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考試科目代碼：3004

考試科目名稱：大氣遙感與大氣探測

第一部分 課程目標與基本要求

一、課程目標

大氣遙感與大氣探測，主要研究主動式遙感、被動式遙感以及直接用儀器感知等方法來測定或估測地球大氣圈溫、壓、濕、風、云、降水等參數來了解地表和大氣的物理化學屬性的理論和技術方法。

二、基本要求

要求學生掌握有關內容的基本概念、基本理論和基本方法，具有比較熟練地運用儀器、面向應用獨立進行資料處理、分析問題和解決問題的能力，進一步提高獨立發現新的探測事實、構思新的儀器設備的能力。重點是掌握雷達遙感、衛星遙感、大氣探測的基本概念、基本理論和基本方法，并不斷提高自學能力。

第二部分 課程內容與考核目標

第一篇 基礎知識

第1章 質點對電磁波的散射

1了解球形質點的散射理論(Mie理論)，散射場能流密度;理解散射截面、側向散射截面、衰減截面、吸收截面的物理意義;理解Mie理論的Rayleigh近似

2 了解小旋轉橢球體的散射特征，理解小旋轉橢球形狀及其旋轉軸取向對電偶極矩、散射截面、后向散射截面、衰減截面的影響

3 了解大粒子散射計算的常用方法

4 理解混合介質介電常數的計算方法

第2章 大氣、云霧、降水對電磁波的衰減

1 掌握衰減及其表示法

2 理解吸收譜線與吸收系數等基本概念

3 了解CO2、水汽和氧氣對電磁波的吸收特征

4 了解云霧降水(粒子群)對電磁波的衰減特征;了解粒子群滴譜、粒子形狀、旋轉軸取向等對散射、后向散射和衰減的影響

第3章 電磁波在大氣中的折射

1 理解平面分層介質和球面分層介質情況下的Snell定律

2了解分子極化的概念，掌握大氣折射率與大氣參數的關系

3 了解射線追蹤概念及實際意義

第二篇 主動式微波遙感探測

第4章 雷達氣象方程

1 了解雷達天線輻射特征等概念

2 理解單個粒子的雷達氣象方程和云降水的雷達氣象方程

3 掌握雷達反射率因子及其意義，理解與粒子的大小形狀的關系

4 理解雷達資料的衰減訂正意義和方法

6 理解 Z-I關系及在降水定量測量中的應用

第5章 雷達回波的漲落與平均

1了解回波信號強度及其平均值的分布律

2 了解視頻積分器工作原理

3 了解非獨立取樣的均值估計原理

4 平均措施對接收機靈敏度的改善

5 理解自動抑制地物回波的MTI方法

第6章 偏振雷達探測原理

1 了解偏振場描述方法與Stokes參數定義

2 了解散射場特征的Stokes參數表示

3 掌握正交線偏振法測粒子形狀、取向、譜參數的原理

第7章 Doppler雷達探測原理

1 掌握單粒子徑向速度探測的原理

2 掌握粒子群徑向速度和速度譜探測的原理

第8章 晴空雷達探測原理

1 了解湍流介質的散射特征，理解大氣湍流特性探測之雷達波長的選擇考慮：l=l/2

2 了解分層介質的反射特征，理解大氣分層特性探測之雷達波長的選擇考慮：D=(2Rl)1/2

3 掌握晴空風廓線雷達的原理與應用

第三篇被動式微波遙感

第9章 微波輻射測量學

1 了解輻亮度、熱輻射、Kirchhoff定律等基本概念

2 理解天線溫度概念及意義

3 理解微波輻射計工作原理

4 掌握輻射傳輸基礎理論

5 理解無散射大氣的上行、下行輻亮溫的含義

6 了解地表的微波輻射特征

第10章 大氣微波輻射傳輸方程與大氣遙感原理

1 理解輻射亮溫度權重函數的意義

2 了解上行輻射的大氣有效透過率

3 理解大氣溫度遙感原理：地基;星載

4 了解大氣濕度遙感原理：地基;星載

5 掌握大氣水汽總含量及液態水總含量遙感原理

6 了解降水遙感原理

第11章 大氣遙感反演理論與方法

1 了解大氣遙感反演的意義和基本思路

2掌握最小二乘法和物理迭代法(非線性迭代法)，

3理解嶺回歸解法、約束解法、統計控制法等方法

4 了解經驗正交函數展開法、經驗正交回歸法、線性迭代法

5了解聯合探測與反演方法

第12章 被動微波遙感大氣的實踐和應用

1 了解大氣溫度的微波遙感實踐和應用

2 了解大氣中的水汽和云中液態水的微波遙感實踐和應用

3 了解降水的微波遙感實踐和應用

4了解臭氧的微波遙感實踐和應用

第四篇大氣溫壓濕風降水的儀器直接測量

第13章 云能天的估測

掌握云能天常規觀測理論

了解云能天器測的原理和技術

第14章 自動氣象站

掌握自動氣象觀測系統的體系結構

了解各傳感器及其信息處理的原理和技術

第15章 無線電探空

掌握無線電探空系統的體系結構

了解各傳感器及其信息處理的原理和技術

第三部分 有關說明與實施要求

1、考試目標的能力層次的表述

本課程對各考核點的能力要求一般分為三個層次用相關詞語描述：

較低要求——了解;

一般要求——理解、熟悉、會;

較高要求——掌握、應用。

一般來說，對概念、原理、理論知識等，可用“了解”、“理解”、“掌握”等詞表述;對計算方法、應用方面，可用“會”、“應用”、“掌握”等詞。