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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ITCZ124

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