第一章 沙尘暴监测研究进展概述 1
1.1 沙尘暴定义与沙尘天气等级 2
1.1.1 沙尘暴的定义 2
1.1.2 沙尘暴天气等级 2
1.2 沙尘暴成因、特征与影响 3
1.2.1 沙尘暴成因分析 3
1.2.2 沙尘暴气溶胶理化特性及对环境的影响 5
1.2.3 环境状况与沙尘暴的相互作用 7
1.3 中国沙尘暴分布与特点 11
1.3.1 空间分布与特点 11
1.3.2 时间分布与特点 12
1.4 沙尘暴发生、发展及影响的模拟、监测与预报 13
1.4.1 发生源地 13
1.4.2 移动路径 14
1.4.3 影响区域 14
1.4.4 数值模拟 15
1.4.5 遥感监测 17
1.4.6 预警预报 22
第二章 沙尘暴监测数据库构建 25
2.1 数据采集的原则、方法和途径 25
2.1.1 数据采集原则 25
2.1.2 数据采集方法 26
2.1.3 数据采集途径 26
2.1.4 数据源及数据类型 26
2.2 数据库建立标准规范 27
2.2.1 基本术语 27
2.2.2 数据库建立标准规范制定依据 27
2.2.3 命名规则 28
2.3 数据库设计 29
2.3.1 数据库组织 30
2.3.2 数据库结构与存储格式设计 30
2.3.3 数据库管理与应用系统设计 30
2.3.4 数据库平台设计 30
2.4 数据结构分类 30
2.5 数据库及主要技术指标 31
2.5.1 气象数据 31
2.5.2 空间专题数据 32
2.5.3 基础地理数据（地形数据） 33
2.5.4 遥感影像数据 33
2.5.5 社会经济数据 34
2.5.6 沙尘暴发生、影响及监测数据 35
第三章 沙尘暴卫星遥感监测技术 36
3.1 沙尘暴遥感监测原理 36
3.1.1 卫星遥感基本特征 37
3.1.2 遥感沙尘暴基本原理 38
3.2 沙尘暴遥感的光谱特性半定量分析 43
3.3 沙尘暴信息提取方法 45
3.3.1 沙尘暴信息提取方法 45
3.3.2 静止气象卫星沙尘暴信息提取方法 48
3.3.3 监测实例分析 49
3.4 沙尘暴强度定量计算方法 53
3.4.1 沙尘暴强度概念与定量指标 53
3.4.2 沙尘暴监测标准同一化 55
3.4.3 定量遥感沙尘强度指数构建 57
3.4.4 沙尘指数反演水平能见度方法 63
3.5 EOS/MODIS沙尘暴监测 66
3.5.1 地球观测系统（EOS）简介 66
3.5.2 中分辨率成像光谱仪（MODIS）特色和优势 67
3.6 沙尘暴遥感监测结果检验与分析 68
3.6.1 沙尘信息提取结果检验 68
3.6.2 沙尘强度指数与能见度反演结果分析 69
第四章 沙尘暴激光雷达遥感监测技术 73
4.1 激光雷达大气探测原理 73
4.1.1 激光和大气相互作用的机制 74
4.1.2 大气探测激光雷达的分类 75
4.1.3 激光雷达系统结构 77
4.2 激光雷达沙尘监测原理 78
4.2.1 Collis斜率法 78
4.2.2 Klett方法 79
4.2.3 Fernald方法 79
4.3 实验方法 80
4.3.1 激光雷达系统 80
4.3.2 激光雷达数据分析系统 81
4.3.3 近地面沙尘浓度监测 82
4.4 结果分析 83
4.5 小结 89
第五章 沙尘暴的光学厚度及含沙量估算 91
5.1 卫星遥感沙尘的基本原理 91
5.1.1 辐射传输方程 91
5.1.2 辐射传输方程的基本解 92
5.1.3 多次散射辐射的传输方程 93
5.1.4 大气层的反射和透射函数 93
5.1.5 太阳天顶角和卫星视角的计算 95
5.2 大气中气溶胶（沙尘）的辐射特性 96
5.2.1 气溶胶（沙尘）的光学厚度 96
5.2.2 气溶胶的相函数和不对称因子 97
5.3 地面遥感沙尘气溶胶的方法 101
5.4 卫星遥感沙尘气溶胶光学厚度的方法 102
5.4.1 Kaufman查表法方法 102
5.4.2 6S方法反演沙尘气溶胶光学厚度的方法 104
5.4.3 由辐射传输近似公式计算气溶胶光学厚度 105
5.5 具体方法 107
5.6 实验结果分析 107
5.7 误差讨论 110
第六章 土壤水分、植被对沙尘暴影响的遥感监测技术 111
6.1 概述 111
6.2 NOAA/AVHRR监测土壤水分的方法 112
6.2.1 遥感监测土壤水分的理论依据及现状 113
6.2.2 遥感监测土壤水分的方法 114
6.3 NOAA/AVHRR遥感资料监测地表植被生长状况 139
6.3.1 植被指数简介 139
6.3.2 植被指数的提取 140
6.4 沙尘暴的发生与土壤湿度及地表植被状况的关系 141
6.4.1 资料与方法 141
6.4.2 沙尘暴发生影响因素的分析 142
6.5 小结 145
6.5.1 结果 145
6.5.2 讨论 146
第七章 基于专家知识的沙尘暴短时预警方法 147
7.1 沙尘暴预警的意义 147
