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內容簡介

　　對流層大氣波導是對流層低層大氣環境中存在的一種特殊電波傳播超摺射現象。《對流層大氣波導》麵嚮實際應用，全麵介紹瞭國內外大氣波導研究與應用狀況，重點分析瞭對流層大氣波導的形成與變化機理、大氣波導的特徵與探測方法、大氣波導的預測與預報方法，以及大氣波導的超視距傳播效應。基於海洋大氣邊界層海一氣耦閤相似性理論，介紹瞭蒸發波導的預測模型；基於大氣動力學研究方法，分析瞭錶麵波導和懸空波導等低空波導的形成機理；基於MM5或wRF數值預報模式，給齣瞭大氣波導的區域模擬和預報方法；基於射綫跟蹤技術和拋物方程數值算法，分析瞭大氣波導超視距傳播特性，同時還介紹瞭對流層大氣波導在雷達和通信等領域中的應用。
　　《對流層大氣波導》可作為高等院校相關專業本科生、研究生的參考書，也可供相關領域的科研人員和工程技術人員參考。

目錄

序
前言
中英文關鍵詞和縮略語對照錶
符號錶

第1章 引言
1.1 大氣波導現象和影響
1.2 國內外發展狀況
1.3 本書主要內容

第2章 大氣與海洋環境
2.1 大氣環境
2.1.1 大氣層組成
2.1.2 大氣能量過程
2.1.3 大氣邊界層
2.2 海洋環境
2.2.1 海洋特徵
2.2.2 海岸帶
2.2.3 海-氣能量交換
2.3 大氣與海洋探測
2.4 無綫電氣象學

第3章 大氣波導特徵與探測
3.1 大氣波導的特徵
3.1.1 大氣波導的概念
3.1.2 大氣波導的分類
3.1.3 大氣波導的主要特點
3.2 大氣波導的探測
3.2.1 氣象探空測量
3.2.2 氣象梯度儀測量
3.2.3 微波摺射率儀測量
3.2.4 雷達雜波反演探測
3.2.5 激光雷達大氣探測
3.2.6 無人機大氣探測

第4章 大氣波導機理與預測
4.1 蒸發波導機理與預測
4.1.1 蒸發波導機理分析
4.1.2 蒸發波導預測模型
4.1.3 蒸發波導遙感預測
4.2 低空波導機理與特性
4.2.1 大氣逆溫的産生
4.2.2 地錶輻射過程
4.2.3 下沉運動和鋒麵作用
4.2.4 海陸風平流過程
4.3 大氣波導時空分布的數值分析
4.3.1 數值分析方法
4.3.2 大氣波導與海洋要素的相關分析
4.3.3 大氣波導的天氣學分析
4.4 典型大氣波導過程
4.4.1 海陸風與大氣波導
4.4.2 颱風與大氣波導
4.4.3 海霧與大氣波導

第5章 大氣波導數值預報
5.1 氣象預報原理和方法
5.2 大氣數值預報基礎
5.2.1 大氣動力-熱力學方程組
5.2.2 初始條件與邊界條件
5.2.3 區域網格嵌套
5.2.4 大氣物理過程
5.3 數值預報係統
5.3.1 MM5及其組成
5.3.2 網格嵌套和邊界條件
5.3.3 降水物理過程和大氣邊界層方案
5.3.4 大氣輻射和地錶過程
5.3.5 WRF數值預報模式
5.4 區域大氣波導預報
5.4.1 大氣波導數值預報方法
5.4.2 數據同化、垂直分辨率和網格格距的影響
5.4.3 大氣波導數值預報驗證

