小粒子電磁散射與沙塵暴微波遙感

第1章 緒論1
1.1 沙塵暴對電磁波的衰減影響3
1.2 外加強電場對介質光學性質的影響6
1.3 等效介質理論7
1.4 本書主要內(nèi)容8
參考文獻9
第2章 不同媒質中的電磁場和電磁波方程17
2.1 均勻各向同性媒質中的電磁場與電磁波18
2.1.1 Maxwell方程組及其場的邊界條件18
2.1.2 均勻各向同性線性媒質中的電磁波動方程20
2.2 均勻、線性各向異性媒質中的電磁波動方程22
2.3 不同媒質中的靜電場方程及其邊界條件23
2.3.1 線性各向同性媒質中的靜電場23
2.3.2 電各向異性介質中的靜電場24
2.3.3 靜電學求解中的邊界條件25
2.4 平面分層介質中的電磁波傳播25
2.4.1 基本方程25
2.4.2 在沙塵暴濃度測量方面的應用26
參考文獻29

第3章 圓球顆粒的Mie散射31
3.1 不帶電圓球顆粒的Mie散射理論32
3.1.1 均質各向同性圓球顆粒散射的Mie解32
3.1.2 均質各向同性核殼球體顆粒散射的Mie解38
3.2 帶電均質、各向同性圓球顆粒散射的Mie解40
3.3 帶電分層各向同性圓球顆粒散射的Mie解45
3.3.1 帶電同心核殼顆粒的電磁散射45
3.3.2 帶電同心多層球體顆粒的電磁散射52
3.3.3 帶電偏心多層球體顆粒的電磁散射60
3.4 各向同性顆粒散射的T矩陣解62
3.5 各向異性球體顆粒散射的T矩陣解67
3.6 顆粒系統(tǒng)的多次散射研究71
3.6.1 Twersky理論的多次散射過程71
3.6.2 基于T矩陣的多次散射理論73
3.6.3 基于輻射傳輸理論的多次散射過程計算82
3.7 總結83
參考文獻84
第4章 小粒子電磁散射求解的Rayleigh近似87
4.1 經(jīng)典小球顆粒散射的Rayleigh近似87
4.2 帶電均質、各向同性圓球顆粒的Rayleigh近似89
4.3 帶電均質、各向異性圓球顆粒的Rayleigh近似93
4.4 非均勻帶電圓球顆粒的電磁散射105
4.5 帶電均質、各向同性弱導體顆粒的電磁散射108
4.6 外加強電場條件下帶電圓球顆粒的電磁散射108
4.6.1 極化電荷的影響108
4.6.2 電光效應的影響122
4.7 總結124
參考文獻125

第5章 非均質粒子的等效介質理論127
5.1 不帶電多層圓球粒子的等效介電常數(shù)128
5.1.1 涂覆球體顆粒128
5.1.2 多層結構的核殼粒子131
5.1.3 模型的有效性及其適用范圍133
5.2 各向異性涂層顆粒的等效介電常數(shù)134
5.3 帶電多層球體的等效介電常數(shù)138
5.3.1 帶電各向同性分層球體138
5.3.2 局部帶電含各向異性涂層顆粒142
5.4 勻強電場中弱導體顆粒的等效介電常數(shù)143
5.4.1 弱導體球狀顆粒144
5.4.2 界面帶電的弱導體球殼顆粒145
5.5 夾雜顆粒介質層的等效介電常數(shù)146
5.6 橢球等效球體的介電常數(shù)張量147
5.7 分層顆粒的等效磁導率149
5.8 總結150
參考文獻151
第6章 沙塵暴對電磁波的衰減153
6.1 沙塵顆粒的成分153
6.2 濕沙等介質的介電常數(shù)154
6.2.1 純水的介電常數(shù)154
6.2.2 鹽水的介電常數(shù)155
6.2.3 濕沙的介電常數(shù)155
6.3 沙塵暴中沙粒的粒徑分布函數(shù)156
6.4 考慮環(huán)境電場及沙粒表面帶電時沙塵暴對電磁波的衰減159
6.5 沙塵暴的雷達反射率及其應用163
6.6 沙塵暴中微波的探測距離170
參考文獻174

第7章 基于風廓線雷達的沙塵暴探測分析與應用177
7.1 沙塵暴監(jiān)測方法概述177
7.2 風廓線雷達探測原理179
7.2.1 基本探測原理179
7.2.2 信號處理180
7.2.3 數(shù)據(jù)處理181
7.2.4 風廓線雷達的探測特點183
7.2.5 風廓線雷達與多普勒天氣雷達、激光雷達的區(qū)別183
7.3 風廓線雷達探測沙塵暴外場試驗184
7.3.1 設備及主要技術參數(shù)184
7.3.2 風廓線雷達探測沙塵暴外場試驗實例185
7.4 風廓線雷達探測沙塵暴的基本特征186
7.4.1 風廓線在沙塵暴天氣分析中的應用187
7.4.2 反射率因子特征190
7.5 基于風廓線雷達的沙塵暴質量濃度定量反演估算193
7.5.1 沙塵譜的反演193
7.5.2 沙塵質量濃度定量估算197
7.5.3 反射率因子Z和沙塵質量濃度M的關系197
7.5.4 實例分析198
7.6 總結203
參考文獻203