全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理 [Theory of Atmospheric Radiative Transfer] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 溫迪施，楊平 著，李正強，李莉，許華 等 譯

圖書標籤:

• 大氣輻射
• 輻射傳輸
• 地球係統科學
• 大氣科學
• 氣候變化
• 遙感
• 大氣物理
• 環境科學
• 物理學
• 光學

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040395273

版次：1

商品編碼：11496601

包裝：平裝

叢書名： 全球變化與地球係統科學係列

外文名稱：Theory of Atmospheric Radiative Transfer

開本：16開

齣版時間：2014-06-01

用紙：膠版紙

頁數：300

字數：38000

內容簡介

　　大氣輻射傳輸是大氣輻射和遙感領域的核心基礎課程，《全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理》基於作者溫迪施、楊平在德國和美國多年講授這門課程的經驗和相關科研成果積纍，旨在全麵而簡明地介紹大氣輻射傳輸的公式，尤其是說明與大氣中電磁輻射的單次散射、多次散射、吸收和發射相關的整個物理過程。
　　全書共分9章：第1章主要介紹大氣輻射收支概況；第2章給齣瞭《全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理》使用的物理量綱、符號、規則和約定，並簡要迴顧瞭相關數學知識；第3章介紹電磁輻射的基本概念和基本定律；第4章主要討論電磁輻射與單粒子的相互作用；第5章進一步介紹瞭體散射、吸收和消光特性，即電磁輻射與粒子群的相互作用；第6章主要講述電磁輻射傳輸方程，包括動態和靜態、三維和一維輻射傳輸方程的推導；第7章討論瞭輻射傳輸方程的幾種常見數值和近似解法；第8章主要討論大氣分子的吸收與發射：第9章講述地球輻射的傳輸。
　　《全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理》可作為大氣輻射和遙感相關專業高年級本科生和研究生的專業基礎課教學用書，也可作為大氣輻射、遙感應用、地球物理、地球化學、天文學、環境科學和光譜學等領域科研人員的參考書。

目錄

第1章 引言
1.1 大氣輻射簡介
1.2 大氣輻射收支概略圖
1.3 無雲大氣中的太陽和地球熱紅外光譜
1.4 溫室效應
1.5 與天基觀測的關聯

第2章 符號和數學知識迴顧
2.1 物理量綱及前綴
2.2 一些規則和約定
2.3 嚮量代數簡介
2.3.1 主要嚮量運算
2.3.2 使用下標記號
2.4 狄拉剋δ函數
2.5 幾何學
2.5.1 方嚮
2.5.2 立體角
2.5.3 兩個方嚮的夾角
2.6 正交函數
2.6.1 勒讓德多項式
2.6.2 勒讓德函數
2.7 求積公式
習題

第3章 基本原理
3.1 電磁輻射
3.1.1 麥剋斯韋方程組及其平麵波解
3.1.2 波長、頻率、波數、色散關係和相速度
3.1.3 相乾、非相乾和偏振
3.1.4 波粒二象性
3.1.5 大氣的電磁輻射光譜
3.2 基本輻射量
3.2.1 輻射通量、輻射通量密度和輻亮度
3.2.2 輻射能量密度和輻亮度
3.2.3 輻照度、輻齣度、齣射度和光化輻射
3.2.4 上行、下行和淨光化通量密度與輻亮度的關係
3.2.5 各嚮同性輻射場
3.2.6 反射率、吸收率和透射率
3.3 黑體和灰體輻射：基本定律
3.3.1 普朗剋定律
3.3.2 維恩位移定律
3.3.3 斯特藩-玻爾茲曼定律
3.3.4 瑞利-金斯近似和維恩近似
3.3.5 發射率和基爾霍夫定律
習題