7.2 我国沙尘暴形成的特征分析 148
7.2.1 我国沙尘暴形成的边界分析 148
7.2.2 我国沙尘暴形成的天气与地表特征分析 151
7.3 沙尘暴天气云图特征分析 151
7.3.1 冷锋云系型沙尘暴云图特征 151
7.3.2 锋面气旋型沙尘暴云图特征 155
7.3.3 强对流云团型沙尘暴云图特征 159
7.3.4 偏东大风型沙尘暴云图特征 163
7.4 沙尘暴天气冷空气路径分类模式 165
7.4.1 冷空气西北路径类 165
7.4.2 冷空气北方路径类 170
7.4.3 冷空气西方路径类 175
7.5 沙尘暴预警系统 180
7.5.1 沙尘暴预警模型 180
7.5.2 预报关键区的划分 181
7.5.3 沙尘暴知识库 182
7.5.4 预报因子选择 182
7.5.5 预报知识与规则 182
7.5.6 建立预报模型 184
7.5.7 试预报结果 184
第八章 沙尘暴天气统计预报模型 186
8.1 研究区域概况 186
8.2 研究方法 187
8.2.1 动力预测方法 187
8.2.2 统计预测方法 187
8.2.3 判别分析预报 188
8.2.4 因子筛选 189
8.3 研究数据 190
8.3.1 气象数据 190
8.3.2 植被信息提取 191
8.4 数据预处理 193
8.4.1 数据分组 193
8.4.2 数据标准化 193
8.5 沙尘暴天气预报方程 193
8.5.1 预报量和预报因子的确定 194
8.5.2 预报模型建立 195
8.5.3 沙尘暴天气的分类预报 197
8.5.4 沙尘暴天气预报模型检验 198
8.6 小结 199
第九章 沙尘暴移动路径概率预报 200
9.1 概述 200
9.2 研究方法 201
9.2.1 数据处理 201
9.2.2 扬沙和沙尘暴天气过程筛选与统计 201
9.2.3 拟定沙尘暴源地和影响区 201
9.2.4 扬沙和沙尘暴移动路径上各气象台站发生概率统计 202
9.3 沙尘暴主要移动路径的分析 203
9.3.1 塔里木盆地周围地区 207
9.3.2 吐鲁番—哈密盆地经河西走廊—宁夏平原至陕北 207
9.3.3 内蒙古阿拉善高原、河套平原及鄂尔多斯高原 209
9.3.4 京津地区风沙危害的主要尘源地 210
9.4 小结 210
第十章 基于统计的沙尘暴强度预报 211
10.1 概述 211
10.2 研究方法 212
10.3 强度分析 212
10.3.1 偏西路径上主要台站沙尘暴强度分析 212
10.3.2 西北路径上主要台站沙尘暴强度分析 215
10.3.3 偏北路径上主要台站沙尘暴强度分析 218
10.4 小结 220
第十一章 沙尘暴监测与预警网络系统 221
11.1 建设目标 221
11.2 网络系统建设概述 221
11.2.1 网络结构 221
11.2.2 数据传输 222
11.2.3 网络数据库 222
11.3 网络功能设计 225
11.3.1 网络系统功能设计 225
11.3.2 信息发布 225
11.3.3 数据集成和综合查询 225
11.3.4 动态数据更新 226
11.3.5 监测数据的实时传输 226
11.3.6 网络管理 227
11.4 网络实现与运行 227
11.4.1 网络实现 227
11.4.2 网络数据管理和查询 228
11.4.3 数据自动更新 229
11.4.4 网络运行 229
11.5 小结 231
第十二章 沙尘暴监测业务运行系统 232
12.1 沙尘暴监测体系概述 232
12.1.1 沙尘暴地面监测体系 232
12.1.2 卫星遥感沙尘暴监测体系 234
12.1.3 对地观测卫星技术发展 237
12.2 数据获取与处理 238
12.2.1 数据的接收 238
12.2.2 卫星资料预处理 238
12.3 沙尘暴监测业务系统 240
12.3.1 系统总体设计 240
12.3.2 业务运行系统功能 241
12.3.3 沙尘暴专题数据库与信息发布 242
第十三章 应用与分析 244
13.1 2003年春季沙尘天气监测结果分析 244
13.1.1 2003年春季沙尘天气监测概况 245
13.1.2 2003年春季沙尘天气气象条件分析 251
13.2 2004年春季沙尘天气监测结果分析 252
13.2.1 2004年春季沙尘天气监测概况 253
13.2.2 2004年春季沙尘天气气象条件分析（中国气象局编，2005） 265
13.3 2005年春季沙尘天气监测结果分析 267
13.3.1 2005年春季沙尘天气监测概况 267
13.3.2 2005年春季沙尘天气气象条件分析 277
13.4 2006年春季沙尘天气监测结果分析 278
13.4.1 2006年春季沙尘天气监测概况 278
13.4.2 2006年春季沙尘天气气象条件分析 303
参考文献 306