具體描述
本書主要探討輻射在地球大氣係統中與大氣介質的交互作用，以及電磁的輻射傳送原理。除瞭輻射基本概念外，也應用基本輻射原理推導大氣中輻射的傳送方程，和在不同條件下輻射傳送方程的求解。書中除瞭探討輻射的基本概念，也介紹輻射吸收和散射的數學模式。亦納入漫射輻射及其在輻射傳送方程中的求解，包含薄層大氣近似、單次散射假設下的近似、雙流近似解，以及在散射守恆下的近似解和艾丁頓近似解。此外，以離散縱標法求取輻射傳送方程式之解亦為討論的內涵。最後則以不變性原理探討大氣的反射函數和透射函數。
好的，這是一份關於《大氣輻射傳輸原理》（電子書）的圖書簡介，內容詳盡，但避開瞭該書的具體內容，旨在突齣其他相關領域的主題。 --- 遙感與環境遙感前沿進展 深度剖析：從基礎理論到前沿應用 本書簡介： 《遙感與環境遙感前沿進展》是一本係統梳理和深入探討現代遙感科學及其在環境監測、資源評估和地球科學研究中應用的專業著作。本書旨在為從事遙感技術開發、環境科學研究、地理信息係統（GIS）應用以及相關領域的高級學生、研究人員和專業技術人員提供一個全麵而深入的知識框架。 第一部分：遙感基礎理論的深化理解 本書首先從現代遙感技術的基礎物理原理齣發，對電磁波與物質相互作用的機製進行瞭詳盡的闡述。這包括對輻射度量學、大氣和地錶光譜特徵的深入分析。 1. 輻射傳輸基礎與度量學： 詳細介紹瞭輻射的各種基本量及其在遙感中的意義，如輻射亮度、輻亮度、比輻射率等。重點分析瞭不同波段電磁波的傳播特性，特彆是可見光、紅外和微波波段在大氣中的衰減、散射與吸收過程，為理解遙感數據的物理本質奠定堅實基礎。 2. 傳感器原理與平颱技術： 本部分聚焦於現代遙感平颱和傳感器的設計與工作機製。覆蓋瞭被動遙感（如光學、紅外、熱紅外傳感器）和主動遙感（如雷達、激光雷達）的核心技術。深入探討瞭多光譜、高光譜成像儀的成像原理、空間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率對數據質量的影響。同時，對高空間分辨率商業衛星與大型對地觀測衛星的係統架構進行瞭比較分析。 第二部分：環境遙感的關鍵技術與挑戰 本部分是全書的核心，著重探討瞭將遙感數據應用於復雜環境問題解決的具體方法和前沿技術。 3. 環境參數的反演模型： 環境遙感的核心在於從觀測到的遙感信號中提取地錶或大氣中的物理、化學參數。本書係統迴顧瞭經典的反演方法（如經驗模型、半經驗模型）及其局限性，並重點介紹瞭基於物理模型和機器學習的先進反演技術。具體案例包括：地錶溫度（LST）的精確反演、植被指數的物理意義與局限、水體葉綠素濃度的遙感估算，以及土壤水分的微波遙感監測。 4. 氣溶膠與大氣校正： 準確獲取地錶信息的前提是對大氣效應進行精確校正。本書深入討論瞭氣溶膠光學厚度（AOD）的多種反演方法，包括基於深藍算法（Deep Blue）、五點法（Dark Target）等經典方法，並探討瞭新一代氣溶膠模型在復雜氣候條件下的適用性。對大氣校正算法的誤差分析和不確定性評估也進行瞭詳盡討論。 5. 高光譜遙感的復雜性處理： 隨著高光譜成像技術的成熟，處理海量高光譜數據的需求日益增加。本書詳細闡述瞭高光譜數據的預處理流程，包括輻射定標、幾何校正、噪聲去除。重點剖析瞭麵嚮特定環境要素識彆的高光譜解混模型（Spectral Unmixing）和分類算法，如端元提取技術和麵嚮目標識彆的特徵空間分析。 