小粒子电磁散射与沙尘暴微波遥感

第1章 绪论 1
1.1 沙尘暴对电磁波的衰减影响 3
1.2 外加强电场对介质光学性质的影响 6
1.3 等效介质理论 7
1.4 本书主要内容 8
参考文献 9
第2章 不同媒质中的电磁场和电磁波方程 17
2.1 均匀各向同性媒质中的电磁场与电磁波 18
2.1.1 Maxwell方程组及其场的边界条件 18
2.1.2 均匀各向同性线性媒质中的电磁波动方程 20
2.2 均匀、线性各向异性媒质中的电磁波动方程 22
2.3 不同媒质中的静电场方程及其边界条件 23
2.3.1 线性各向同性媒质中的静电场 23
2.3.2 电各向异性介质中的静电场 24
2.3.3 静电学求解中的边界条件 25
2.4 平面分层介质中的电磁波传播 25
2.4.1 基本方程 25
2.4.2 在沙尘暴浓度测量方面的应用 26
参考文献 29

第3章 圆球颗粒的Mie散射 31
3.1 不带电圆球颗粒的Mie散射理论 32
3.1.1 均质各向同性圆球颗粒散射的Mie解 32
3.1.2 均质各向同性核壳球体颗粒散射的Mie解 38
3.2 带电均质、各向同性圆球颗粒散射的Mie解 40
3.3 带电分层各向同性圆球颗粒散射的Mie解 45
3.3.1 带电同心核壳颗粒的电磁散射 45
3.3.2 带电同心多层球体颗粒的电磁散射 52
3.3.3 带电偏心多层球体颗粒的电磁散射 60
3.4 各向同性颗粒散射的T矩阵解 62
3.5 各向异性球体颗粒散射的T矩阵解 67
3.6 颗粒系统的多次散射研究 71
3.6.1 Twersky理论的多次散射过程 71
3.6.2 基于T矩阵的多次散射理论 73
3.6.3 基于辐射传输理论的多次散射过程计算 82
3.7 总结 83
参考文献 84
第4章 小粒子电磁散射求解的Rayleigh近似 87
4.1 经典小球颗粒散射的Rayleigh近似 87
4.2 带电均质、各向同性圆球颗粒的Rayleigh近似 89
4.3 带电均质、各向异性圆球颗粒的Rayleigh近似 93
4.4 非均匀带电圆球颗粒的电磁散射 105
4.5 带电均质、各向同性弱导体颗粒的电磁散射 108
4.6 外加强电场条件下带电圆球颗粒的电磁散射 108
4.6.1 极化电荷的影响 108
4.6.2 电光效应的影响 122
4.7 总结 124
参考文献 125

第5章 非均质粒子的等效介质理论 127
5.1 不带电多层圆球粒子的等效介电常数 128
5.1.1 涂覆球体颗粒 128
5.1.2 多层结构的核壳粒子 131
5.1.3 模型的有效性及其适用范围 133
5.2 各向异性涂层颗粒的等效介电常数 134
5.3 带电多层球体的等效介电常数 138
5.3.1 带电各向同性分层球体 138
5.3.2 局部带电含各向异性涂层颗粒 142
5.4 匀强电场中弱导体颗粒的等效介电常数 143
5.4.1 弱导体球状颗粒 144
5.4.2 界面带电的弱导体球壳颗粒 145
5.5 夹杂颗粒介质层的等效介电常数 146
5.6 椭球等效球体的介电常数张量 147
5.7 分层颗粒的等效磁导率 149
5.8 总结 150
参考文献 151
第6章 沙尘暴对电磁波的衰减 153
6.1 沙尘颗粒的成分 153
6.2 湿沙等介质的介电常数 154
6.2.1 纯水的介电常数 154
6.2.2 盐水的介电常数 155
6.2.3 湿沙的介电常数 155
6.3 沙尘暴中沙粒的粒径分布函数 156
6.4 考虑环境电场及沙粒表面带电时沙尘暴对电磁波的衰减 159
6.5 沙尘暴的雷达反射率及其应用 163
6.6 沙尘暴中微波的探测距离 170
参考文献 174

第7章 基于风廓线雷达的沙尘暴探测分析与应用 177
7.1 沙尘暴监测方法概述 177
7.2 风廓线雷达探测原理 179
7.2.1 基本探测原理 179
7.2.2 信号处理 180
7.2.3 数据处理 181
7.2.4 风廓线雷达的探测特点 183
7.2.5 风廓线雷达与多普勒天气雷达、激光雷达的区别 183
7.3 风廓线雷达探测沙尘暴外场试验 184
7.3.1 设备及主要技术参数 184
7.3.2 风廓线雷达探测沙尘暴外场试验实例 185
7.4 风廓线雷达探测沙尘暴的基本特征 186
7.4.1 风廓线在沙尘暴天气分析中的应用 187
7.4.2 反射率因子特征 190
7.5 基于风廓线雷达的沙尘暴质量浓度定量反演估算 193
7.5.1 沙尘谱的反演 193
7.5.2 沙尘质量浓度定量估算 197
7.5.3 反射率因子Z和沙尘质量浓度M的关系 197
7.5.4 实例分析 198
7.6 总结 203
参考文献 203