　　对流层大气波导是对流层低层大气环境中存在的一种特殊电波传播超折射现象。《对流层大气波导》面向实际应用，全面介绍了国内外大气波导研究与应用状况，重点分析了对流层大气波导的形成与变化机理、大气波导的特征与探测方法、大气波导的预测与预报方法，以及大气波导的超视距传播效应。基于海洋大气边界层海一气耦合相似性理论，介绍了蒸发波导的预测模型；基于大气动力学研究方法，分析了表面波导和悬空波导等低空波导的形成机理；基于MM5或wRF数值预报模式，给出了大气波导的区域模拟和预报方法；基于射线跟踪技术和抛物方程数值算法，分析了大气波导超视距传播特性，同时还介绍了对流层大气波导在雷达和通信等领域中的应用。
　　《对流层大气波导》可作为高等院校相关专业本科生、研究生的参考书，也可供相关领域的科研人员和工程技术人员参考。

序
前言
中英文关键词和缩略语对照表
符号表

第1章引言
1.1 大气波导现象和影响
1.2 国内外发展状况
1.3 本书主要内容

第2章大气与海洋环境
2.1 大气环境
2.1.1 大气层组成
2.1.2 大气能量过程
2.1.3 大气边界层
2.2 海洋环境
2.2.1 海洋特征
2.2.2 海岸带
2.2.3 海-气能量交换
2.3 大气与海洋探测
2.4 无线电气象学

第3章大气波导特征与探测
3.1 大气波导的特征
3.1.1 大气波导的概念
3.1.2 大气波导的分类
3.1.3 大气波导的主要特点
3.2 大气波导的探测
3.2.1 气象探空测量
3.2.2 气象梯度仪测量
3.2.3 微波折射率仪测量
3.2.4 雷达杂波反演探测
3.2.5 激光雷达大气探测
3.2.6 无人机大气探测

第4章大气波导机理与预测
4.1 蒸发波导机理与预测
4.1.1 蒸发波导机理分析
4.1.2 蒸发波导预测模型
4.1.3 蒸发波导遥感预测
4.2 低空波导机理与特性
4.2.1 大气逆温的产生
4.2.2 地表辐射过程
4.2.3 下沉运动和锋面作用
4.2.4 海陆风平流过程
4.3 大气波导时空分布的数值分析
4.3.1 数值分析方法
4.3.2 大气波导与海洋要素的相关分析
4.3.3 大气波导的天气学分析
4.4 典型大气波导过程
4.4.1 海陆风与大气波导
4.4.2 台风与大气波导
4.4.3 海雾与大气波导

第5章大气波导数值预报
5.1 气象预报原理和方法
5.2 大气数值预报基础
5.2.1 大气动力-热力学方程组
5.2.2 初始条件与边界条件
5.2.3 区域网格嵌套
5.2.4 大气物理过程
5.3 数值预报系统
5.3.1 MM5及其组成
5.3.2 网格嵌套和边界条件
5.3.3 降水物理过程和大气边界层方案
5.3.4 大气辐射和地表过程
5.3.5 WRF数值预报模式
5.4 区域大气波导预报
5.4.1 大气波导数值预报方法
5.4.2 数据同化、垂直分辨率和网格格距的影响
5.4.3 大气波导数值预报验证

