卫星气象学课件3-liyan
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物质。
▲
紫外线：波长10-5—0.35 m，生成：原子和分子内部的电子状态
改变，特征：频率较高，各种物质对短的紫外线有吸收。
▲
可见光：波长0.40 —0.76 m，生成：原子内部的电子状态，特征： 对人眼有特殊的刺激。 红外线：波长0.76 —1000 m，生成：分子、原子的振动转动，特 征：与温度有关。 波：波长1mm —30cm。生成：分子转动。大于30厘米的波称 无线电波。
2 2
3.8255 10 瓦
26
式中d0是日地平均距离，S0是太阳常数。Q单位为瓦。
能量平衡：到达地球大气顶的太阳辐射通过大气时，大约
35% 被地球、大气、云层反射
17% 被大气吸收 47% 到达地面、被地表吸收
▲
太阳光谱：
太阳辐射能主要集中在0.3-3.0微米，
辐射最大值位于0.47微米,色温度Tc 。
红外线（infrared rays）
生活中高温杀菌，红外线夜视仪， 监控设备，手机的红外口，宾馆的 房门卡，汽车、电视机的遥控器、 洗手池的红外感应，饭店门前的感 应门。 所有高于绝对零度（-273.15℃）的 物质都可以产生红外线。 医用红外线可分为两类：近红外线 与远红外线。
红外线辐射治疗仪
可见光辐射：是绿色植物进行光合作用所必须的和有效的太阳辐射能,占总辐 射45～50％。 可见光云图:图像的黑白程度是表示地面和云面的反照率大小，白色表示反照 率大，黑色表示反照率小。 可见光遥感:传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的，可得到具有很高 地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。 可见光通信技术：做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电 线连接，因而具有广泛的开发前景。
雪融化时，可以利用红外波段识别积雪。
反射 率%
新雪（冷） 陈雪（融化或解冻）
0.6
1.4
2.0
2.4
波长m
雪的反射特性曲线
盆地积雪区较山 地积雪均匀； 东北和蒙古地区 的积雪、华北地 区（S）和中原地 区（N）、渤海湾 （B）四周陆地有 积雪区； 冰雪覆盖区在可见光云图上表现为灰白到白色不 等，冰雪厚度越厚，色调越白。在卫星云图上积雪深 度超过3厘米才能清楚地表现出来。 在红外云图上，有雪覆盖的地区色调比四周地区 更白。积雪区的亮度决定于积雪区内是否有植被、植 被的种类以及有多少植被为积雪所覆盖。 如果积雪很浅，在可见光云图上容易看出，在红 外云图上不容易看出，这因为雪面与四周地表的色调 相差很小，而雪面的反照率比无雪的地表要大许多。
第二节
太阳和地球-大气系统辐射
在被动式气象卫星遥感系统中，主要辐射源是太阳和地球大气 系统，其能量光谱分布几乎遍及整个电磁波谱范围。辐射源发射的 辐射与地表、大气等目标物相互作用，其辐射被目标物反射、透射 或吸收，强度和光谱分布都会发生变化，从而产生目标物的各种信 息。为此要清楚认识遥感波段、遥感信息、太阳和地球—大气系统 辐射，及其光谱特征。 一、太阳辐射及其光谱特征 太阳：6000K火球，直径139.14万公里，是地球的104倍；日地平 均距离d0=1.495×108公里。 太阳辐射用太阳常数、太阳光谱(在大气顶处、在地面处）描述。
可 见 光
1m 31014 31012 中红外 1.5
分 厘 超 米 米 短 波 波 波 波 无 线 电 波 1cm 1m 3108
短 中 波 波
长 波 迟缓电振荡
光谱区 波 长
31016
31010
3106
3104
3102
频 率 (Hz)
近红外
远红外 15 750 m
紫 蓝 青 绿 黄 紫 蓝 青 绿 黄
在气象卫星遥感测量中，主要采用可见光、红外和微波波 段，电磁波谱的各分谱段的划分常没有严格界线，在两谱段之 间的边界是渐变的，可根据使用目的而分，例如把0.38-3.0微 米称为反射波段,这一波段的辐射源主要是太阳，卫星接受到 的是地(云)面的反射太阳辐射。 按吸收气体分为水汽吸收谱段，二氧化碳吸收谱段等。由于 各个谱段的电磁波辐射特性不一样，所以遥感用的探测仪器也 不一样。可见光波段采用照相方法观测物体，在红外波段以热 敏电阻为探测器的辐射计，不同波段内使用不同的传感器。
太阳辐射和大气对其 的吸收光谱
大气气体的吸收谱带
成 分 体积混合比 （%） 99 1.0—0.01 0.033 混合比 特征 常数 可变 常数 强吸收位置 （m） 不吸收 次强吸收位置 （m） 不吸收
氧和氮 H2O CO2
1.4，1.9，2.7， 0.9，1.1 6.3，13.0 2.7，4.3，14.7 1.4，1.6，2.0，5.0，9.4， 10.4
▲
▲
微
r射线治脑瘤
r射线爆炸
临床上常用的x线检查方法有透视和摄片 两种。x线检查是临床辅助诊断方法之一。 工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人 体有伤害。X射线可激发荧光、使气体电离、 使感光乳胶感光，故X射线可用于电离计、 闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点 阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射 线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种 缺陷的重要手段。
可见光卫星云图：可见光卫星云 图利用云顶反射太阳光的原理制成， 比较厚的云层反射能力强，会显示 出亮白色，云层较薄则显示暗灰色。 选用波段： 在可见光波段，静止 卫星采用波段为0.52-0.75μm.
