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第一章大气遥测与气象卫星1

1.1引言1

1.1.1 卫星遥测1

1.1.2 大气遥测与地球资源遥测3

1.1.3 电磁波谱5

1.2需要遥测的变数8

1.2.1 地球辐射收支8

1.2.2 气温垂直分布9

1.2.3 大气中的气体成分10

1.2.4 云、降水、气溶胶及地表现象15

1.3表达大气成分含量的参数17

1.3.1 气体成分的含量17

1.3.2 大气中的液态水22

1.3.3 气溶胶25

1.4氯象卫星27

1.4.1 绕极轨道卫星30

1.4.2 地球同步卫星35

参考读物38

第二章辐射传递原理39

2.1基本观念39

2.1.1 立体角39

2.1.2 光子分布函数与辐射参数42

2.1.3 平行光束辐射46

2.1.4 散射和吸收的观念48

2.2黑体辐射定律52

2.2.1 普朗克定律52

2.2.2 斯提藩-玻尔兹曼定律54

2.2.3 维恩位移定律56

2.3辐射传递方程58

2.3.1 方程的导出58

2.3.2 完全热力平衡与局部热力平衡61

2.3.3 席氏方程与比尔定律63

2.4表面的辐射特性66

2.4.1.表面的反射66

2.4.2 表面的吸收与放射71

2.4.3 表面的其他辐射特性73

2.5平行平面大气中的辐射传递方程74

2.5.1 非散射大气76

2.5.2 地表处的向上辐射强度79

2.5.3 红外遥测方程82

参考读物85

第三章大气的吸收86

3.1吸收线的形成86

3.1.1 分子的吸收带87

3.1.2 二原子分子的光谱90

3.1.3 多原子分子的光谱95

3.2吸收线的形状100

3.2.1 气压加宽100

3.2.2 多普勒加宽102

3.3透射函数104

3.3.1 光谱反应函数104

3.3.2 平均透射函数108

3.3.3 光谱模式110

3.4大气的吸收114

3.4.1 红外区的吸收117

3.4.2 窗区120

3.4.3 太阳光谱121

3.4.4 地球大气系统的放射光谱123

3.5 几种辐射计的观测频道126

参考读物129

第四章卫星轨道力学131

4.1重力场131

4.1.1 万有引力定律131

4.1.2 高斯定理134

4.2双体运动137

4.2.1 运动方程137

4.2.2 开普勒第一定律139

4.2.3 开普勒第二与第三定律143

4.2.4 开普勒方程144

4.3坐标系147

4.3.1 轨道力学使用的坐标系147

4.3.2 经典轨道要素151

4.3.3 坐标变换153

4.3.4 由位置和速度向量决定轨道要素155

4.4非球形地球产生的摄动157

4.4.1 非球形地球产生的重力位157

4.4.2 轨道要素随时间的变动160

4.4.3 卫星位置的计算166

4.4.4 交点周期和近点周期167

4.5地球同步与太阳同步轨道169

4.5.1 地球同步卫星169

4.5.2 平太阳时170

4.5.3 太阳同步卫星173

4.6其他问题175

4.6.1 更准确的轨道175

4.6.2 轨道回归问题176

参考读物180

第五章云图的定位181

5.1 引言181

5.2 云周的分辩率182

5.3绕极轨道卫星云图186

5.3.1 星下点的位置186

5.3.2 云图的定位189

5.3.3 定位透明胶片的制作193

5.4地球同步卫星云图195

5.4.1 辐射计的扫描方式195

5.4.2 云图的简易定位法197

5.4.3 云图的视运动200

5.5地球同步卫星的姿态202

5.5.1 图像坐标204

5.5.2 地理坐标209

5.5.3 图像坐标和地理坐标间的变换212

5.5.4 利用陆标和恒星决定卫星姿态213

参考读物217

第六章辐射计218

6.1仪器218

6.1.1 辐射计的元件218

6.1.2 辐射参考电平219

6.1.3 噪声和光谱反应221

6.1.4 校准222

6.2 成像辐射计224

6.3滤波辐射计226

6.3.1 一般滤波辐射计226

6.3.2 选择斩波辐射计230

6.3.3 调压辐射计235

6.4分光计240

6.4.1 光栅分光计240

6.4.2 干涉计245

6.5成像辐射计的校准253

6.5.1 VI SSR的红外校准253

6.5.2 VI SSR的可见光校准256

6.5.3 AVHRR的校准257

参考读物260

第七章窗区频道的特性与应用262

7.1红外窗区频道的特性262

7.1.1 地表亮度温度的变化262

7.1.2 地表放射率的效应：两频道的比较265

7.1.3 水汽的吸收：两频道的比较265

7.2云的效应267

7.2.1 有云时的红外辐射传递方程267

7.2.2 云的效应：两频道的比较269

7.2.3 红外云图270

7.2.4 可见光云图273

7.3云分析276

7.3.1 直方图法280

7.3.2 空间相干法286

7.3.3 改良式二阈值法289

7.3.4 云顶温度与云顶高度292

7.4风速的估计294

7.4.1 基本原理295

7.4.2 云块的追踪297

7.4.3 不随风移动的云299

参考读物300

第八章海面温度遥测302

8.1引言302

8.1.1 海面温度的重要性302

