第一章 全球观测系统——气象卫星的发展 1
1.1 气象卫星的观测特点 1
1.2 气象卫星的轨道 2
1.2.1 不同轨道的意义 2
1.2.2 描述轨道的参数 2
1.3 气象卫星的种类 4
1.3.1 极轨卫星和静止卫星 4
1.3.2 实验卫星和业务卫星 4
1.4 气象卫星姿态的稳定性 5
1.4.1 卫星的姿态 5
1.4.2 卫星姿态不稳定对观测资料的影响 5
1.4.3 卫星姿态稳定的方式 6
1.5 气象卫星的资料产品 7
1.5.1 图像产品和数值产品 7
1.5.2 业务产品 7
1.6 气象卫星的发展历史 7
1.6.1 极轨卫星的发展历史 7
1.6.2 静止卫星的发展历史 11
1.6.3 世界气象卫星监测网 13
1.7 未来的气象卫星发展 14
1.7 .1 极轨卫星的发展 14
1.7.2 静止卫星的发展 15
1.7.3 气象卫星的发展方向 16
参考文献 16
第二章 气象卫星的辐射遥感原理 17
2.1 遥感的基本知识 17
2.1.1 遥感的定义 17
2.1.2 遥感的分类 17
2.1.3 遥感的要素 17
2.2 辐射的基本知识 17
2.2.4 辐射基本定律 19
2.2.5 辐射物理量 20
2.2.6 大气的选择吸收性 21
2.3 大气辐射传输方程——卫星探测大气的理论基础 22
2.3.1 大气辐射传输方程 22
2.4 气象卫星遥感的基本原理 25
2.4.1 气象卫星遥感的物理原理 25
2.4.2 气象卫星通道的选择及其应用 25
参考文献 31
第三章 卫星图像的基本解释 32
3.1 业务上常用的卫星图像 32
3.2 可见光图像的基本解释 33
3.2.1 可见光图像的基本原理和解释 33
3.2.2 可见光图像解释中存在的问题 35
3.3 红外图像的基本解释 35
3.3.1 红外图像的基本原理及解释 35
3.3.2 红外图像解释中存在的问题 37
3.4 水汽图像的基本解释 38
3.4.1 水汽图像的基本原理 38
3.4.2 水汽图像的解释 38
3.5 短红外图像的基本解释 39
3.5.1 短红外图像的基本原理 39
3.5.2 夜间短红外图像的解释 40
3.5.3 白天短红外图像的解释 40
参考文献 42
第四章 卫星图像在航空中的应用 43
4.1 雾和层云 43
4.1.1 识别陆地上的雾和层云 43
4.1.2 雾和层云的形成 44
4.1.3 雾和层云的消散 44
4.1.4 海雾 44
4.2 飑线 44
4.3 阵风锋 45
4.4 海风锋 46
4.5 大气气溶胶 46
4.6 飞机积冰 47
4.7 高空急流 47
4.8 湍流 49
参考文献 49
第五章 卫星观测的风 50
5.1 卫星观测的云迹风 50
5.1.1 云迹风的观测原理 50
5.1.2 云迹风产生的技术方法 50
5.1.3 精度和误差 55
5.2 卫星观测的水汽风 55
5.3 卫星观测的洋面风 56
参考文献 57
第六章 卫星对降水的估算 59
6.1 可见光和红外遥感降水的原理 59
6.2 可见光和红外估算降水的方法 59
6.2.1 历史演变法 59
6.2.2 对流参数化法 63
6.2.3 统计相关法——大范围的月雨量估算 63
6.3 微波遥感降水的原理 66
6.3 微波估算降水的方法 67
参考文献 68
第七章 卫星探测大气温湿度垂直廓线和气溶胶臭氧 69
7.1 卫星遥感大气温度垂直分布的物理依据 69
7.1.1 基本设想 69
7.1.2 实现途径 70
7.2 卫星测量温、湿廓线的有用光谱及其特性比较 71
7.2.1 卫星遥感地面和大气参数的有用光谱区 71
7.2.2 4.3μm,15μm,0.5cm谱区的特性比较 71
7.3 辐射传输方程的反演方法 72
7.3.1 Smith迭代法 72
7.3.2 统计回归法 73