水汽图：卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发 射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星， 则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多； 否则越少。 选用波段：以 6-7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图 象表示便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以 自身较低的温度发射红外辐射。
第三章
气象卫星遥感大气基本 原理和资料产品
1
电磁波谱
2
太阳、地球-大气系统辐射及其在大气中传输特性
3
4
卫星云图观测原理
气象卫星的定量产品简介
气象卫星遥感地球大气的温度、湿度和云雨演变等 气象要素是通过探测地球大气系统发射或反射的电磁辐 射而实现的，电磁辐射是气象卫星遥感的基础。 为了准确地掌握气象卫星探测大气的原理和应用卫 星资料，必须对辐射的基本概念、基本定律及辐射在地 球大气系统内的传输规律有清楚的了解。
微波：
基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微 波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对 金属类东西，则会反射微波。
气象卫星云图选用的电磁波段
红外线卫星云图：利用卫星上红外线 仪器，来测量云层温度。温度低的云层 会以亮白色来显示，即此处的云层较高， 暗灰色的部分则代表云层高度较低。 选用波段：10.5-12.5μm的红外波段。
弧型分布的喜马拉雅山地积雪
4、水体的反射特性: 水的反照率与水的混浊度，含盐量和叶绿素的浓度有关。利 用它们这些关系可以探测水中泥沙量，叶绿素等。 ①在可见光波段水体的吸收最小，即透过率最大在0.48微米左 右；在0.5-0.6微米内,对清洁水的穿透深度约为10米,0.6-0.7微 米波段约为3米, 0.7-0.8微米波段为1米，而在0.8-1.1微米波段 只能达到10厘米。
1、太阳常数：指在不考虑大气作用，在平均日-地距离处，垂直
于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度。根据高空气球、飞机、 卫星测量到的太阳常数数值为1353瓦/平方米，其估计误差为 ±21瓦/平方米。太阳常数的变化与太阳黑子数有关。由太阳常 数可以计算单位时间内太阳辐射的总能量为
Q 4 d 0 S 0 4 1.51011 1353
TC 2898
max
2898 0.47
6165 .96 K
1/4能量在波长0.47微米的谱段内， 46%的能量在0.40—0.76μ m的可见光波段。 假设太阳是理想的黑体，则可由斯蒂芬-波尔兹曼定律 和维恩位移公式计算出太阳的有效温度Te:
Te ( E日
1/ ）4 （
Q 2 4R日
医用X线机
紫外线(ultraviolet ray)
紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光 作用强，日光灯、各种荧光灯和农业上用来 诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物 质发光的; 还可以防伪;紫外线还有生理作用， 能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等;紫外 线的粒子性较强，能使各种金属产生光电效 应。 分类：近紫外线UVA，远紫外线UVB和超短紫 外线UVC。 UVB的照射造成人体皮肤伤害； UVA紫外线会使皮肤晒黑。
作物在生长和衰老期间光谱变化
植被的反射光谱是植被和下 垫面土壤反射率的组合
（4）不同种类的作物及状况对反照率的影响
（a）不同种类作物和裸地的反照率 （b）作物覆盖率和生物量对反照率的影响
3、冰雪的反照率：
雪的反照率在小于0.8微米波段几乎接近100％，在大于0.8微米波段随波 长的增加而减小。新雪和陈雪之间也有明显的差异。在可见光波段，两者的反 照率较高，相差很小，但近红外波段，其反照率明显下降，陈雪的反照率减小 得更快，在1.8或2.2微米的反射峰明显减弱。在0.5-1.1微米波段，云和雪的 反照率都很高，差异很小，在中红外波段，1.55-1.75微米和2.10-2.35微米， 云层有很高的反照率，雪的反照率很低。用中红外波段可以将云与雪区分开；冬季