第三部分：時空分析與數據融閤的前沿應用 現代環境監測強調連續性和多源信息的集成。《遙感與環境遙感前沿進展》探討瞭如何利用時間序列分析和多源數據融閤提升環境監測的時效性和準確性。 6. 時間序列遙感分析： 討論瞭利用長時間序列遙感數據（如MODIS, Landsat等）進行地錶覆蓋變化檢測、植被動態監測（如NDVI/EVI的時間變化趨勢分析）的技術方法。引入瞭諸如BFAST、LandTrendr等前沿算法，用於識彆地錶覆蓋變化的拐點和速率。 7. 多源數據融閤策略： 針對單一傳感器無法同時滿足空間、光譜和時間分辨率需求的矛盾，本書詳細介紹瞭數據融閤的理論與實踐。涵蓋瞭經典的圖像銳化技術（如Pan-sharpening），以及更高級的方法，如數據驅動的融閤框架和基於貝葉斯理論的概率融閤模型，旨在實現信息互補和精度提升。 8. 遙感在環境變化中的應用案例： 結閤實際案例，展示瞭遙感技術在氣候變化影響評估、水資源管理、城市熱島效應監測、以及生態係統健康評估等領域的最新成果。強調瞭從數據到信息，再到決策支持的完整流程。 本書特色： 理論與實踐並重： 提供瞭大量經典案例和最新的研究成果，使讀者能夠將理論知識應用於實際問題。 跨學科視野： 融閤瞭光學、微波物理、信息科學、計算機科學等多個學科的知識體係。 前沿方法聚焦： 重點介紹瞭人工智能、深度學習在遙感數據處理和環境參數反演中的應用潛力與挑戰。 《遙感與環境遙感前沿進展》不僅是深入學習遙感科學的必備參考書，更是推動環境遙感技術創新與應用實踐的重要指南。
著者信息
作者簡介
劉振榮
1952年齣生於颱灣嘉義市。國立颱灣大學大氣科學係畢業（1975年），1980年考取教育部公費留學，赴美至美國威斯康辛大學麥迪遜校區，取得大氣及海洋科學係衛星遙測碩士（1983年）與博士學位（1986年），迴國至國立中央大學太空及遙測研究中心任教，歷經太空及遙測研究中心主任、研發長、副校長和代理校長。現任國立中央大學太空遙測講座教授兼通訊係統研究中心主任。主要研究領域為大氣輻射、大氣遙測、永續環境與防災科技，發錶論文二百餘篇。
劉振榮
1952年齣生於颱灣嘉義市。國立颱灣大學大氣科學係畢業（1975年），1980年考取教育部公費留學，赴美至美國威斯康辛大學麥迪遜校區，取得大氣及海洋科學係衛星遙測碩士（1983年）與博士學位（1986年），迴國至國立中央大學太空及遙測研究中心任教，歷經太空及遙測研究中心主任、研發長、副校長和代理校長。現任國立中央大學太空遙測講座教授兼通訊係統研究中心主任。主要研究領域為大氣輻射、大氣遙測、永續環境與防災科技，發錶論文二百餘篇。
圖書目錄
序
第一章前言
1.1基本概念
1.2黑體輻射
1.2.1蔔郎剋函數（Planckfunction）
1.2.2史特凡波茲曼定律（Stefan-Boltzmannlaw）
1.2.3汾因位移定律（Wien'sdisplacementlaw）
1.2.4剋希何夫定律（Kirchhoff’slaw）
1.3散射與吸收
1.4輻射傳送
1.4.1比爾–鮑桂–藍伯定律（Beer-Bouguer-Lambertlaw）
1.4.2席氏方程（Schwarzschildequation）
1.5溫室效應（Greenhouseeffect）
1.6全球暖化（Globalwarming）
第二章觀念介紹
2.1基本觀念
2.2輻射基本參數定義
2.3輻射吸收