第4章 電磁輻射與單粒子的相互作用
4.1 概述
4.2 復摺射指數
4.3 電場矢量分解
4.4 復振幅散射矩陣
4.5 斯托剋斯矢量
4.6 偏振度
4.7 穆勒矩陣
4.8 單粒子光學特性
4.8.1 光學參數
4.8.2 光學定理
4.9 球形粒子的洛倫茨米理論
4.9.1 假設和目的
4.9.2 效率因子
4.9.3 單次散射消光比
4.9.4 復振幅散射矩陣元素
4.9.5 穆勒矩陣元素
4.9.6 偏振
4.9.7 非偏振入射輻射的相函數
4.9.8 不對稱因子
4.10 瑞利散射和振蕩電偶極子
4.10.1 復振幅散射矩陣和穆勒矩陣
4.10.2 偏振度
4.10.3 非偏振入射輻射的瑞利相函數
4.10.4 散射截麵和效率因子
4.10.5 消光和吸收截麵及效率因子
4.10.6 瑞利散射作為洛倫茨-米理論的近似
4.10.7 大氣中的瑞利散射
4.11 非球形粒子散射
4.11.1 解析法
4.11.2 穆勒矩陣
4.11.3 相函數
4.11.4 光學特性
4.12 大粒子散射的幾何光學方法
4.12.1 在平麵界麵上反射和透射引起的方嚮改變：斯涅耳定律
4.12.2 n2定律
4.12.3 反射和透射的菲涅耳公式
4.12.4 平麵界麵透射的輻射能量變化
4.12.5 平麵界麵反射的輻射能量變化
4.12.6 射綫追蹤技術
4.12.7 衍射
4.13 虹和暈
習題

第5章 體光學特性
5.1 粒子尺度分布
5.1.1 解析描章
5.1.2 體微物理參數
5.1.3 參數化
5.2 體散射、吸收和消光
習題

第6章 輻射傳輸方程
6.1 光學厚度
6.2 朗伯-布格定律
6.2.1 微分形式和指數形式
6.2.2 在直射太陽輻照度中的應用
6.3 輻射傳輸方程的一般形式
6.3.1 光譜光子密度函數
6.3.2 散射介質中的輻射傳輸方程
6.3.3 光子收支方程
6.3.4 總輻亮度的動態和靜態三維輻射傳輸方程
6.3.5 漫射輻亮度的三維靜態輻射傳輸方程
6.4 水平均勻大氣的一維輻射傳輸方程
6.4.1 獨立變量
6.4.2 漫射輻亮度的一維輻射傳輸方程標準形式
6.4.3 下行漫射輻亮度
6.4.4 上行輻亮度
習題

第7章 輻射傳輸方程的數值和近似解法
7.1 勒讓德展開和傅裏葉展開
7.1.1 相函數的勒讓德多項式展開
7.1.2 相函數截斷和相似性原理
7.1.3 大氣的角坐標係
7.1.4 Delta-M和Delta-Fit方法
7.1.5 漫射輻亮度和輻照度的傅裏葉展開
7.2 漫射輻亮度的傅裏葉係數方程
7.2.1 非吸收大氣中的淨輻射通量密度
7.3 逐次散射法
7.4 纍加-倍加法
7.4.1 基本原理
7.4.2 輻亮度的一般形式
7.4.3 通量密度計算中的應用
7.5 離散縱標法
7.6 球諧函數法
7.7 濛特卡羅方法
7.7.1 基本原理
7.7.2 後嚮（反嚮）濛特卡羅方法
7.8 二流近似
7.8.1 經典錶述
7.8.2 基於輻射傳輸方程的二流近似
習題

第8章 大氣分子的吸收與發射
8.1 光子與氣體分子的相互作用
8.1.1 分子能量形式
8.1.2 光子的吸收與發射
8.1.3 量子化的能量和頻率
8.1.4 熱平衡下的能級概率
8.2 能級躍遷的例子
8.2.1 氣體分子的結構
8.2.2 分子轉動能
8.2.3 分子振動能
8.3 單原子分子譜綫
8.3.1 分子的電子軌道能
8.3.2 氫原子譜綫
8.4 分子吸收和發射譜綫
8.4.1 分子轉動光譜
8.4.2 分子的電子軌道能和轉動能比較
8.4.3 雙原子分子的振動光譜
8.4.4 分子振一轉光譜
8.5 大氣氣體光譜舉例
8.5.1 三種常見光譜
8.5.2 紅外譜區的組閤振-轉躍遷
8.5.3 近紅外到可見光區光譜
8.5.4 可見光到紫外光區光譜——電子軌道躍遷
8.6 吸收和發射綫型的近似
8.6.1 吸收譜綫的洛倫茲綫型——碰撞增寬
8.6.2 熱多普勒綫型
8.6.3 沃伊特綫型——碰撞和多普勒效應混閤增寬
8.7 光譜透射率和吸收率
8.7.1 弱綫近似和強綫近似
8.7.2 逐綫法
8.7.3 帶模式
8.7.4 非均勻大氣路徑的近似調整
8.7.5 南分布法
8.7.6 相關南分布法
8.7.7 相關七分布法在衛星遙感中的應用
習題

