近幾十年來，遙感技術(shù)因其特殊的優(yōu)勢在大氣遙感、地球資源勘查、環(huán)境監(jiān)測、國土軍事安全等領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展。在這些應(yīng)用中，一個(gè)最基本的科學(xué)問題就是，對電磁波在介質(zhì)中的傳播特性進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測和仿真，而針對不同結(jié)構(gòu)的球體和橢球體顆粒物電磁散射性質(zhì)的準(zhǔn)確求解，是更為基礎(chǔ)的科學(xué)問題。

       同時(shí)，沙塵暴、霧霾等災(zāi)害性天氣事件給人類生活、區(qū)域氣候、海洋生態(tài)帶來了許多直接和間接的影響。這類災(zāi)害性天氣現(xiàn)象的監(jiān)測和預(yù)警，對顆粒物電磁散射特性的求解這一科研領(lǐng)域帶來了更多新的科學(xué)問題。例如，氣溶膠顆粒運(yùn)動(dòng)過程的帶電現(xiàn)象是否會(huì)影響其電磁散射性質(zhì)？由帶電氣溶膠誘發(fā)的強(qiáng)度高達(dá)數(shù)百千伏每米的靜電場是否會(huì)對顆粒電磁散射性質(zhì)產(chǎn)生影響？氣溶膠顆粒的帶電現(xiàn)象是否會(huì)對其自身的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響？氣溶膠顆粒在運(yùn)動(dòng)過程中與大氣環(huán)境的化學(xué)反應(yīng)和物理性改變對其光學(xué)性質(zhì)有何影響？這些影響對氣溶膠環(huán)境下的目標(biāo)物遙感測量結(jié)果又有何影響？這些基本問題的回答，有助于促進(jìn)氣溶膠環(huán)境下遙感反演、圖像恢復(fù)等科技領(lǐng)域的發(fā)展，從而對人類社會(huì)的發(fā)展、遙感監(jiān)測、復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別和無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要而又積極的作用。 

      本書主要總結(jié)了作者們近年來從事顆粒物電磁散射性質(zhì)求解建模與仿真、基于風(fēng)廓線雷達(dá)的沙塵暴遙感監(jiān)測等方面的主要研究成果，并引入了部分文獻(xiàn)中的相關(guān)內(nèi)容。書中重點(diǎn)介紹了Mie理論、Rayleigh近似、T矩陣法在顆粒物電磁散射性質(zhì)求解中的應(yīng)用，并首次詳細(xì)介紹了復(fù)雜結(jié)構(gòu)顆粒的等效介質(zhì)理論，以及環(huán)境電場對顆粒物電磁散射性質(zhì)影響的求解方法。通過對以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讀者能了解這一領(lǐng)域相關(guān)研究的基本理論、方法及其進(jìn)展。當(dāng)然，這些內(nèi)容還有大量工作亟待完善，這也是我們今后共同努力的方向，也期望本書能起到拋磚引玉的作用。

       本書內(nèi)容安排如下。

       第1章概述了沙塵暴對電磁波的衰減作用、環(huán)境電場對介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的影響、等效介質(zhì)理論等內(nèi)容，以期讀者對相關(guān)研究現(xiàn)狀有所了解。

        第2章匯總了基本電磁理論方程和不同介質(zhì)中的電磁波方程，是本書相關(guān)理論和方法的基礎(chǔ)知識(shí)。

       第3章給出了Mie理論和T矩陣法在求解各向同性均質(zhì)圓球和分層圓球顆粒電磁散射性質(zhì)中的應(yīng)用，以及不同結(jié)構(gòu)、局部帶電、球體顆粒電磁散射性質(zhì)的求解方法和仿真結(jié)果；同時(shí)也討論了顆粒系統(tǒng)中多次散射過程的求解方法，重點(diǎn)介紹了帶電顆粒的T矩陣建立過程，并基于此討論了帶電顆粒系統(tǒng)對入射電磁波多次散射過程的求解。

       第4章介紹了Rayleigh近似在求解不同結(jié)構(gòu)、帶電和不帶電小球體粒子電磁散射過程的基本應(yīng)用，并基于Rayleigh近似討論了環(huán)境電場對顆粒光學(xué)性質(zhì)的影響。本章重點(diǎn)介紹了各向同性、各向異性球體帶電顆粒電磁散射性質(zhì)的求解，并討論了表面電荷非均勻分布時(shí)顆粒物電磁散射特性的變化。         第5章討論了非均質(zhì)圓球顆粒等效介質(zhì)理論的建立過程，及其在顆粒電磁散射性質(zhì)求解中的應(yīng)用，同時(shí)也給出了靜電場近似下橢球顆粒等效球體理論的建立過程。

      第6章探討了沙塵暴對微波雷達(dá)的影響，主要討論沙塵暴對微波的散射和吸收作用、沙塵暴中微波的傳輸距離等內(nèi)容，并給出了基于微波雷達(dá)反射率反演沙塵暴過程中風(fēng)沙靜電場強(qiáng)度的基本方法。 第7章概述了基于風(fēng)廓線雷達(dá)反演沙塵暴結(jié)構(gòu)參數(shù)的基本方法和基本結(jié)果。 通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們希望讀者可以扎實(shí)掌握現(xiàn)有顆粒物電磁散射特性建模的基本理論和方法，以及復(fù)雜介質(zhì)等效介質(zhì)理論的建立方法，以盡快進(jìn)入這一領(lǐng)域開展自己的特色研究，為祖國科技的發(fā)展與進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。

       作者 2016年9月   致 謝  本書涉及的部分研究成果是在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（10872082、11302111、11562017、41305035、41305027、41575008、61463043）、教育部科學(xué)技術(shù)研究重大項(xiàng)目（308022）、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2009CB421304）、國家科技部國際合作項(xiàng)目（2011DFA11780）、蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題、中國沙漠氣象科學(xué)研究基金課題（Sqj2014003）、半干旱氣候變化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題、上海交通大學(xué)先進(jìn)光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（2013GZKF031306）、寧夏自然科學(xué)基金（NZ12117）、寧夏科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、寧夏科協(xié)青年科技人才托舉工程專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助下完成的，對此表示真誠感謝。 本書作者李興財(cái)博士想在此特別感謝研究生階段的導(dǎo)師——中國科學(xué)院院士、西安電子科技大學(xué)校長鄭曉靜院士和蘭州大學(xué)謝莉教授一直以來的幫助和指導(dǎo)，是她們帶領(lǐng)他進(jìn)入科學(xué)的大門；感謝百年名校蘭州大學(xué)的培養(yǎng)；感謝年邁仍在農(nóng)村辛苦勞作的父親李建倉、母親張淑霞的養(yǎng)育之恩，也感謝妻子王娟女士一直以來的陪伴、鼓勵(lì)和支持。

        作者 2016年9月