2.4輻射散射
第三章輻射傳送方程
3.1輻射傳送方程
3.2平行平麵大氣中的輻射傳送方程
3.3輻射傳送方程的特定應用形式
3.4輻射傳送方程的勒壤得多項式展開
3.5輻射傳送方程的漫射（diffuse）分量
3.6輻射強度和通量的形式解
第四章反射和透射係數，地錶效應和反照率
4.1錢卓塞卡漫射輻射
4.2廖氏漫射輻射
4.3考量地錶效應之漫射輻射
第五章輻射傳送方程的近似解
5.1薄層大氣近似
5.2單次散射解
5.3雙流近似解（Two-StreamSolutions）
5.3.1Schuster-Schwartzschild近似法
5.3.2Sagan-Pollack近似法
5.3.3Coakley-Chýlek近似法
5.4雙流方程的解
5.4.1散射守恆（conservativescattering，ω=1）的解
5.4.2漫射分量的解
第六章輻射傳送方程的艾丁頓（Eddington）近似解
6.1半無限大氣之雙流解及艾丁頓解
6.2δ-艾丁頓法
6.3雙流解、艾丁頓解與δ-艾丁頓解的結果之比較
第七章非均勻大氣的輻射傳送的近似解
7.1散射守恆且均嚮散射時的輻射傳送方程
7.2基本方程
7.3通量方程
7.4源函數
7.5減光定律（TheLawofDarkening）
7.6H函數
7.7非散射守恆，但為均嚮散射情形下的漫射輻射
7.8相似關係（SimilarityRelations）
第八章不變性原理（ThePrincipleofInvariance）
8.1半無限均勻大氣之不變性原理
8.2H函數與反射函數
8.3H函數的一階解
第九章輻射傳送原理中的其他相關問題
9.1光學參數的計算
9.2有限均勻大氣（FiniteHomogeneousAtmosphere）
9.3非均嚮散射
9.4地錶反照率的影響
9.5其他的計算技術
9.5.1纍加法與倍加法
9.5.2球麵調和法（Thesphericalharmonicsmethod）
9.5.3濛地卡羅法（MonteCarlomethod）
9.6非均勻大氣
9.7其他問題
附錄：勒壤得多項式加法定理
索引
參考文獻
第一章前言
1.1基本概念
1.2黑體輻射
1.2.1蔔郎剋函數（Planckfunction）
1.2.2史特凡波茲曼定律（Stefan-Boltzmannlaw）
1.2.3汾因位移定律（Wien'sdisplacementlaw）
1.2.4剋希何夫定律（Kirchhoff’slaw）
1.3散射與吸收
1.4輻射傳送
1.4.1比爾–鮑桂–藍伯定律（Beer-Bouguer-Lambertlaw）
1.4.2席氏方程（Schwarzschildequation）
1.5溫室效應（Greenhouseeffect）
1.6全球暖化（Globalwarming）
第二章觀念介紹
2.1基本觀念
2.2輻射基本參數定義
2.3輻射吸收
2.4輻射散射
第三章輻射傳送方程
3.1輻射傳送方程
3.2平行平麵大氣中的輻射傳送方程
3.3輻射傳送方程的特定應用形式
3.4輻射傳送方程的勒壤得多項式展開
3.5輻射傳送方程的漫射（diffuse）分量
3.6輻射強度和通量的形式解
第四章反射和透射係數，地錶效應和反照率
4.1錢卓塞卡漫射輻射
4.2廖氏漫射輻射
4.3考量地錶效應之漫射輻射
第五章輻射傳送方程的近似解
5.1薄層大氣近似
5.2單次散射解