第9章 地球輻射的傳輸
9.1 下行光譜輻射
9.1.1 下行漫射輻亮度
9.1.2 下行漫射輻照度
9.2 上行光譜輻射
9.2.1 上行漫射輻亮度
9.2.2 上行漫射輻照度
9.3 模擬光譜示例
9.3.1 下行和上行輻亮度
9.3.2 捲雲對地球光譜輻照度的影響
9.4 寬帶地球輻射傳輸
9.4.1 捲雲對輻照度的影響
9.4.2 輻射緻冷與輻射加熱
習題

附錄A 縮寫、符號和常數
A.1 縮寫詞
A.2 下標和上標
A.3 希臘字符
A.4 拉丁字符
A.5 物理常數
A.6 數學常數
參考文獻
索引

全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理 [Theory of Atmospheric Radiative Transfer] 簡介 本書是“全球變化與地球係統科學係列”中的重要一捲，專注於係統闡述大氣輻射傳輸這一地球係統科學的核心基礎理論。本書旨在為讀者，特彆是地球科學、大氣科學、遙感科學以及相關工程領域的專業人士和高年級學生，提供一個全麵、深入且嚴謹的輻射傳輸理論框架。 核心內容概述 本書係統地構建瞭描述太陽輻射和地球自身發射（或反射）的輻射能量如何在地球大氣中傳播、吸收、散射和發射的數學模型與物理機製。全書內容緊密圍繞輻射傳輸方程（Radiative Transfer Equation, RTE）的建立、求解及其在實際大氣環境中的應用展開。 第一部分：輻射傳輸的基礎物理與數學框架 本書開篇即為讀者打下堅實的理論基礎。首先，係統迴顧瞭電磁波輻射的基本概念，包括輻射強度、輻亮度、輻照度、輻射量等核心物理量及其在不同坐標係下的錶示方法。重點闡述瞭輻射傳輸方程的物理意義，即能量如何在空間中沿著光綫路徑的變化規律。 隨後，本書詳細推導瞭經典的輻射傳輸方程。這一推導過程不僅展示瞭大氣中輻射能量的增益（源項，主要來自輻射發射）和損失（損耗項，主要來自吸收與散射），還細緻區分瞭直接輻射、散射輻射和被吸收輻射的貢獻。讀者將學習如何將復雜的、具有方嚮性的輻射傳輸問題轉化為可以求解的積分微分方程。 第二部分：大氣輻射過程的微觀基礎——吸收與散射 輻射傳輸的精髓在於對大氣中介質與電磁波相互作用的精確描述。本書用瞭大量篇幅深入探討瞭大氣吸收和散射的微觀機製。 大氣吸收： 詳細分析瞭大氣中主要吸收氣體——水汽、二氧化碳、臭氧等——的吸收光譜特性。內容涵蓋瞭分子吸收的量子力學基礎，包括能級躍遷的概念。特彆關注瞭吸收帶的強度、半高寬和中心頻率的精確計算方法，並引入瞭諸如HITRAN等標準數據庫的概念及其在輻射計算中的應用。對於連續吸收，如水汽的“水帶”吸收，也進行瞭深入探討。 大氣散射： 散射是影響大氣輻射傳輸最關鍵的過程之一。本書將散射分為兩大類進行解析： 1. 分子散射（瑞利散射）： 詳細分析瞭氣體分子對電磁波的散射，闡述瞭散射截麵與波長的關係（$lambda^{-4}$ 律），這是解釋天空背景藍色的關鍵。 2. 氣溶膠散射（米氏散射及其他）： 氣溶膠是大氣中復雜多變的散射中心。本書詳細介紹瞭米氏散射理論，解釋瞭不同粒徑和摺射率的氣溶膠粒子對輻射傳輸的影響。對於更復雜或混閤粒子體係，則引入瞭離散坐標法（Discrete Ordinate Method, DOM）等數值計算方法的理論基礎。 第三部分：輻射傳輸方程的求解與近似方法 理論上，完整的輻射傳輸方程是一個復雜的積分微分方程，在真實大氣中通常無法解析求解。因此，本書重點介紹瞭多種高效的數值求解方法和必要的理論近似。 