《大气遥感》PPT课件

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1、大气遥感王永前wangyongq246@gmail.com资源与环境学院1主要参考书目：《大气辐射导论》第2版，[美]K.N.Liou（廖国男）著，气象出版社，2004年《大气辐射导论》第1版，[美]K.N.Liou著，气象出版社，1985年《大气辐射学》，刘长盛刘文保著，南大出版，1990《大气辐射学讲义》石广玉编，中国科学院研究生院讲义，北京，2001。《大气辐射传输实用算法》吴北婴，气象出版社，19982考核方式：1、平时成绩30%：课堂出勤、作业、实验2、期末考试70%（闭卷）3什么是遥感?遥感：是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测，分析和研究地球资源与环境，揭示地球表面各

2、要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术。4大气遥感学科定义：大气遥感remotesensingofatmosphereatmosphericremotesensing仪器不直接同某处大气接触，在一定距离以外测定某处大气的成分、运动状态和气象要素值的探测方法和技术。气象雷达和气象卫星等都属于大气遥感的范畴。大气遥感不单单研究大气的物理化学等特征，还包括地表特性的相关内容。51.大气辐射学研究辐射能在地球-大气系统内传输和转换的规律及其应用，属大气物理学的一个分支。大气辐射学是大气遥感、天气学、气候学、动力气象学、应用气象学、大气化学等学科的理论基础之一。2.地球－大气系统的辐射差额是

3、天气变化和气候形成及其演变的基本因素，可以说辐射过程与动力过程的作用共同决定了地球的气候环境。大气辐射6学科体系7学习、研究的意义辐射是地气系统与宇宙空间能量交换的唯一方式数值天气预报中需要定量化考察大气辐射过程辐射传输规律是大气遥感的理论基础气候问题——辐射强迫近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。8基尔霍夫GustavRobertKirchhoff(1824-1887)德国物理学家1859：Kirchhoff’sLaw基尔霍夫定律：简史—现代大气辐射学的理论基础在给定温度下，对于给定波长，所有物体的

4、比辐射率与吸收率的比值相同9斯特藩JosephStefan(1835-1893)奥地利物理学家、诗人1884：Stefan-Boltzmannlaw实验推导简史—现代大气辐射学的理论基础任一物体辐射能量的大小是物体表面温度的函数。黑体的总出射度与温度的定量关系为：波尔兹曼LudwigBoltzmann(1844-1906)奥地利物理学家1884：Stefan-Boltzmannlaw（理论推导）10简史—现代大气辐射学的理论基础维恩WilhelmWien(1864-1928)德国物理学家1893：Wien’sDisplacementLaw定义blackbody维恩位移定律：维恩位移定律描述

5、了物体辐射的峰值波长与温度的定量关系，表示为：11简史—现代大气辐射学的理论基础普朗克MaxPlanck(1858-1947)德国物理学家1901：Planck’sLaw普朗克定律：12简史—现代大气辐射学的理论基础LordRayleigh英国物理学家1871：RayleighScattering瑞利散射：尺度远小于入射光波长的粒子所产生的散射现象。分子散射强度与入射光的波长四次方成反比,且各方向的散射光强度是不一样的。13简史—现代大气辐射学的理论基础GustavMie(1868-1957)德国物理学家1908：Mietheory米散射理论粒子尺度接近或大于入射光波长的粒子散射现象。其散

6、射光强在各方向是不对称的，顺入射方向上的前向散射最强。粒子愈大，前向散射愈强。14引言大气辐射学主要研究内容：一、地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律，包括1、太阳的辐射(97%E在0.3～3μm波段内，m=0.5μm附近)；2、地-气系统辐射(绝大部分E在4～80μm波段内，m=10μm附近)；3、不同地表、状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。15二、大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。辐射传输方程：是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程，在地球大气系统条件下，求解非常复杂。只能在一些假定下求得解析解，因

7、此辐射传输方程的求解，一直是大气辐射学研究的重要内容。三、对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容，它是从地-气系统辐射收支的角度，来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。16相关内容：许多复杂的物理动力气候学问题中，涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况，大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响，以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。17近年来的主要研究发展大气