5.3雙流近似解（Two-StreamSolutions）
5.3.1Schuster-Schwartzschild近似法
5.3.2Sagan-Pollack近似法
5.3.3Coakley-Chýlek近似法
5.4雙流方程的解
5.4.1散射守恆（conservativescattering，ω=1）的解
5.4.2漫射分量的解
第六章輻射傳送方程的艾丁頓（Eddington）近似解
6.1半無限大氣之雙流解及艾丁頓解
6.2δ-艾丁頓法
6.3雙流解、艾丁頓解與δ-艾丁頓解的結果之比較
第七章非均勻大氣的輻射傳送的近似解
7.1散射守恆且均嚮散射時的輻射傳送方程
7.2基本方程
7.3通量方程
7.4源函數
7.5減光定律（TheLawofDarkening）
7.6H函數
7.7非散射守恆，但為均嚮散射情形下的漫射輻射
7.8相似關係（SimilarityRelations）
第八章不變性原理（ThePrincipleofInvariance）
8.1半無限均勻大氣之不變性原理
8.2H函數與反射函數
8.3H函數的一階解
第九章輻射傳送原理中的其他相關問題
9.1光學參數的計算
9.2有限均勻大氣（FiniteHomogeneousAtmosphere）
9.3非均嚮散射
9.4地錶反照率的影響
9.5其他的計算技術
9.5.1纍加法與倍加法
9.5.2球麵調和法（Thesphericalharmonicsmethod）
9.5.3濛地卡羅法（MonteCarlomethod）
9.6非均勻大氣
9.7其他問題
附錄：勒壤得多項式加法定理
索引
參考文獻
圖書試讀
序
如何能更精準地監測及預測天氣和氣候變化？更瞭解颱風的行為及預測動嚮？更瞭解全球暖化機製及找齣可能解決方案？發展齣更有效率的太陽能電池？建構更具綠色概念的智慧大樓？建構更綠能的生活？……
這些問題，都有一個共同的工作交集——需先瞭解驅動地球大氣係統最重要的能量平衡，亦即太陽（短波）輻射與地球係統（長波）輻射間的平衡，而這就要瞭解大氣輻射原理。
絕大部分的地球圈能量都直接或間接來自太陽光的照射，而地球大氣與太陽輻射能量之間的交互作用造就瞭天氣和氣候變化，而兩者之間的能量收支平衡即使隻些微變動，亦可能造成環境及生物圈的巨變，例如目前極受重視的全球暖化和氣候變遷。因此從另一方麵而言，天氣和氣候觀測很重要的項目之一即是在量測大氣輻射量的變化。此外近代新興的遙測技術，特別是衛星遙測，也是建基於大氣輻射原理上。
這本《大氣輻射傳送原理》的目的即在提供對大氣物理、衛星遙測、全球暖化、氣候變遷等議題有興趣的相關研究人員及研究生上課或研習的教材之用。全書共分九章，第一、二章論述基本輻射概念，第三章介紹輻射傳送方程，這也是大氣輻射原理的數理精髓，第四章則描述反射、透射的計算，以及在地錶效應下的漫射輻射，第五、六兩章推導均勻大氣時輻射傳送方程的近似解，第七章則探討在非均勻大氣時輻射傳送的近似解，第八章討論不變性原理在求解輻射傳送上的應用，最後第九章再就輻射定義及數值求解等的問題進行補述。
由於大氣輻射傳送過程在微觀上相當複雜，這也錶現在其輻射方程上。因此本書較適閤於已具相當微積分與物理程度的大四學生或研究生；研讀過程亦建議可輔以相關大氣輻射數值模式的瞭解與模擬實習。
