第1章大气遥感.pptVIP

大气遥感;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，1998;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）;什么是遥感?;大气遥感; 1.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。;学科体系;学习、研究的意义;基尔霍夫 Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) 德国物理学家 1859：Kirchhoff’s Law 基尔霍夫定律： ;斯特藩 Joseph Stefan (1835-1893) 奥地利物理学家、诗人 1884：Stefan-Boltzmann law 实验推导;简史—现代大气辐射学的理论基础;简史—现代大气辐射学的理论基础;简史—现代大气辐射学的理论基础;简史—现代大气辐射学的理论基础;引言; 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。 ;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。 ;近年来的主要研究;大气遥感原理简介;方式和手段;利用上述研制的实验设备，建立从大气信号物理特征中提取大气信息的理论和方法，即反演理论，是大气遥感研究的基本任务。 ;大气遥感分两类：;主动遥感 active remote sensing;第一章 大气辐射的基本知识 ;第一节 辐射的基本概念 ;1.1.1电磁波及其特性;Electromagnetic wave;五、电磁波的特性： 1、电磁波是横波 2、在真空中以光速传播 3、电磁波具有波粒二相性： ;1.1.2 辐射的物理本质;辐射产生的原因;在物理学中，直接把辐射作为电磁波 每份能量的辐射称为光子。每个光子的能量 为 为辐射频率，以S－1为单位，h为Planck常数，h＝6.626*10-34JS。在真空中以光速c传播 c＝2.9979*108ms－1 ;频率 与波长 之间的关系： 习惯上常用微米μm(1μm＝10-4cm)来表示太阳辐射的波长；其他的单位，如纳米nm（1nm＝10-7cm＝10-3μm）和埃米?（1?＝10-4μm）也经常使用，特别是用于紫外辐射。 频率单位通常使用GHz，1GHz＝109Hz，因此，1cm相当于30GHz。 波长的倒数称为波数n，表示单位距离内波的数目，常以cm－1为单位，习惯上常用波数n来描述红外辐射特征，它的定义是： 因此，一个光子的能量与辐射的波长成反比，光子的辐射频率和相应的能量与波数成正比。;1.1.3电磁波谱;人眼视网膜敏感区相应的电磁波，称为可见光区。在可见光区还可以分成几个次波段，它们具有不同的颜色：红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 ;电磁波谱; 1.1.4基本辐射量;立体角;立体角;辐射能量 Q;辐射通量 (radiant flux) Φ;辐射通量密度 (irradiance) E、(radiant exitance) M;辐射强度 (radiant intensity) I;分谱辐射通量;分谱？？？;辐射亮度 (radiance) L;小 结;辐射源;在离点光源距离相当大并且在讨论相对比较小的范围中的问题时，可以把由点源发出的辐射当作平行辐射处理。在大气辐射中，我们常把来自太阳的直接辐射看作平行光。 在不考虑吸收散射等因素时，平行光的辐射通量密度应当是常数，即在任何位置上设置一个和辐射传输方向相垂直的平面，通过这平面的辐射通量密度都应当是一个常数。 ;面辐射源：面辐射源的特点是其辐射的方向可以是不同的，它可以向2π立体角中发射辐射能。我们大部分讨论的是水平均一或球面均匀的大气。 ; 第二节 黑体辐射定律 ;1.2.1 吸收率、反射率和透射率 ;黑体;黑