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第一章　沙尘暴监测研究进展概述1

1.1　沙尘暴定义与沙尘天气等级2

1.1.1 沙尘暴的定义2

1.1.2　沙尘暴天气等级2

1.2　沙尘暴成因、特征与影响3

1.2.1 沙尘暴成因分析3

1.2.2 沙尘暴气溶胶理化特性及对环境的影响5

1.2.3 环境状况与沙尘暴的相互作用7

1.3 中国沙尘暴分布与特点11

1.3.1 空间分布与特点11

1.3.2 时间分布与特点12

1.4　沙尘暴发生、发展及影响的模拟、监测与预报13

1.4.1　发生源地13

1.4.2　移动路径14

1.4.3　影响区域14

1.4.4　数值模拟15

1.4.5　遥感监测17

1.4.6　预警预报22

第二章　沙尘暴监测数据库构建25

2.1　数据采集的原则、方法和途径25

2.1.1 数据采集原则25

2.1.2　数据采集方法26

2.1.3　数据采集途径26

2.1.4 数据源及数据类型26

2.2　数据库建立标准规范27

2.2.1　基本术语27

2.2.2　数据库建立标准规范制定依据27

2.2.3　命名规则28

2.3　数据库设计29

2.3.1 数据库组织30

2.3.2　数据库结构与存储格式设计30

2.3.3 数据库管理与应用系统设计30

2.3.4　数据库平台设计30

2.4　数据结构分类30

2.5　数据库及主要技术指标31

2.5.1　气象数据31

2.5.2　空间专题数据32

2.5.3　基础地理数据（地形数据）33

2.5.4　遥感影像数据33

2.5.5　社会经济数据34

2.5.6　沙尘暴发生、影响及监测数据35

第三章　沙尘暴卫星遥感监测技术36

3.1　沙尘暴遥感监测原理36

3.1.1 卫星遥感基本特征37

3.1.2　遥感沙尘暴基本原理38

3.2　沙尘暴遥感的光谱特性半定量分析43

3.3　沙尘暴信息提取方法45

3.3.1 沙尘暴信息提取方法45

3.3.2　静止气象卫星沙尘暴信息提取方法48

3.3.3　监测实例分析49

3.4　沙尘暴强度定量计算方法53

3.4.1 沙尘暴强度概念与定量指标53

3.4.2　沙尘暴监测标准同一化55

3.4.3　定量遥感沙尘强度指数构建57

3.4.4　沙尘指数反演水平能见度方法63

3.5 EOS/MODIS沙尘暴监测66

3.5.1　地球观测系统（EOS）简介66

3.5.2 中分辨率成像光谱仪（MODIS）特色和优势67

3.6　沙尘暴遥感监测结果检验与分析68

3.6.1 沙尘信息提取结果检验68

3.6.2 沙尘强度指数与能见度反演结果分析69

第四章　沙尘暴激光雷达遥感监测技术73

4.1　激光雷达大气探测原理73

4.1.1 激光和大气相互作用的机制74

4.1.2 大气探测激光雷达的分类75

4.1.3　激光雷达系统结构77

4.2　激光雷达沙尘监测原理78

4.2.1　Collis斜率法78

4.2.2　Klett方法79

4.2.3　Fernald方法79

4.3　实验方法80

4.3.1 激光雷达系统80

4.3.2 激光雷达数据分析系统81

4.3.3　近地面沙尘浓度监测82

4.4　结果分析83

4.5　小结89

第五章　沙尘暴的光学厚度及含沙量估算91

5.1　卫星遥感沙尘的基本原理91

5.1.1 辐射传输方程91

5.1.2　辐射传输方程的基本解92

5.1.3 多次散射辐射的传输方程93

5.1.4 大气层的反射和透射函数93

5.1.5 太阳天顶角和卫星视角的计算95

5.2　大气中气溶胶（沙尘）的辐射特性96

5.2.1 气溶胶（沙尘）的光学厚度96

5.2.2 气溶胶的相函数和不对称因子97

5.3　地面遥感沙尘气溶胶的方法101

5.4　卫星遥感沙尘气溶胶光学厚度的方法102

5.4.1 Kaufman查表法方法102

5.4.2　6S方法反演沙尘气溶胶光学厚度的方法104

5.4.3 由辐射传输近似公式计算气溶胶光学厚度105

5.5　具体方法107

5.6　实验结果分析107

5.7　误差讨论110

第六章　土壤水分、植被对沙尘暴影响的遥感监测技术111

6.1　概述111

6.2 NOAA/AVHRR监测土壤水分的方法112

6.2.1 遥感监测土壤水分的理论依据及现状113

6.2.2　遥感监测土壤水分的方法114

6.3 NOAA/AVHRR遥感资料监测地表植被生长状况139

6.3.1 植被指数简介139

6.3.2　植被指数的提取140

6.4　沙尘暴的发生与土壤湿度及地表植被状况的关系141

6.4.1　资料与方法141

6.4.2　沙尘暴发生影响因素的分析142

6.5　小结145

6.5.1　结果145

6.5.2　讨论146