解析解與近似方法： 討論瞭在特定簡化條件下（如均勻介質、隻考慮一次散射等）的解析解，但更側重於實際應用中的有效方法。 數值方法： 詳細介紹瞭求解RTE的主流數值方法。這包括： 離散坐標法（DOM）： 闡述瞭如何將RTE在角度空間離散化，並與吸收/散射項耦閤，是目前高精度輻射模型的核心方法之一。 疊加法（Adding Method）和分解法（Doubling Method）： 重點介紹這兩種高效的、用於求解具有水平層結構大氣（如標準大氣）輻射問題的算法，特彆適用於計算地錶/雲層邊界處的輻射通量。 第四部分：輻射傳輸在地球係統中的應用 本書的最後部分將理論模型與實際應用相結閤，展示輻射傳輸理論如何服務於全球變化科學與遙感技術。 輻射平衡計算： 闡述瞭如何利用已建立的傳輸模型計算大氣頂部的淨短波輻射通量和大氣層內、地錶的淨長波輻射通量，從而構建地球係統的能量平衡框架。 遙感反演的基礎： 深入探討瞭輻射傳輸模型在遙感中的作用。從遙感傳感器的視角，分析瞭不同觀測幾何（ nadir, limb, zenith）下輻射信號的特點。這包括如何利用輻射模型將觀測到的上行輻射亮度反演到地錶或大氣中的物理量（如溫度、水汽含量、氣溶膠光學厚度等）。 復雜介質的處理： 針對雲、雪、冰等復雜散射體的處理，介紹瞭相函數（Phase Function）的概念及其對散射特性的影響，以及在輻射計算中如何處理這些強散射體。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，理論推導詳實，既保留瞭輻射傳輸理論的嚴密性，又充分考慮瞭其在現代地球科學研究與技術應用中的實踐性。通過對吸收、散射、傳輸方程的精細刻畫，讀者將能夠建立起對地球大氣能量收支動態過程的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期從事遙感應用的工程師，我對於能夠精確模擬和理解大氣輻射傳輸過程的書籍一直抱有極高的熱情。在實際工作中，我們常常需要處理衛星遙感數據，而這些數據在到達傳感器之前，都會經曆一個復雜的大氣傳輸過程，其中輻射傳輸扮演著至關重要的角色。如果大氣輻射傳輸模型不夠精確，那麼我們從遙感數據中獲取的地錶信息就會存在較大的偏差，影響到植被監測、地錶溫度反演、水文分析等一係列應用。我希望這本書能夠提供最新的研究進展和實用的算法，例如，針對不同類型雲的輻射傳輸參數化方案，或者在高分辨率大氣模型中如何更有效地處理輻射傳輸計算。我特彆關注書中是否會涉及如何利用先進的計算方法，如濛特卡洛模擬或離散縱標法，來解決復雜的輻射傳輸方程。如果這本書能夠提供豐富的案例研究，展示這些原理如何在實際的遙感應用中得到體現，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對基礎物理學充滿好奇的學生，而大氣輻射傳輸這個領域，對我來說既陌生又迷人。書名《全球變化與地球係統科學係列》中的“全球變化”幾個字，就足以引起我對於地球未來命運的思考，而“大氣輻射傳輸原理”則像一把鑰匙，能夠解鎖我對這些變化的深層理解。我設想這本書會從最基本的電磁輻射理論講起，逐步深入到大氣成分對輻射的影響，以及能量如何在地球-大氣係統中進行交換。我希望它能夠用一種相對易懂的方式，解釋黑體輻射、吸收、散射、發射等基本概念，並清晰地展示這些概念如何在大氣中體現齣來。比如，為什麼天空是藍色的？日齣日落時天空的顔色為何不同？這些看似尋常的自然現象，背後都蘊含著深刻的輻射傳輸原理。我希望這本書能夠激發我對天體物理和大氣科學的興趣，為我未來選擇專業方嚮提供一些啓示。

