本書系統(tǒng)闡述了近年來海洋微波遙感技術(shù)尤其是被動式遙感技術(shù)的新理論、新技術(shù)與新進展，是作者數(shù)十年從事微波遙感研究工作成果的總結(jié)。書中詳細分析了海洋波浪模型、微波輻射特性、多波段觀測技術(shù)以及新科技手段的多種應(yīng)用場景等新科研成果與發(fā)展趨勢。
本書主要介紹用于海洋環(huán)境研究的被動微波遙感學(xué)方面的內(nèi)容，其目的是展示被動微波技術(shù)在增強對海洋特征觀測方面的能力，包括探測各種（亞）表面波和／或擾動。本書概述了這些技術(shù)的優(yōu)點和局限性，也促進我們對被動微波遙感學(xué)的物理原理有更好的了解，這是海洋微波數(shù)據(jù)在地球物理學(xué)研究中成功、正確應(yīng)用的一個重要里程碑，它對于未來的前沿技術(shù)發(fā)展也非常重要。
微波技術(shù)和計算機科學(xué)在1980-2010年間取得了巨大進步，使得技術(shù)專家和科學(xué)家們能夠?qū)Φ厍颦h(huán)境進行系統(tǒng)的遙感觀測。當(dāng)前，在美國、加拿大、日本、韓國、中國、印度、俄羅斯以及歐洲一些國家等□□社會的主導(dǎo)下，許多國家都研發(fā)了大量微波輻射測量系統(tǒng)。這些遙感系統(tǒng)在毫米和厘米的電磁波長范圍內(nèi)運行，定期獲得大氣參數(shù)、降水和海洋一大氣相互作用的空、天基觀測數(shù)據(jù)，包括跟蹤和預(yù)測多種自然災(zāi)害現(xiàn)象（如暴風(fēng)雨和颶風(fēng)）。
由于衛(wèi)星技術(shù)及其運營成本的客觀限制，大多數(shù)空天基被動微波輻射計／成像儀的像素分辨率較低。根據(jù)微波頻率和軌道參數(shù)的不同，它們的工作高度范圍為30～100km。許多人認為，這樣的空間分辨率足以用于構(gòu)建地球物理參數(shù)以及氣象和氣候目的的□□季節(jié)變化圖。但是，這對海洋動態(tài)特征和局部海洋環(huán)境變化的反演似乎還不夠。
實際上，盡管微波遙感儀器的技術(shù)進步或創(chuàng)新存在一些可能性，并且在不久的將來可能會考慮和實現(xiàn)，但目前的被動微波輻射計并不能對海洋中發(fā)生的復(fù)雜非線性波動過程進行有價值的觀測。
同時，高分辨率被動微波方法在海洋高級研究中的應(yīng)用，是涉及新的科學(xué)思想、理論和實驗研究的技術(shù)前沿，也可能是從根本上改變當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)的重大研究成果。特別地，采用高分辨率多波段被動微波圖像和反演輻射測量特征的數(shù)字增強技術(shù)，為揭示大量局部海洋現(xiàn)象和／或流體動力學(xué)過程提供了很好的機會。
事實上，分辨率從lOOm到幾千米的精密微波輻射計能夠在受限制的海洋區(qū)域上開展相對較低成本的、互補性的海上監(jiān)視和運行維護，包括探測（亞）表面波。然而，為了實現(xiàn)這一目標，需要技術(shù)創(chuàng)新，以及正確理解問題本質(zhì)，并采用正確的用于數(shù)據(jù)分析和解釋的智能方法。這些問題對許多遙感應(yīng)用非常重要。它們是我們多年科學(xué)研究的關(guān)鍵點和重點課題，這部分內(nèi)容總結(jié)在本書中。
I.V.Cherny和V.Y. Raizer所著的《海洋的被動微波遙感》（Passive Microwave Remote Sensing of Oceans）由Wiley出版社于1998年出版，目前已不再出版發(fā)行。該書對主要的海洋微波特性進行了理論及實驗分析，并通過輻射計／散射儀觀察到這些特征，研究及詳細解釋了表面波和粗糙度、破碎波、泡沫／飛沫／氣泡分散介質(zhì)、溫鹽變化、溢油、雨水、危害事件以及其他因素對海洋輻射影響等方面對微波的貢獻。這些數(shù)據(jù)和結(jié)果在海洋微波測量、偏振光譜和光譜學(xué)中仍然具有重要的意義。
然而，為了有效實施高分辨率的海洋觀測，需要更合理的技術(shù)和模型。事實上，我們處理的是現(xiàn)實世界的海洋環(huán)境，它是一個高度動態(tài)、隨機、多尺度、嘈雜和整體上不可預(yù)測的自然對象。這種情況□終導(dǎo)致收集到的微波遙感數(shù)據(jù)具有變化程度大和復(fù)雜性高的特點，甚至是物理學(xué)解釋的不確定性。因此，為了在海洋遙感領(lǐng)域取得可觀的實際進展，必須進行新的研究和努力。
本書繼續(xù)對遙感方法、模型和技術(shù)進行分析，著重闡述高分辨率多波段成像觀測方法。這種先進的方法使得地球物理信息和數(shù)據(jù)采集達到了一個新的水平。經(jīng)驗表明，使用單頻或雙頻低分辨率微波傳感器——成像輻射計或雷達，難以提供對局部流體動力學(xué)現(xiàn)象和／或事件的測量，其原因來自于自然因素，如相似率、變異性和不穩(wěn)定。微波響應(yīng)和相關(guān)特征通常與波段相關(guān)，具有時空特征。換言之，海洋表面的隨機性質(zhì)在不同的觀測條件、不同的電磁波段以及不同的空間和時間尺度上都會影響微波測量結(jié)果。