第七章　基于专家知识的沙尘暴短时预警方法147

7.1　沙尘暴预警的意义147

7.2　我国沙尘暴形成的特征分析148

7.2.1 我国沙尘暴形成的边界分析148

7.2.2　我国沙尘暴形成的天气与地表特征分析151

7.3　沙尘暴天气云图特征分析151

7.3.1 冷锋云系型沙尘暴云图特征151

7.3.2　锋面气旋型沙尘暴云图特征155

7.3.3　强对流云团型沙尘暴云图特征159

7.3.4　偏东大风型沙尘暴云图特征163

7.4　沙尘暴天气冷空气路径分类模式165

7.4.1 冷空气西北路径类165

7.4.2　冷空气北方路径类170

7.4.3　冷空气西方路径类175

7.5　沙尘暴预警系统180

7.5.1 沙尘暴预警模型180

7.5.2　预报关键区的划分181

7.5.3 沙尘暴知识库182

7.5.4　预报因子选择182

7.5.5　预报知识与规则182

7.5.6　建立预报模型184

7.5.7　试预报结果184

第八章　沙尘暴天气统计预报模型186

8.1　研究区域概况186

8.2　研究方法187

8.2.1 动力预测方法187

8.2.2　统计预测方法187

8.2.3　判别分析预报188

8.2.4　因子筛选189

8.3　研究数据190

8.3.1 气象数据190

8.3.2　植被信息提取191

8.4　数据预处理193

8.4.1　数据分组193

8.4.2　数据标准化193

8.5 沙尘暴天气预报方程193

8.5.1 预报量和预报因子的确定194

8.5.2　预报模型建立195

8.5.3 沙尘暴天气的分类预报197

8.5.4 沙尘暴天气预报模型检验198

8.6　小结199

第九章　沙尘暴移动路径概率预报200

9.1　概述200

9.2　研究方法201

9.2.1　数据处理201

9.2.2 扬沙和沙尘暴天气过程筛选与统计201

9.2.3 拟定沙尘暴源地和影响区201

9.2.4　扬沙和沙尘暴移动路径上各气象台站发生概率统计202

9.3　沙尘暴主要移动路径的分析203

9.3.1 塔里木盆地周围地区207

9.3.2　吐鲁番—哈密盆地经河西走廊—宁夏平原至陕北207

9.3.3 内蒙古阿拉善高原、河套平原及鄂尔多斯高原209

9.3.4　京津地区风沙危害的主要尘源地210

9.4　小结210

第十章　基于统计的沙尘暴强度预报211

10.1　概述211

10.2　研究方法212

10.3　强度分析212

10.3.1 偏西路径上主要台站沙尘暴强度分析212

10.3.2　西北路径上主要台站沙尘暴强度分析215

10.3.3　偏北路径上主要台站沙尘暴强度分析218

10.4　小结220

第十一章　沙尘暴监测与预警网络系统221

11.1　建设目标221

11.2　网络系统建设概述221

11.2.1 网络结构221

11.2.2　数据传输222

11.2.3 网络数据库222

11.3 网络功能设计225

11.3.1 网络系统功能设计225

11.3.2　信息发布225

11.3.3 数据集成和综合查询225

11.3.4 动态数据更新226

11.3.5 监测数据的实时传输226

11.3.6 网络管理227

11.4　网络实现与运行227

11.4.1 网络实现227

11.4.2 网络数据管理和查询228

11.4.3 数据自动更新229

11.4.4 网络运行229

11.5　小结231

第十二章　沙尘暴监测业务运行系统232

12.1　沙尘暴监测体系概述232

12.1.1 沙尘暴地面监测体系232

12.1.2　卫星遥感沙尘暴监测体系234

12.1.3 对地观测卫星技术发展237

12.2　数据获取与处理238

12.2.1　数据的接收238

12.2.2　卫星资料预处理238

12.3　沙尘暴监测业务系统240

12.3.1 系统总体设计240

12.3.2　业务运行系统功能241

12.3.3 沙尘暴专题数据库与信息发布242

第十三章　应用与分析244

13.1 2003年春季沙尘天气监测结果分析244

13.1.1　2003年春季沙尘天气监测概况245

13.1.2　2003年春季沙尘天气气象条件分析251

13.2　2004年春季沙尘天气监测结果分析252

13.2.1　2004年春季沙尘天气监测概况253

13.2.2 2004年春季沙尘天气气象条件分析（中国气象局编，2005）265

13.3　2005年春季沙尘天气监测结果分析267

13.3.1 2005年春季沙尘天气监测概况267

13.3.2　2005年春季沙尘天气气象条件分析277

13.4　2006年春季沙尘天气监测结果分析278

13.4.1　2006年春季沙尘天气监测概况278

13.4.2　2006年春季沙尘天气气象条件分析303

参考文献306