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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