7.3.3 红外遥感大气湿度廓线 73
7.3.4 大气温湿度同步物理反演法 74
7.4 微波遥感反演大气温度、湿度和成分廓线 75
7.4.1 微波遥感大气廓线的特点 75
7.4.2 微波遥感反演大气温度廓线 77
7.4.3 微波被动遥感大气湿度廓线 78
7.4.4 微波临边遥感中高层大气成分廓线 79
7.5 卫星测量大气温度和湿度的差别 80
7.6 卫星探测大气温湿度垂直廓线产品的精度及其应用 80
7.7 卫星遥感大气气溶胶 81
7.7.1 平流层气溶胶的观测原理及方法 81
7.7.2 对流层气溶胶的观测原理及方法 83
7.7.3 卫星遥感气溶胶的应用 86
7.8 卫星遥感大气臭氧 86
参考文献 88
第八章 卫星观测海表温度 90
8.1 观测SST的重要意义 90
8.1.1 海洋学的意义 90
8.1.2 气象学的意义 90
8.2 测定原理及计算方法 90
8.2.1 红外辐射测温原理 90
8.2.2 云检测 91
8.2.3 大气削弱订正 93
8.3 资料的精度与应用 94
参考文献 94
第九章 卫星监测冰雪盖 96
9.1 卫星监测海冰 96
9.1.1 海冰的气候与非气候影响 96
9.1.2 卫星监测海冰的原理和方法 98
9.2 海冰资料的应用 99
9.3 卫星监测雪盖 100
9.3.1 雪盖的气候与非气候影响 100
9.3.2 卫星监测雪盖的原理和方法 100
9.4 雪盖资料的应用 102
9.4.1 各种雪盖图的应用 102
9.4.2 雪盖与印度季风降水的关系 104
参考文献 105
第十章 卫星观测的辐射气候学 107
10.1 卫星观测地气系统辐射收支的意义及其发展历史 107
10.1.1 辐射收支的意义 107
10.1.2 观测地气系统辐射收支的理想平台 107
10.1.3 卫星观测辐射收支的发展历史 107
10.2 卫星观测的地气系统辐射收支 108
10.2.1 全球平均的地气系统辐射收支 108
10.2.2 入射太阳辐射 109
10.2.3 行星反射率 110
10.2.4 全球辐射收支的年循环 110
10.2.5 辐射收支的纬向时间变化 112
10.3 云的反馈作用 113
10.3.1 云在辐射收支中的作用 113
10.3.2 卫星观测的云的反馈 113
10.4 辐射收支年循环的气候学——区域气候学 115
10.4.1 世界区域气候 115
10.4.2 中国区域气候 116
10.4.3 青藏高原的区域气候 118
参考文献 119
第十一章 卫星观测的热带大气环流系统 121
11.1 OLR反映的海气信息 121
11.1.1 大气中的云量 121
11.1.2 热带地区的对流强度 121
11.1.3 大气的垂直运动和散度风 121
11.1.4 大气中对流凝结所释放的潜热量 121
11.1.5 热带洋面及季风大陆上的雨量 122
11.1.6 海表温度及海气相互作用的信息 122
11.2 HIRS-Tb12反映的热带大气信息 122
11.2.1 热带大气的干湿程度 122
11.2.2 热带大气的下沉运动强度 122
11.3 用卫星观测的OLR及HIRS-Tb12表征ITCZ及热带下沉区 124
11.3.1 用OLR表征ITCZ 124
11.3.2 用HIRS-Tb12表征热带下沉区 124
11.4 全球ITCZ的气候学特征 124
11.4.1 全球ITCZ的空间分布 124
11.4.2 全球ITCZ的季节变化 125
11.5 全球热带下沉区的气候学特征 127
11.5.1 全球热带下沉区的空间分布 127
11.5.2 全球热带下沉区的季节变化 127
参考文献 128
第十二章 卫星反演的热带散度风及大气低频振荡 130
12.1 OLR计算热带速度势场及散度风场的方法 130
