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