三种不同含水量砂土的光谱反射曲线
不同土壤湿度下含沙壤土的反射率
2、植被的反照率：
（1）有植被覆盖的地表反照率
有植被覆盖的地表，其反照率与植物的种类、地面覆盖度、作物生 长发育和颜色有关。绿色植物的反照率决定于体内叶绿素和水的吸收， 叶绿素在0.45、0.67微米附近有强吸收，水在1.4微米和1.9微米处有强 吸收，所以绿色植物在0.55微米和近红外(0.76—1.10微米）处有强反射 和低吸收。 可见光-中红外小麦叶子的反射光谱
O3
N2O CH4
10-6
2.4—3.0×10 -5 1.4—1.6×10 -4
源自文库
可变
可变 可变
4.7，9.6，14.1
4.5，7.8 3.3，3.8，7.7
3.3，3.6，5.7
3.9，4.1，9.6，17.0
CO
1.3—1.9×10 -5
可变
4.7
2.3
地面及其覆盖物对太阳辐射的反射
太阳光通过大气被吸收和散射后，到达地面的辐射一部分 被地面吸收，部分又被反射到空间。地表面反射的强弱与物体 的反照率和太阳高度角有关，反照率随波长、地面颜色、干湿 度、粗糙度和太阳高度角而变。
第一节
电磁波谱
电磁波谱包括宇宙射线、太阳辐射、热辐射、无线电波等。 电磁波段的划分
太阳 辐射 电 r 射 线 X 射线 1nm 31022 31020 31018
可见光
地球大气 辐射 电磁振荡 分子振动转动 亚 毫 红 毫 米 米 波 外 微 波 线
离 电子跃迁 紫 外 线
产 生 机 制
宇 宙 射 线
1. 地面土壤粒子结构、土壤水分对反照率的影响：
通常土壤颗粒越小，颗粒间的空隙越小，吸收越少反射越大。 干燥的砂质土具有较高的反照率，随土壤湿度加大，反照率明显 减小。土壤湿度增大到一定值时，反照率将缓慢减小，当土壤达 到吸湿极限时，反照率将几乎不变。
反 射 率%
0—4%
5—12%
22—32%
波长m
叶子反射 率、水吸 收率% 水吸收率 叶子反射率
0.5
1.3
1.9 波长m
2.5
叶子反射率、水吸收率的反相关系
（2）不同生长期作物反照率
（3）土壤对植物光谱的影响
衰老期小麦叶子反射光谱
叶子光学特性的改变主要发 生在植物幼小期和成熟衰老 期，周年生植物或落叶树叶 的大部分时间保持常定的光 学特性，是以叶绿素含量为 时间的函数。
1/ ）4
▲ 二、太阳吸收光谱（如图）：该光谱与6000K的黑体辐 射光谱有明显差异，存在许多由大气中的臭氧、氧、水汽、 二氧化碳及尘埃等物质选择性吸收作用造成的吸收线和吸收 带。 O3吸收：主要位于紫外光0.2 -0.3m ；0.32-0.36m； 可见光0.6-4.75m。 O2吸收：紫外、可见光。 H2O吸收：0.5m；0.7-0.8m。 CO2吸收：3.5 m。
0.40 0.43 0.45 0.50 0.57 0.60
橙 橙
0.63
红 红
0.76微米
▲
r 射线： 波长10-11 —10-4nm，生成：放射性元素蜕变，特征：几 兆电子伏特。
▲
x 射线： 波长10-5 —0.0045m，生成：原子内部的电子从激发态
恢复到稳态，特征：波长短，频率高能穿透密度很大的
▲
紫外线：波长10-5—0.35 m，生成：原子和分子内部的电子状态
改变，特征：频率较高，各种物质对短的紫外线有吸收。
▲
可见光：波长0.40 —0.76 m，生成：原子内部的电子状态，特征： 对人眼有特殊的刺激。 红外线：波长0.76 —1000 m，生成：分子、原子的振动转动，特 征：与温度有关。 波：波长1mm —30cm。生成：分子转动。大于30厘米的波称 无线电波。
2 2
3.8255 10 瓦
26
式中d0是日地平均距离，S0是太阳常数。Q单位为瓦。
能量平衡：到达地球大气顶的太阳辐射通过大气时，大约
35% 被地球、大气、云层反射
17% 被大气吸收 47% 到达地面、被地表吸收
▲
太阳光谱：
太阳辐射能主要集中在0.3-3.0微米，
辐射最大值位于0.47微米,色温度Tc 。
红外线（infrared rays）
生活中高温杀菌，红外线夜视仪， 监控设备，手机的红外口，宾馆的 房门卡，汽车、电视机的遥控器、 洗手池的红外感应，饭店门前的感 应门。 所有高于绝对零度（-273.15℃）的 物质都可以产生红外线。 医用红外线可分为两类：近红外线 与远红外线。