本書根基於本人在博士班《大氣輻射特論》之講授內容編寫而成，主要參考Bugloa (1986) 所著Introduction to the Theory of Atmos-pheric Radiative Transfer 一書，除瞭加上必要的補述和修正誤植部分外，亦融入本人多年來授課和研究心得，希望對相關領域的研究生或有興趣的學者專傢在瞭解大氣輻射的過程與原理時能有所助益。
在動念編寫本書時，一直覺得理應輕鬆愉快，可以迅速完成。原因在於想說隻是過去教學時的講授內容整理一下就可底定，再加上可以請求中央研究院曾忠一教授協助我做完整的檢視。曾忠一教授著作等身，且心思縝密，行事嚴謹，以往他在學生口試時對學生論文的深入審閱與精闢的修正建議，令人極為敬佩，因此若經其檢視，理應萬無一失。沒想到後來由於本人投入中央大學行政工作， 歷經中央大學太空及遙測研究中心主任、副研發長、研發長，以及後續的副校長和代理校長工作前後近二十年，而在這其間也還代理過客傢學院院長、理學院院長和管理學院院長，也代理過人文研究中心主任、颱灣經濟發展研究中心主任、以及數據分析方法研究中心主任，目前則擔任通訊係統研究中心主任。因此使得編撰工作不隻緩慢，甚且有時甚至停頓。直至近來卸任行政工作再積極投入，卻不幸我們敬愛的曾忠一教授已離我們而去，無法如我期待的協助完善本書。我想也因此本書一定會有許多的缺失與遺漏，此點確實是我心中的一大遺憾。不過我仍然要錶達我內心對曾忠一教授的感謝，感謝他激起我編撰此書的動力，雖然他一直不知道我在做這件事情。
最後我要感謝中央大學，因為我的教研生涯全都在此，而中央大學也全力地協助提供優質的教研環境，讓我成長而略有成績。此外也要感謝許多在本書編撰期間提供我相當助力的歷屆博士生們， 如陳萬金、林唐煌、劉崇治、黃世任等教授，目前他們均學有所成， 已分別在各公私立大學任教，錶現均極為優異。此外博士生黃清順、陳昱均同學，以及博士後郭宗華博士對本書之付梓亦均有不可抹滅的協助和貢獻。另外，也謝謝我實驗室裡的多位碩士學生和助理的幫忙：已赴美攻讀博士學位的賴慧文、正在中大攻讀博士學位的張怡鈴、以及黃建齊和轉讀颱大的林美玲。此外，研究助理陳良德和賴佑晟在協助文稿的整理及校正更是功不可沒。而對此書的完成，也要感謝我最親愛的傢人，在我任職於中央大學期間，雖然對他們疏於照顧，仍全心全力地支持與體諒，讓我無後顧之憂。最後，也要感謝協助審查本書學者專傢的編修建議，博士生張國恩和幾位碩士學生最後的校訂，以及中大齣版社同仁的全力協助，讓本書能順利付梓。惟書中仍難免有疏漏或不足，亦祈各方專傢不吝指正。
如何能更精準地監測及預測天氣和氣候變化？更瞭解颱風的行為及預測動嚮？更瞭解全球暖化機製及找齣可能解決方案？發展齣更有效率的太陽能電池？建構更具綠色概念的智慧大樓？建構更綠能的生活？……
這些問題，都有一個共同的工作交集——需先瞭解驅動地球大氣係統最重要的能量平衡，亦即太陽（短波）輻射與地球係統（長波）輻射間的平衡，而這就要瞭解大氣輻射原理。
絕大部分的地球圈能量都直接或間接來自太陽光的照射，而地球大氣與太陽輻射能量之間的交互作用造就瞭天氣和氣候變化，而兩者之間的能量收支平衡即使隻些微變動，亦可能造成環境及生物圈的巨變，例如目前極受重視的全球暖化和氣候變遷。因此從另一方麵而言，天氣和氣候觀測很重要的項目之一即是在量測大氣輻射量的變化。此外近代新興的遙測技術，特別是衛星遙測，也是建基於大氣輻射原理上。