在遙感研究領(lǐng)域，對相關(guān)問題進行準確建模與正確分析以及對多變量數(shù)據(jù)進行分析是至關(guān)重要的，這對嚴謹?shù)难芯咳藛T來說是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。從這方面來說，雖然本書的結(jié)構(gòu)與之前版本的結(jié)構(gòu)保持一致，但在內(nèi)容上進行了修訂和補充。需要注意，本書不能完全替代舊版。我相信新穎的創(chuàng)意和材料會鼓勵讀者朝著正確的科研方向走下去。
本書分為7章。□□章是對主題的介紹，包括歷史年表、微波理論的基本內(nèi)容、技術(shù)議題和數(shù)據(jù)處理與分析方法。
第2章概述了使用多波段被動微波輻射測量和圖像可以觀察和／或探測的主要海洋現(xiàn)象和流體動力學(xué)過程。本章提供海洋物理學(xué)和流體動力學(xué)的基礎(chǔ)知識，以便更好地了解遙感方法。
維克多·瑞茲（Victor Raizer）是一位資深的科學(xué)家、物理學(xué)家和研究人員，他在電磁波傳播、無線電物理、水文物理學(xué)、微波輻射計／雷達、光學(xué)技術(shù)和地球觀測領(lǐng)域擁有超過30年的研究經(jīng)驗。他于1974年畢業(yè)于莫斯科物理技術(shù)學(xué)院，并于1979年獲得哲學(xué)博士學(xué)位，1996年獲得較高級的博士學(xué)位即科學(xué)博士學(xué)位。他曾在位于莫斯科的俄羅斯科學(xué)院太空研究所工作（1974-1996年），然后分別在美國的科學(xué)技術(shù)公司（1997-2001年）和弗吉尼亞州的澤爾科技公司工作（2001-2016年）。
Raizer博士參與了蘇聯(lián)各種各樣的遙感計劃、海洋實驗以及實驗室和理論研究。他是美國／俄羅斯聯(lián)合內(nèi)波遙感實驗（JUSREX 1992）項目的俄方負責(zé)人。他的研究主要集中在機載光學(xué)和微波測量、基于物理學(xué)的建模以及數(shù)據(jù)分析。近年來，他開展了廣泛的科學(xué)研究，包括研究先進的多傳感器觀測技術(shù)，以及對復(fù)雜的遙感數(shù)據(jù)進行建模、模擬和預(yù)測。
Raizer博士已經(jīng)出版了兩本專著，并在□□研討會和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表了50余篇科學(xué)論文、報告和演講。2002年，他成為IEEE會員，并于2012年當(dāng)選為IEEE高級會員。
□□章 緒論
1．1 基本定義
1．2 儀器性能
1．3 數(shù)據(jù)處理、分析與解釋
1．4 相關(guān)理論
1．5 歷史年表
1．6 本書目的
參考文獻
參考書目
第2章 海洋現(xiàn)象
2．1 引言
2．2 海洋大氣界面結(jié)構(gòu)
2．3 表面波分類
2．4 風(fēng)浪的產(chǎn)生與統(tǒng)計
2．4．1 產(chǎn)生機制
2．4．2 統(tǒng)計描述和波數(shù)譜
2．4．3 表面動力學(xué)：理論要素
2．4．4 表面波一波相互作用與表征
2．4．5 弱湍流理論
2．4．6 海洋中的流動不穩(wěn)定性
2．4．7 表面波和內(nèi)波的相互作用與表現(xiàn)
2．4．8 任意分層海洋的模型
2．4．9 雙層分層和相互作用的模型
2．5 波浪破碎與分散介質(zhì)
2．5．1 波浪破碎機理
2．5．2 泡沫和白浪
2．5．3 波浪破碎和泡沫／白浪統(tǒng)計特性
2．5．4 表面氣泡總數(shù)
2．5．5 飛沫和氣溶膠
2．5．6 近海面（水下）氣泡
2．5．7 表面膜、油膜和乳液
2．6 溫鹽精細結(jié)構(gòu)
2．7 雙擴散對流與不穩(wěn)定性
2．8 自相似性和湍流入侵
2．9 小結(jié)
參考文獻
第3章 海洋微波輻射
3．1 主要因素與機制
3．1．1 引言
3．1．2 微波表征
3．1．3 基本關(guān)系
3．1．4 斯托克斯參數(shù)和極坐標元素
3．1．5 天線和輻射計參數(shù)
3．2 海水的介電特性
3．2．1 引言
3．2．2 弛豫模型
3．2．3 溫度和鹽度的影響
3．3 表面波和風(fēng)的影響
3．3．1 引言
3．3．2 粗糙水面微波輻射的諧振理論
3．3．3 雙尺度和三尺度修正模型
3．3．4 短重力波的貢獻
3．3．5 準靜態(tài)和阻抗模型
3．3．6 風(fēng)的影響
3．4 破碎波的影響
3．5 泡沫、白浪、氣泡和飛沫的貢獻
3．5．1 泡沫和白浪的微波特性
3．5．2 飛浪的輻射性
3．5．3 氣泡的貢獻
……
第4章 海洋數(shù)據(jù)的仿真與預(yù)測
第5章 高分辨率多波段技術(shù)與觀測
第6章 先進研究成果的應(yīng)用
第7章 總結(jié)
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