12.2 卫星观测的全球热带200hPa速度势及散度风的气候学特征 131
12.3 OLR提取大气低频振荡信息的方法 132
12.3.1 谐波分析法 132
12.3.2 带通滤波法 133
12.3.3 距平法 133
12.4 卫星观测的热带大气低频振荡的源地 133
12.5 卫星观测的热带大气低频振荡的传播 134
12.5.1 低频振荡的纬向传播特征 134
12.5.2 低频振荡的经向传播特征 135
12.6 卫星观测的热带大气低频振荡的应用 135
12.6.1 西太平洋台风群生成的中期预报 135
12.6.2 长江中下游春季低温阴雨的预报 135
参考文献 137
第十三章 卫星观测在气候变化研究中的应用 138
13.1 卫星对ENSO的监测 138
13.1.1 洋面温度 138
13.1.2 OLR标准化距平指数 138
13.1.3 对流涛动指数 138
13.1.4 中西太平洋Tbb的月距平差 139
13.1.5 用OLR反演赤道纬向垂直环流 139
13.2 亚洲季风建立的气候学特征 140
13.2.1 OLR观测的亚洲季风建立的气候学特征 140
13.2.2 HIRS-Tb12观测的亚洲季风建立的气候学特征 142
13.2.3 OLR观测的青藏高原季风建立的气候学特征 142
13.3 亚洲季风异常的特征 144
13.3.1 南海季风异常的特征 144
13.3.2 印度季风异常的特征 145
13.4 东北夏季气温异常的特征 146
13.4.1 冰雪盖观测的特征 146
13.4.2 OLR观测的特征 147
13.4.3 HIRS-Tb12观测的特征 148
13.4.4 辐射收支观测的特征 148
13.4.5 多通道观测的东北夏季气温异常的影响链 148
13.5 中国东部夏季降水异常的特征 149
13.5.1 长江流域旱涝特征 149
13.5.2 华北旱涝特征 150
13.5.3 东北旱涝特征 150
13.5.4 华南前汛期旱涝特征 152
13.6 西太平洋台风异常的特征 152
13.6.1 影响西太平洋台风异常的特征 152
13.6.2 影响华东的西太平洋台风异常的特征 152
13.6.3 影响华南的西太平洋台风异常的特征 153
参考文献 153
第十四章 卫星对自然灾害的监测及其在农业上的应用 155
14.1 卫星对干旱的监测 155
14.1.1 干旱的气象学标准 155
14.1.2 干旱的卫星监测 155
14.1.3 卫星对干旱监测的应用 157
14.2 卫星对洪涝的监测 157
14.2.1 卫星对洪涝监测的原理 157
14.2.2 卫星对洪涝监测的方法 158
14.2.3 卫星对洪涝监测的应用 161
14.3 卫星对沙尘暴的监测 162
14.3.1 卫星对沙尘暴的监测原理 162
14.3.2 卫星对沙尘暴的监测方法 163
14.3.3 卫星对沙尘暴监测的应用 165
14.4 卫星对森林火灾及火山爆发的监测 165
14.4.1 卫星对森林火灾及火山爆发监测的原理 165
14.4.2 卫星对森林火灾及火山爆发监测的技术方法 167
14.4.3 卫星对森林火灾及火山爆发监测的应用 168
14.5 卫星对强地震的监测 169
14.5.1 卫星对强地震监测的理论探索 169
14.5.2 卫星对强地震监测的方法 171
14.5.3 卫星对强地震监测的应用 171
14.6 卫星对海洋污染的监测 172
14.6.1 卫星对海洋污染的监测原理 172
14.6.2 卫星对海洋污染监测的方法 173
14.6.3 卫星对海洋污染监测的应用 173
14.7 卫星遥感在农业上的应用 174
14.7.1 卫星遥感在农业上应用的概述及理论基础 174
14.7.2 卫星农作物的遥感估产 175
14.7.3 卫星遥感在农业上的应用 175
参考文献 176