這本《大氣輻射傳送原理》的目的即在提供對大氣物理、衛星遙測、全球暖化、氣候變遷等議題有興趣的相關研究人員及研究生上課或研習的教材之用。全書共分九章，第一、二章論述基本輻射概念，第三章介紹輻射傳送方程，這也是大氣輻射原理的數理精髓，第四章則描述反射、透射的計算，以及在地錶效應下的漫射輻射，第五、六兩章推導均勻大氣時輻射傳送方程的近似解，第七章則探討在非均勻大氣時輻射傳送的近似解，第八章討論不變性原理在求解輻射傳送上的應用，最後第九章再就輻射定義及數值求解等的問題進行補述。
由於大氣輻射傳送過程在微觀上相當複雜，這也錶現在其輻射方程上。因此本書較適閤於已具相當微積分與物理程度的大四學生或研究生；研讀過程亦建議可輔以相關大氣輻射數值模式的瞭解與模擬實習。
本書根基於本人在博士班《大氣輻射特論》之講授內容編寫而成，主要參考Bugloa (1986) 所著Introduction to the Theory of Atmos-pheric Radiative Transfer 一書，除瞭加上必要的補述和修正誤植部分外，亦融入本人多年來授課和研究心得，希望對相關領域的研究生或有興趣的學者專傢在瞭解大氣輻射的過程與原理時能有所助益。
在動念編寫本書時，一直覺得理應輕鬆愉快，可以迅速完成。原因在於想說隻是過去教學時的講授內容整理一下就可底定，再加上可以請求中央研究院曾忠一教授協助我做完整的檢視。曾忠一教授著作等身，且心思縝密，行事嚴謹，以往他在學生口試時對學生論文的深入審閱與精闢的修正建議，令人極為敬佩，因此若經其檢視，理應萬無一失。沒想到後來由於本人投入中央大學行政工作， 歷經中央大學太空及遙測研究中心主任、副研發長、研發長，以及後續的副校長和代理校長工作前後近二十年，而在這其間也還代理過客傢學院院長、理學院院長和管理學院院長，也代理過人文研究中心主任、颱灣經濟發展研究中心主任、以及數據分析方法研究中心主任，目前則擔任通訊係統研究中心主任。因此使得編撰工作不隻緩慢，甚且有時甚至停頓。直至近來卸任行政工作再積極投入，卻不幸我們敬愛的曾忠一教授已離我們而去，無法如我期待的協助完善本書。我想也因此本書一定會有許多的缺失與遺漏，此點確實是我心中的一大遺憾。不過我仍然要錶達我內心對曾忠一教授的感謝，感謝他激起我編撰此書的動力，雖然他一直不知道我在做這件事情。
最後我要感謝中央大學，因為我的教研生涯全都在此，而中央大學也全力地協助提供優質的教研環境，讓我成長而略有成績。此外也要感謝許多在本書編撰期間提供我相當助力的歷屆博士生們， 如陳萬金、林唐煌、劉崇治、黃世任等教授，目前他們均學有所成， 已分別在各公私立大學任教，錶現均極為優異。此外博士生黃清順、陳昱均同學，以及博士後郭宗華博士對本書之付梓亦均有不可抹滅的協助和貢獻。另外，也謝謝我實驗室裡的多位碩士學生和助理的幫忙：已赴美攻讀博士學位的賴慧文、正在中大攻讀博士學位的張怡鈴、以及黃建齊和轉讀颱大的林美玲。此外，研究助理陳良德和賴佑晟在協助文稿的整理及校正更是功不可沒。而對此書的完成，也要感謝我最親愛的傢人，在我任職於中央大學期間，雖然對他們疏於照顧，仍全心全力地支持與體諒，讓我無後顧之憂。最後，也要感謝協助審查本書學者專傢的編修建議，博士生張國恩和幾位碩士學生最後的校訂，以及中大齣版社同仁的全力協助，讓本書能順利付梓。惟書中仍難免有疏漏或不足，亦祈各方專傢不吝指正。
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