红外线辐射治疗仪
可见光辐射：是绿色植物进行光合作用所必须的和有效的太阳辐射能,占总辐 射45～50％。 可见光云图:图像的黑白程度是表示地面和云面的反照率大小，白色表示反照 率大，黑色表示反照率小。 可见光遥感:传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的，可得到具有很高 地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。 可见光通信技术：做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电 线连接，因而具有广泛的开发前景。
雪融化时，可以利用红外波段识别积雪。
反射 率%
新雪（冷） 陈雪（融化或解冻）
0.6
1.4
2.0
2.4
波长m
雪的反射特性曲线
盆地积雪区较山 地积雪均匀； 东北和蒙古地区 的积雪、华北地 区（S）和中原地 区（N）、渤海湾 （B）四周陆地有 积雪区； 冰雪覆盖区在可见光云图上表现为灰白到白色不 等，冰雪厚度越厚，色调越白。在卫星云图上积雪深 度超过3厘米才能清楚地表现出来。 在红外云图上，有雪覆盖的地区色调比四周地区 更白。积雪区的亮度决定于积雪区内是否有植被、植 被的种类以及有多少植被为积雪所覆盖。 如果积雪很浅，在可见光云图上容易看出，在红 外云图上不容易看出，这因为雪面与四周地表的色调 相差很小，而雪面的反照率比无雪的地表要大许多。
第二节
太阳和地球-大气系统辐射
在被动式气象卫星遥感系统中，主要辐射源是太阳和地球大气 系统，其能量光谱分布几乎遍及整个电磁波谱范围。辐射源发射的 辐射与地表、大气等目标物相互作用，其辐射被目标物反射、透射 或吸收，强度和光谱分布都会发生变化，从而产生目标物的各种信 息。为此要清楚认识遥感波段、遥感信息、太阳和地球—大气系统 辐射，及其光谱特征。 一、太阳辐射及其光谱特征 太阳：6000K火球，直径139.14万公里，是地球的104倍；日地平 均距离d0=1.495×108公里。 太阳辐射用太阳常数、太阳光谱(在大气顶处、在地面处）描述。
可 见 光
1m 31014 31012 中红外 1.5
分 厘 超 米 米 短 波 波 波 波 无 线 电 波 1cm 1m 3108
短 中 波 波
长 波 迟缓电振荡
光谱区 波 长
31016
31010
3106
3104
3102
频 率 (Hz)
近红外
远红外 15 750 m
紫 蓝 青 绿 黄 紫 蓝 青 绿 黄
在气象卫星遥感测量中，主要采用可见光、红外和微波波 段，电磁波谱的各分谱段的划分常没有严格界线，在两谱段之 间的边界是渐变的，可根据使用目的而分，例如把0.38-3.0微 米称为反射波段,这一波段的辐射源主要是太阳，卫星接受到 的是地(云)面的反射太阳辐射。 按吸收气体分为水汽吸收谱段，二氧化碳吸收谱段等。由于 各个谱段的电磁波辐射特性不一样，所以遥感用的探测仪器也 不一样。可见光波段采用照相方法观测物体，在红外波段以热 敏电阻为探测器的辐射计，不同波段内使用不同的传感器。
太阳辐射和大气对其 的吸收光谱
大气气体的吸收谱带
成 分 体积混合比 （%） 99 1.0—0.01 0.033 混合比 特征 常数 可变 常数 强吸收位置 （m） 不吸收 次强吸收位置 （m） 不吸收
氧和氮 H2O CO2
1.4，1.9，2.7， 0.9，1.1 6.3，13.0 2.7，4.3，14.7 1.4，1.6，2.0，5.0，9.4， 10.4
▲
▲
微
r射线治脑瘤
r射线爆炸
临床上常用的x线检查方法有透视和摄片 两种。x线检查是临床辅助诊断方法之一。 工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人 体有伤害。X射线可激发荧光、使气体电离、 使感光乳胶感光，故X射线可用于电离计、 闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点 阵结构对X射线可产生显著的衍射作用，X射 线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种 缺陷的重要手段。
可见光卫星云图：可见光卫星云 图利用云顶反射太阳光的原理制成， 比较厚的云层反射能力强，会显示 出亮白色，云层较薄则显示暗灰色。 选用波段： 在可见光波段，静止 卫星采用波段为0.52-0.75μm.
