ursprünglichen Richtung des Strahls. Der Wert der Streufunktion bei 180° heißt „Rückstreukoeffizient“.

Die Streufunktion ist ebenfalls von dem Größenparameter und dem Brechungsindex abhängig. Bei kleinen Größenparametern (r < λ), dem Bereich der Rayleigh-Streuung, ist die Streufunktion symmetrisch zum Streuwinkel 90°, und die Variation zwischen 0° und 180° ist nur gering.

Mit zunehmendem Größenparameter, d.h. bei fester Wellenlänge mit zunehmender Teilchengröße, nimmt die Streuung in den vorderen Winkelbereich zu und die Streufunktion wird zunehmend asymmetrisch. Die kleinen Streuwinkel, mit der starken Vorwärtsstreuung, sind aber für die meisten satellitenmeteorologischen Untersuchungen ohne Bedeutung, da bei Satelliten mit Blick nach unten von der Sonne kommende Strahlung nur gemessen werden kann, wenn sie unter einem Streuwinkel größer als rund 80° gestreut wurde. Ein Streuwinkel von 80° kann sich bei niedrig stehender Sonne und schräg in Richtung zur Sonne blickendem Satelliten ergeben, und ein Streuwinkel von 180°, wenn die Sonne genau hinter dem Satelliten steht (Bedingungen wie sie in Abb. 2.8 annähernd gezeigt werden). Auch in diesem zur Messung nutzbaren Streuwinkelbereich sind die Streufunktionen etwas von der Aerosolgröße abhängig, aber auch vom Aerosoltyp und, insbesondere bei der Rückwärtsstreuung, von der Teilchenform. Damit muss für die Invertierung alle verfügbare Information über die Aerosoleigenschaften herangezogen werden, beziehungsweise durch verschiedene gleichzeitige Messungen die Variation der Aerosoleigenschaften eingeschränkt werden. Dies gilt natürlich auch für aktive Messungen mittels Lidar, da hier direkt die rückwärts gestreute Strahlung analysiert wird (Kap. 9.3).

Sehr kleine Streuwinkel spielen eine Rolle bei Fernerkundungsmethoden, bei denen direkt die Sonne angemessen wird (Kap. 10.2). Bei den hierfür genutzten Wegen in der höheren Atmosphäre ist die Aerosolmenge jedoch gering, und ihr Einfluss kann durch Messung bei dicht benachbarten Wellenlängen berücksichtigt werden.