第6章大气波导超视距传播
第7章总结与展望
附录1高级折射效应预测系统(AREPS)简介
附录2舰载大气波导监测与应用系统简介
参考文献
彩图

精彩书摘

　　《对流层大气波导》：
　　2.3大气与海洋探测
　　海洋气象与水文要素的探测是大气和海洋科学研究的基础，通过对大气温度、湿度、气压、风速风向、辐射和云雨、海温、波高等要素进行系统、连续或特定时段与区域的观测，为建模和预测预报提供数据和积累资料。
　　大气波导的产生和变化与气象水文参数密切相关，大气与海洋参数的探测主要有直接探测和遥感（间接）探测两种类型。直接探测是将传感器放置在测量位置或区域，利用感应元件与环境变化相互作用的物理或化学原理，直接测量环境参数的值；遥感（间接）探测则是依据声、光、电信号在大气和海洋环境中传播所经历的信号特性的变化，反演与之相关的大气和海洋要素值，又可分为主动遥感和被动遥感两种方式。主动遥感设备具有声、光、电发射源，利用测量环境对信号产生的吸收、散射、反射或折射等传播效应进行反演，被动遥感则是直接来自于测量环境或介质辐射的声、光、电信号，该信号特性与环境要素直接相关。
　　1）温度测量
　　温度是表示物体冷热程度的物理量、是物体分子热运动平均动能的标志。温度测量可分为接触式测温法和非接触式（遥感）测温法。接触式测温法的特点是利用处于被测环境中的某些材料热胀冷缩和电阻变化等物理现象，测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换并达到热平衡，感温元件某一物理量的值就代表被测对象的温度值，目前气象上常用的探空仪和地面温度记录仪采用双金属片测温元件。接触式温度测量需注意的三个主要方面：①测温元件的特性与测量误差；②动态范围和迟滞现象；③测气温时的太阳辐射防护等。非接触式测温法则通过辐射测量和信号反演间接获得温度参数。超声温度仪根据接收声信号的变化来反演大气温度变化，红外和微波辐射计则利用遥感技术反演被测物体的温度。
　　研究海洋大气波导的产生机理和预测模型，需要对大气和海表温度进行较高精度的测量，其中对于大气温度的测量宜采用接触式直接测量，而对于海表温度可采用接触式直接测量，也可采用较为方便实用的非接触式红外遥感测量技术。
　　2）湿度测量
　　湿度表示空气中水汽的含量，是构成和反映大气状态和大气现象的基本因素之一。大气中的水分来源于地表的蒸发和植被的蒸腾。地表中的海洋、湖泊、河流、湿地和土壤向大气输送水分，其中占地球表面面积71%的海洋储藏着全球96.5%的水量，为大气提供86%的水汽。大气的湿度一般由海洋向内陆递减，空气含水汽的能力随气温的降低而减弱，所以空气湿度一般由地面向高空递减。气温不变时单位体积空气能容纳的水汽量有一定限度，湿度达到该限度时处于饱和状态。与湿度相关的物理量如下。
　　（1）混合比：湿空气中水汽质量与干空气质量之比。
　　（2）比湿：湿空气中水汽质量与湿空气质量之比。
　　（3）水汽压与饱和水汽压：湿空气中水汽的分压为水汽压，湿空气处于饱和状态时的水汽压为饱和水汽压，温度升高时饱和水汽压随之升高。
　　（4）绝对湿度：湿空气中水汽质量与该湿空气体积之比（单位体积湿空气中所含水汽的质量）。
　　（5）相对湿度：湿空气中的实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比。相对湿度不仅与空气中的水汽含量有关，而且与气温有关，综合反映湿空气的水汽含量状态距离饱和状态的程度。
　　用于大气湿度测量的仪器多种多样，包括采用不同测量原理的干湿球湿度表、电学湿度表、光学湿度计等。气象台站和野外考察经常采用由干球和湿球两支温度表组成的干湿球温度表，其在低温（_10℃）时的相对湿度测量误差为10%。与其他测湿方法相比，目前在低温条件下最为有效的方法是采用露点仪，它是一种比较精密的测湿仪器。湿度测量最精确的方法是称重法（又称为绝对法），对于空气样本可称出干燥前后的质量，经常作为实验室内测湿的标准方法。
　　3）气压测量
　　气压是大气压力的简称，表示单位面积上从所在地点往上直至大气上界整个空气柱的重量。用于气压测量的仪器有水银气压表、空盒气压表、沸点气压表等，气压表按照精度和功能可以分为几个等级，不同的气压表测量精度差别较大，精确的测量需要经过仪器误差订正。空盒气压表具有便于携带、使用方便和容易维护等优点，普遍使用于无线电气象探空仪上。大气压力一般较为稳定，其随高度的关系可以采用压高公式估算。
　　4）风速风向测量
　　空气的运动产生气流即风。风速是一个三维矢量，可分解为一个垂直速度和两个水平速度，常规观测的风速风向一般是大气的水平运动平均风速和以正北为参考、顺时针旋转的风向。我国气象台站测量平均风速风向的仪器主要有EL型电接风向风速计、达因式风向风速计，脉动风测量采用热线风速仪，其他还有如多普勒雷达、风廓线雷达、激光雷达和声雷达等大型设备。
　　目前较先进的超声风传感器基于超声在大气中传播速度与风速相关的特性，即根据声速传播时间差（顺风和逆风）计算风速，探测水平的风速风向。超声风传感器有三个探头，探头之间保持120。的偏离角，超声波从一个探头传送到另一个探头所需要的时间与风速和超声通道有关，测量双向传输时间计算通道间的风速，其结果不受高度、温度和湿度的影响。为防止冻雨或冻雪的形成，可在探头内配置恒温控制加热器。超声测风方法有脉冲时差法、相位差法和声环法，因具有较大的测量范围、较高的灵敏度和响应速度，安装使用方便，具有较广泛的用途。
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