水汽图：卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发 射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星， 则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多； 否则越少。 选用波段：以 6-7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图 象表示便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以 自身较低的温度发射红外辐射。
第三章
气象卫星遥感大气基本 原理和资料产品
1
电磁波谱
2
太阳、地球-大气系统辐射及其在大气中传输特性
3
4
卫星云图观测原理
气象卫星的定量产品简介
气象卫星遥感地球大气的温度、湿度和云雨演变等 气象要素是通过探测地球大气系统发射或反射的电磁辐 射而实现的，电磁辐射是气象卫星遥感的基础。 为了准确地掌握气象卫星探测大气的原理和应用卫 星资料，必须对辐射的基本概念、基本定律及辐射在地 球大气系统内的传输规律有清楚的了解。
微波：
基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微 波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对 金属类东西，则会反射微波。
气象卫星云图选用的电磁波段
红外线卫星云图：利用卫星上红外线 仪器，来测量云层温度。温度低的云层 会以亮白色来显示，即此处的云层较高， 暗灰色的部分则代表云层高度较低。 选用波段：10.5-12.5μm的红外波段。
弧型分布的喜马拉雅山地积雪
4、水体的反射特性: 水的反照率与水的混浊度，含盐量和叶绿素的浓度有关。利 用它们这些关系可以探测水中泥沙量，叶绿素等。 ①在可见光波段水体的吸收最小，即透过率最大在0.48微米左 右；在0.5-0.6微米内,对清洁水的穿透深度约为10米,0.6-0.7微 米波段约为3米, 0.7-0.8微米波段为1米，而在0.8-1.1微米波段 只能达到10厘米。
1、太阳常数：指在不考虑大气作用，在平均日-地距离处，垂直
于太阳入射的表面上接收到太阳的辐照度。根据高空气球、飞机、 卫星测量到的太阳常数数值为1353瓦/平方米，其估计误差为 ±21瓦/平方米。太阳常数的变化与太阳黑子数有关。由太阳常 数可以计算单位时间内太阳辐射的总能量为
Q 4 d 0 S 0 4 1.51011 1353
TC 2898
max
2898 0.47
6165 .96 K
1/4能量在波长0.47微米的谱段内， 46%的能量在0.40—0.76μ m的可见光波段。 假设太阳是理想的黑体，则可由斯蒂芬-波尔兹曼定律 和维恩位移公式计算出太阳的有效温度Te:
Te ( E日
1/ ）4 （
Q 2 4R日
医用X线机
紫外线(ultraviolet ray)
紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光 作用强，日光灯、各种荧光灯和农业上用来 诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物 质发光的; 还可以防伪;紫外线还有生理作用， 能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等;紫外 线的粒子性较强，能使各种金属产生光电效 应。 分类：近紫外线UVA，远紫外线UVB和超短紫 外线UVC。 UVB的照射造成人体皮肤伤害； UVA紫外线会使皮肤晒黑。
作物在生长和衰老期间光谱变化
