星载主动微波遥感云和降水技术与应用

本书从云和降水物理学和微波雷达探测原理出发，系统地介绍当代星载微波降水和云雷达的技术与特点，包括热带降雨测量卫星上在轨工作近20年的单频降水雷达（TRMMPR）、2014年发射的全球降水测量卫星上双频降水雷达（GPMDPR）、2006年发射的云卫星上单频云廓线雷达（CloudSatCPR）、即将发射的欧洲地球监测云卫星上的双频多普勒云雷达（EearthCARECPR），以及我国正在研发的风云气象卫星上的双频降水雷达。书中给出星载降水和云雷达各级产品生成的步骤和主要算法，读者可以了解不同产品的应用方向。最后，对星载降水和云雷达的技术与应用进行了展望。

丛书序前言
第1章 概论 1
1.1 引言 1
1.2 云的介绍 2
1.3 降水云的结构与特征 3
1.4 空间主动微波遥感云和降水的历史 5
第2章 微波主动遥感原理 8
2.1 微波的大气吸收 8
2.2 云和降水粒子的散射 9
2.3 雷达工作原理与系统组成 11
2.4 气象雷达方程 14
第3章 星载降水雷达 TRMM PR 17
3.1 引言 17
3.2 TRMM PR的组成与技术性能 19
3.3 TRMM PR工作方式 21
3.4 TRMM PR数据产品和反演算法 23
3.5 TRMM PR地面验证 27
3.6 结语 30
第4章 星载双频降水雷达 GPM DPR 32
4.1 引言 32
4.2 GPM DPR组成与技术性能 35
4.3 GPM DPR工作方式 37
4.4 GPM DPR降水反演算法 39
4.5 GPM DPR地面验证 47
4.6 结语 48
第5章中国星载降水测量雷达 50
5.1 引言 50
5.2 卫星设计 51
5.2.1 应用需求与任务目标 51
5.2.2 中国降水特征 52
5.2.3 FY-3 RM载荷配置 55
5.2.4 轨道设计 58
5.3 雷达科学应用指标设计 60
5.3.1 工作频段 61
5.3.2 距离分辨率 63
5.3.3 水平分辨率与卫星高度 64
5.3.4 扫描角度 67
5.3.5 观测高度范围 68
5.3.6 天线旁瓣电平 68
5.3.7 测量精度 75
5.3.8 波束匹配精度 76
5.3.9 测量动态范围 76
5.3.10降水探测性能小结 77
5.4 雷达系统设计 78
5.4.1 天线设计 78
5.4.2 发射功率与独立样本 80
5.4.3 脉冲时序设计 81
5.4.4 系统技术特点小结 83
第6章 星载毫米波雷达测云 85
6.1 引言 85
6.2 CloudSat云廓线雷达 CPR 86
6.3 EarthCARE云廓线雷达 CPR 102
第7 章星载降水雷达数据处理 108
7.1 外定标与定标数据处理 108
7.1.1 外定标的目的与方法 108
7.1.2 外定标数据处理 112
7.2.1 级数据处理 113
7.2.1 定位处理 113
7.2.2 接收功率与等效反射率因子计算 116
7.2.3 辅助数据处理 117
7.2.4 地表雷达后向散射截面计算与统计 118
7.3 2级数据处理 121
7.3.1 降水反演基础 122
7.3.2 降水分类方法 127
7.3.3 单频降水反演方法 128
7.3.4 双频降水反演方法 133
7.4 融合产品数据处理 137
7.4.1 主被动微波联合降水反演方法 138
7.4.2 时空统计降水产品处理 141
7.5 数据处理产品的地面验证 141
7.5.1 验证的内容 142
7.5.2 验证设备的要求 143
7.5.3 验证方法 145
第8章 星载降水和云雷达资料的应用146
8.1 云和降水物理研究中的贡献 147
8.1.1 降水特征与降水物理研究 147
8.1.2 云特征与云物理研究 154
8.2 定量降水估计及应用 163
8.3 天气过程与数值模式研究 168
8.4 对气候变化研究的贡献 171
8.5 多源资料融合与验证 174
第9章 技术和应用展望 178
9.1 未来星载降水雷达 178
9.2 中国新一代低轨降水雷达系统特点 184
9.3 未来星载测云雷达 187
9.4 未来应用展望 188
参考文献 190
英文缩写与中英文对照表 205