第6章 大氣波導超視距傳播
第7章 總結與展望
附錄1高級摺射效應預測係統(AREPS)簡介
附錄2艦載大氣波導監測與應用係統簡介
參考文獻
彩圖

精彩書摘

　　《對流層大氣波導》：
　　2.3大氣與海洋探測
　　海洋氣象與水文要素的探測是大氣和海洋科學研究的基礎，通過對大氣溫度、濕度、氣壓、風速風嚮、輻射和雲雨、海溫、波高等要素進行係統、連續或特定時段與區域的觀測，為建模和預測預報提供數據和積纍資料。
　　大氣波導的産生和變化與氣象水文參數密切相關，大氣與海洋參數的探測主要有直接探測和遙感（間接）探測兩種類型。直接探測是將傳感器放置在測量位置或區域，利用感應元件與環境變化相互作用的物理或化學原理，直接測量環境參數的值；遙感（間接）探測則是依據聲、光、電信號在大氣和海洋環境中傳播所經曆的信號特性的變化，反演與之相關的大氣和海洋要素值，又可分為主動遙感和被動遙感兩種方式。主動遙感設備具有聲、光、電發射源，利用測量環境對信號産生的吸收、散射、反射或摺射等傳播效應進行反演，被動遙感則是直接來自於測量環境或介質輻射的聲、光、電信號，該信號特性與環境要素直接相關。
　　1）溫度測量
　　溫度是錶示物體冷熱程度的物理量、是物體分子熱運動平均動能的標誌。溫度測量可分為接觸式測溫法和非接觸式（遙感）測溫法。接觸式測溫法的特點是利用處於被測環境中的某些材料熱脹冷縮和電阻變化等物理現象，測溫元件直接與被測對象接觸，兩者之間進行充分的熱交換並達到熱平衡，感溫元件某一物理量的值就代錶被測對象的溫度值，目前氣象上常用的探空儀和地麵溫度記錄儀采用雙金屬片測溫元件。接觸式溫度測量需注意的三個主要方麵：①測溫元件的特性與測量誤差；②動態範圍和遲滯現象；③測氣溫時的太陽輻射防護等。非接觸式測溫法則通過輻射測量和信號反演間接獲得溫度參數。超聲溫度儀根據接收聲信號的變化來反演大氣溫度變化，紅外和微波輻射計則利用遙感技術反演被測物體的溫度。
　　研究海洋大氣波導的産生機理和預測模型，需要對大氣和海錶溫度進行較高精度的測量，其中對於大氣溫度的測量宜采用接觸式直接測量，而對於海錶溫度可采用接觸式直接測量，也可采用較為方便實用的非接觸式紅外遙感測量技術。
　　2）濕度測量
　　濕度錶示空氣中水汽的含量，是構成和反映大氣狀態和大氣現象的基本因素之一。大氣中的水分來源於地錶的蒸發和植被的蒸騰。地錶中的海洋、湖泊、河流、濕地和土壤嚮大氣輸送水分，其中占地球錶麵麵積71%的海洋儲藏著全球96.5%的水量，為大氣提供86%的水汽。大氣的濕度一般由海洋嚮內陸遞減，空氣含水汽的能力隨氣溫的降低而減弱，所以空氣濕度一般由地麵嚮高空遞減。氣溫不變時單位體積空氣能容納的水汽量有一定限度，濕度達到該限度時處於飽和狀態。與濕度相關的物理量如下。
　　（1）混閤比：濕空氣中水汽質量與乾空氣質量之比。
　　（2）比濕：濕空氣中水汽質量與濕空氣質量之比。
　　（3）水汽壓與飽和水汽壓：濕空氣中水汽的分壓為水汽壓，濕空氣處於飽和狀態時的水汽壓為飽和水汽壓，溫度升高時飽和水汽壓隨之升高。
　　（4）絕對濕度：濕空氣中水汽質量與該濕空氣體積之比（單位體積濕空氣中所含水汽的質量）。
　　（5）相對濕度：濕空氣中的實際水汽壓與同溫度下飽和水汽壓的百分比。相對濕度不僅與空氣中的水汽含量有關，而且與氣溫有關，綜閤反映濕空氣的水汽含量狀態距離飽和狀態的程度。
　　用於大氣濕度測量的儀器多種多樣，包括采用不同測量原理的乾濕球濕度錶、電學濕度錶、光學濕度計等。氣象颱站和野外考察經常采用由乾球和濕球兩支溫度錶組成的乾濕球溫度錶，其在低溫（_10℃）時的相對濕度測量誤差為10%。與其他測濕方法相比，目前在低溫條件下最為有效的方法是采用露點儀，它是一種比較精密的測濕儀器。濕度測量最精確的方法是稱重法（又稱為絕對法），對於空氣樣本可稱齣乾燥前後的質量，經常作為實驗室內測濕的標準方法。
　　3）氣壓測量
　　氣壓是大氣壓力的簡稱，錶示單位麵積上從所在地點往上直至大氣上界整個空氣柱的重量。用於氣壓測量的儀器有水銀氣壓錶、空盒氣壓錶、沸點氣壓錶等，氣壓錶按照精度和功能可以分為幾個等級，不同的氣壓錶測量精度差彆較大，精確的測量需要經過儀器誤差訂正。空盒氣壓錶具有便於攜帶、使用方便和容易維護等優點，普遍使用於無綫電氣象探空儀上。大氣壓力一般較為穩定，其隨高度的關係可以采用壓高公式估算。
　　4）風速風嚮測量
　　空氣的運動産生氣流即風。風速是一個三維矢量，可分解為一個垂直速度和兩個水平速度，常規觀測的風速風嚮一般是大氣的水平運動平均風速和以正北為參考、順時針鏇轉的風嚮。我國氣象颱站測量平均風速風嚮的儀器主要有EL型電接風嚮風速計、達因式風嚮風速計，脈動風測量采用熱綫風速儀，其他還有如多普勒雷達、風廓綫雷達、激光雷達和聲雷達等大型設備。
　　目前較先進的超聲風傳感器基於超聲在大氣中傳播速度與風速相關的特性，即根據聲速傳播時間差（順風和逆風）計算風速，探測水平的風速風嚮。超聲風傳感器有三個探頭，探頭之間保持120。的偏離角，超聲波從一個探頭傳送到另一個探頭所需要的時間與風速和超聲通道有關，測量雙嚮傳輸時間計算通道間的風速，其結果不受高度、溫度和濕度的影響。為防止凍雨或凍雪的形成，可在探頭內配置恒溫控製加熱器。超聲測風方法有脈衝時差法、相位差法和聲環法，因具有較大的測量範圍、較高的靈敏度和響應速度，安裝使用方便，具有較廣泛的用途。
　　……

前言/序言

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