評分☆☆☆☆☆

作為一位對可持續發展和氣候建模領域充滿熱情的科研人員，我一直緻力於尋找能夠為我的研究提供堅實理論支撐的書籍。大氣輻射傳輸是氣候模型中不可或缺的核心模塊之一，它直接決定瞭模型對地錶能量收支的計算精度，進而影響到對未來氣候變化的預測。我非常關注書中是否會提供關於長波輻射和短波輻射傳輸過程的詳細描述，以及如何將這些物理過程有效地融入到數值模型中。例如，書中是否會介紹氣溶膠和雲的輻射效應的最新進展，以及這些不確定性因素如何影響氣候模擬的精度？我期待這本書能夠涵蓋最新的輻射傳輸算法和參數化方案，例如，與多相氣溶膠、非球形粒子或復雜雲微物理過程相關的輻射傳輸處理。如果書中還能提供關於輻射傳輸模型驗證和評估的討論，那就更具價值瞭，能夠幫助我更好地理解不同模型的優劣。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對自然科學充滿濃厚興趣的業餘愛好者，平日裏喜歡通過閱讀來拓展自己的知識邊界。這本書的題目，大氣輻射傳輸，聽起來就充滿瞭科學的魅力。我常常在想，為什麼不同季節的陽光強度會有如此大的差異？為什麼白天熱晚上涼？這些變化都與太陽輻射以及大氣對它的處理方式息息相關。我希望這本書能夠用生動形象的比喻和清晰的圖示，來解釋這些復雜的物理過程。例如，書中是否會介紹一些關於輻射能量的“旅行”的故事，從太陽齣發，經過真空，穿過大氣，最終抵達地麵，在這個過程中，它經曆瞭怎樣的“遭遇”？我期待它能夠幫助我理解，諸如溫室效應這樣的概念，到底是如何形成的，以及它對我們地球的氣候又會産生怎樣的長遠影響。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個深入探索地球能量秘密的絕佳機會。

評分☆☆☆☆☆

這本《全球變化與地球係統科學係列：大氣輻射傳輸原理》的封麵設計就透著一股嚴謹而深邃的氣息，深藍色的背景仿佛是浩瀚的宇宙，點綴著幾縷抽象的能量軌跡，讓人在翻開書頁之前，就對其內容充滿瞭好奇與期待。我一直對氣候變化以及地球如何維持能量平衡這個問題很感興趣，而大氣輻射傳輸無疑是理解這一切的關鍵。想象一下，太陽的光芒穿越大氣層，一部分被散射，一部分被吸收，又有一部分抵達地錶，這一切的能量交換過程，構成瞭我們賴以生存的環境。我希望這本書能夠為我揭示這些現象背後的科學原理，例如，不同波長的輻射在穿過大氣時，是如何與水汽、二氧化碳、臭氧等氣體發生相互作用的？雲層對輻射的反射和吸收又會産生怎樣的影響？這本書的齣版，對於我這樣的跨學科研究者來說，無疑是一次寶貴的學習機會，能夠幫助我更深入地理解地球係統的運作機製，進而為解決全球性環境問題提供更堅實的理論基礎。我非常期待它能夠提供清晰的數學模型和嚴謹的推導過程，讓我能夠真正掌握這門學科的核心知識。

評分☆☆☆☆☆

正版圖書，質量不錯。

評分☆☆☆☆☆

包裝完好，書本比較新，翻瞭一下還不錯。

評分☆☆☆☆☆

與介紹內容一緻，送貨快，非常滿意。

評分☆☆☆☆☆

正版圖書，質量不錯。

評分☆☆☆☆☆

我隻能用平平常常的思想感情去瞭解他們，用平平常常的方法錶現他們。這結果就是淡。平淡是心靈的單純與寜靜。

評分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好好

評分☆☆☆☆☆

看瞭下挺好的，入門讀物

評分☆☆☆☆☆

好評！

評分☆☆☆☆☆

不錯