本书旨在对大气黑碳气溶胶遥感的最新研究进展进行系统的介绍和总结。首先介绍大气辐射传输理论，描述黑碳气溶胶的复杂理化特征和光学散射模型，并探讨黑碳气溶胶在大气辐射传输过程中的敏感性和可标识性。在此基础上，分别介绍基于地基遥感观测和卫星载荷的大气黑碳气溶胶反演模型算法与技术。结合实际科学研究和应用需求，展示区域黑碳气溶胶遥感应用案例，展望未来潜在的发展趋势。
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前言
第1章大气黑碳气溶胶遥感综述1
1.1大气黑碳气溶胶概述1
1.1.1黑碳气溶胶对气候变化的影响2
1.1.2黑碳气溶胶对人体健康的影响2
1.2黑碳气溶胶浓度探测研究进展概述3
1.2.1大气黑碳气溶胶浓度获取方法概述3
1.2.2气溶胶类型识别研究进展4
1.2.3基于地基遥感的黑碳气溶胶浓度反演研究进展5
1.2.4基于卫星遥感的气溶胶吸收特性反演研究进展6
第2章气溶胶光学特性与辐射传输理论8
2.1大气气溶胶光学特性8
2.1.1气溶胶粒子散射特性8
2.1.2气溶胶粒子吸收特性11
2.2大气辐射传输12
2.2.1大气-地表耦合介质中的辐射传输方程12
2.2.2气溶胶多角度偏振散射模拟15
2.3典型大气辐射传输模型18
2.3.1LOWTRAN18
2.3.2MODTRAN18
2.3.36S/6SV19
第3章黑碳气溶胶的微物理模型21
3.1高浓度气溶胶模型21
3.1.1高浓度气溶胶特征聚类21
3.1.2高浓度气溶胶的微观形态模型28
3.2黑碳气溶胶的光学及微物理特性30
3.2.1黑碳气溶胶的微观形态30
3.2.2黑碳气溶胶的复折射指数31
3.3黑碳气溶胶的微物理模型32
3.3.1有效介质模型32
3.3.2团簇模型35
3.3.3老化过程35
3.3.4吸湿增长38
第4章黑碳气溶胶光学散射模型及理化光学参量敏感性分析39
4.1黑碳气溶胶光学散射模型39
4.1.1Mie模型39
4.1.2T矩阵模型40
4.1.3DDA模型47
4.1.4其他模型51
4.2黑碳气溶胶理化特性对光学特性的敏感性分析54
4.2.1黑碳气溶胶混合模型对气溶胶光学特性模拟的影响54
4.2.2非黑碳气溶胶组分对气溶胶光学特性模拟的影响55
4.2.3黑碳体积比例对气溶胶光学特性模拟的影响56
4.3混合气溶胶吸收特性对大气顶层辐射敏感性分析59
4.3.1气溶胶复折射指数对大气顶层反射率的敏感性59
4.3.2气溶胶粒子谱分布对大气顶层反射率的敏感性62
4.3.3黑碳气溶胶体积比例对大气顶层反射率的敏感性64
第5章黑碳气溶胶地基遥感反演技术66
5.1基于地基遥感数据的黑碳气溶胶浓度反演算法66
5.1.1全球气溶胶自动观测网络AERONET简介66
5.1.2气溶胶化学成分反演理论基础67
5.1.3气溶胶化学成分优化迭代反演68
5.2黑碳气溶胶浓度反演结果评价与分析70
5.2.1不同组分假设下黑碳气溶胶浓度反演结果精度评定71
5.2.2不同气溶胶混合模型假设下黑碳气溶胶浓度反演结果精度评定73
5.2.3不同气溶胶负荷条件下黑碳气溶胶浓度反演结果精度评定74
第6章黑碳气溶胶多角度卫星遥感技术76
6.1基于多角度卫星数据的黑碳气溶胶浓度反演算法76
6.1.1多角度偏振传感器POLDER/PARASOL简介77
6.1.2统计优化插值基本原理78
6.1.3结合先验约束的统计优化插值计算80
6.1.4统计优化插值反演模型的不确定性82
6.2大气黑碳气溶胶浓度卫星遥感反演方案85
6.2.1预处理及云检测85
6.2.2黑碳气溶胶浓度参数以及气溶胶光学特性的最优化插值解算86
6.2.3气溶胶光学厚度及近地面黑碳气溶胶浓度的估算87
6.3反演结果验证87
6.3.1气溶胶光学厚度反演验证88
6.3.2黑碳气溶胶浓度反演验证90
6.4误差来源分析95
6.4.1均匀的黑碳气溶胶垂直分布假设对反演结果的影响95
6.4.2忽略其他弱吸收性气溶胶对反演结果的影响96
6.4.3有效介质模型的应用对反演结果的影响98
第7章黑碳气溶胶多光谱卫星遥感反演技术100
7.1单一角度多光谱卫星数据的黑碳气溶胶浓度反演算法100
7.1.1气溶胶混合模型优化100
7.1.2背景气溶胶模型分析101
7.1.3算法构建103
7.2反演结果与验证106
7.2.1气溶胶吸收特性验证106
7.2.2近地面黑碳气溶胶浓度验证106
7.2.3黑碳气溶胶柱浓度反演与近地面黑碳气溶胶浓度的相关性108
7.3误差来源分析111
7.3.1反演中输入参数的不确定性对反演结果的影响111
7.3.2反演中假设条件对反演结果的影响113
第8章黑碳气溶胶遥感监测应用示范115
8.1地基遥感监测应用示范115
8.1.1污染天气下北京地区黑碳气溶胶浓度115
8.1.2污染天气下北京地区黑碳气溶胶光学特性的变化117
8.1.3全球典型地区站点生物质燃烧气溶胶的类型与时间变化特征研究118
8.2卫星遥感监测应用示范125
8.2.1中国东部黑碳气溶胶污染监测应用示范125
8.2.2南亚生物质燃烧监测应用示范130
8.2.3森林火灾监测应用示范135
8.2.4区域大气黑碳气溶胶时空分布特征137
8.2.5基于长期卫星观测的南亚生物质燃烧气溶胶动态变化特性研究140
参考文献153
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