8.1.2 海面温度的观测304

8.1.3 大气对海温遥测的影响306

8.2滤云法308

8.2.1 晴空视场的检定308

8.2.2 统计法309

8.2.3 截尾式正态分布法311

8.3单频道大氯订正法314

8.3.1 视角订正318

8.3.2 可降水量和亮度温度319

8.3.3 高度订正321

8.3.4 大气订正的一般公式322

8.4多频道与多视角大气订正法322

8.4.1 多频道订正法323

8.4.2 多视角订正法328

8.4.3 可降水量330

8.5反射阳光订正332

8.5.1 窗区频道的反射阳光332

8.5.2 双频道订正法337

参考读物339

第九章气温和气体成分遥测的原理340

9.1频谱法气温遥测340

9.1.1 气温遥测的物理基础340

9.1.2 测温准确度：三吸收带的比较343

9.1.3.权重函数的计算344

9.1.4 气温遥测方程的线性化347

9.2气温遥测的几个问题351

9.2.1 可测高度范围351

9.2.2 解的稳定性354

9.2.3 气温垂直分布的相关性357

9.2.4 观测的相关性359

9.3频谱法水汽遥测362

9.3.1.基本方程362

9.3.2 水汽遥测的困难364

9.4臭氧总含量及垂直分布的遥测366

9.4.1 红外遥测法367

9.4.2 后向散射紫外技术368

9.5临边探测法370

9.5.1 临边扫描法370

9.5.2 掩星法377

9.5.3 临边探测仪器379

参考读物382

第十章反演法383

10.1 化积分方程为代数方程组383

10.2线性反演法386

10.2.1 直接线性反演法386

10.2.2 约束线性反演法387

10.2.3 光滑解的代数性质390

10.3统计法392

10.3.1 回归法392

10.3.2 统计控制法394

10.3.3 极大似然解398

10.3.4 极小资讯解398

10.4级数展开法401

10.4.1 经验正交展开法402

10.4.2 以核为基础函数的解法404

10.5 巴库斯-吉伯特反演法405

10.6非线性叠代法410

10.6.1 恰希内松弛法410

10.6.2 史密斯叠代法412

10.6.3 水汽垂直分布414

10.6.4 臭氧总含量与垂直分布415

参考读物417

第十一章云的效应与晴空辐射强度419

11.1 引言419

11.2有云时的辐射传递方程421

11.2.1 云高和有效云量422

11.2.2 辐射传递方程的解法：叠代法424

11.2.3 辐射传递方程的解法：联立物理反演法425

11.3晴空辐射强度431

11.3.1 相邻视场法431

11.3.2 筛选法438

11.3.3 经验正交展开法440

11.3.4 统计法443

11.4晴空辐射强度的订正448

11.4.1 视角订正451

11.4.2 反射阳光订正452

参考读物454

第十二章辐射收支及其遥测455

12.1地球辐射收支455

12.1.1 太阳常数的卫星观测459

12.1.2 纬度分布461

12.1.3 地理分布467

12.2辐射收支遥测469

12.2.1 原理与问题469

12.2.2 现有的辐射收支观测卫星475

12.3狭带观测478

12.3.1 由红外窗区观测决定射出长波辐射479

12.3.2 由可见光频道观测决定行星反照率481

12.4宽带观测483

12.4.1 各向异性因子483

12.4.2 射出长波辐射488

12.4.3 行星反照率493

参考读物495

第十三章被动微波遥测496

13.1 引言496

13.2微波辐射计498

13.2.1 天线方向图和天线温度498

13.2.2 微波辐射计系统502

13.2.3 几种实际使用的微波辐射计503

13.3微波辐射传递方程506

13.3.1 非散射大气506

13.3.2 散射大气509

13.4大气与地表的微波辐射特征510

13.4.1 微波波谱510

13.4.2 云与降水的微波辐射特征514

13.4.3 地表放射率518

13.5大气微波遥测520

13.5.1 水汽与液态水含量523

13.5.2 气温垂直分布525

13.5.3 降水527

13.6海面状况的微波遥测533

13.6.1 海面温度533

13.6.2 极冰与海面风534

13.6.3 多重回归分析536

13.7 未来展望537

参考读物539

附录1分析541

A 1.1狄拉克δ函数541

A 1.2 里曼-勒贝格引理542

附录2球面三角学及其应用544

A 2.1球面三角学544

A 2.2 太阳天顶角与日照时间545

附录3矩阵代数550

A 3.1矩阵的基本性质550

A 3.2 线性向量空间553

A 3.3 特征值与特征向量555

A 3.4 协方差矩阵558

A 3.5 矩阵的对角化561

附录4函数的极值563

A 4.1强势与弱势约束条件563

A 4.2 二次形的极值568

附录5最小二乘法570

A 5.1基本原理570

A 5.2 加权最小二乘法571

附录6经验正交展开573

A6.1经验正交函数573

A6.2 统计相关情况578

习题580

主要符号表602

物理常数与单位换算605

略语表606

特别名词汉英对照表609

西洋人名对照表612

参考文献613

标题索引624