植被的反射光谱是植被和下 垫面土壤反射率的组合
（4）不同种类的作物及状况对反照率的影响
（a）不同种类作物和裸地的反照率 （b）作物覆盖率和生物量对反照率的影响
3、冰雪的反照率：
雪的反照率在小于0.8微米波段几乎接近100％，在大于0.8微米波段随波 长的增加而减小。新雪和陈雪之间也有明显的差异。在可见光波段，两者的反 照率较高，相差很小，但近红外波段，其反照率明显下降，陈雪的反照率减小 得更快，在1.8或2.2微米的反射峰明显减弱。在0.5-1.1微米波段，云和雪的 反照率都很高，差异很小，在中红外波段，1.55-1.75微米和2.10-2.35微米， 云层有很高的反照率，雪的反照率很低。用中红外波段可以将云与雪区分开；冬季
三种不同含水量砂土的光谱反射曲线
不同土壤湿度下含沙壤土的反射率
2、植被的反照率：
（1）有植被覆盖的地表反照率
有植被覆盖的地表，其反照率与植物的种类、地面覆盖度、作物生 长发育和颜色有关。绿色植物的反照率决定于体内叶绿素和水的吸收， 叶绿素在0.45、0.67微米附近有强吸收，水在1.4微米和1.9微米处有强 吸收，所以绿色植物在0.55微米和近红外(0.76—1.10微米）处有强反射 和低吸收。 可见光-中红外小麦叶子的反射光谱
O3
N2O CH4
10-6
2.4—3.0×10 -5 1.4—1.6×10 -4
源自文库
可变
可变 可变
4.7，9.6，14.1
4.5，7.8 3.3，3.8，7.7
3.3，3.6，5.7
3.9，4.1，9.6，17.0
CO
1.3—1.9×10 -5
可变
4.7
2.3
地面及其覆盖物对太阳辐射的反射
太阳光通过大气被吸收和散射后，到达地面的辐射一部分 被地面吸收，部分又被反射到空间。地表面反射的强弱与物体 的反照率和太阳高度角有关，反照率随波长、地面颜色、干湿 度、粗糙度和太阳高度角而变。
第一节
电磁波谱
电磁波谱包括宇宙射线、太阳辐射、热辐射、无线电波等。 电磁波段的划分
太阳 辐射 电 r 射 线 X 射线 1nm 31022 31020 31018
可见光
地球大气 辐射 电磁振荡 分子振动转动 亚 毫 红 毫 米 米 波 外 微 波 线
离 电子跃迁 紫 外 线
产 生 机 制
宇 宙 射 线
1. 地面土壤粒子结构、土壤水分对反照率的影响：
通常土壤颗粒越小，颗粒间的空隙越小，吸收越少反射越大。 干燥的砂质土具有较高的反照率，随土壤湿度加大，反照率明显 减小。土壤湿度增大到一定值时，反照率将缓慢减小，当土壤达 到吸湿极限时，反照率将几乎不变。
反 射 率%
0—4%
5—12%
22—32%
波长m
叶子反射 率、水吸 收率% 水吸收率 叶子反射率
0.5
1.3
1.9 波长m
2.5
叶子反射率、水吸收率的反相关系
（2）不同生长期作物反照率
（3）土壤对植物光谱的影响
衰老期小麦叶子反射光谱
叶子光学特性的改变主要发 生在植物幼小期和成熟衰老 期，周年生植物或落叶树叶 的大部分时间保持常定的光 学特性，是以叶绿素含量为 时间的函数。
1/ ）4
▲ 二、太阳吸收光谱（如图）：该光谱与6000K的黑体辐 射光谱有明显差异，存在许多由大气中的臭氧、氧、水汽、 二氧化碳及尘埃等物质选择性吸收作用造成的吸收线和吸收 带。 O3吸收：主要位于紫外光0.2 -0.3m ；0.32-0.36m； 可见光0.6-4.75m。 O2吸收：紫外、可见光。 H2O吸收：0.5m；0.7-0.8m。 CO2吸收：3.5 m。
0.40 0.43 0.45 0.50 0.57 0.60
橙 橙
0.63
红 红
0.76微米
▲
r 射线： 波长10-11 —10-4nm，生成：放射性元素蜕变，特征：几 兆电子伏特。
▲
x 射线： 波长10-5 —0.0045m，生成：原子内部的电子从激发态
恢复到稳态，特征：波长短，频率高能穿透密度很大的