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 基礎と気象・気候学への応用詳解 大気放射学

詳解 大気放射学 基礎と気象・気候学への応用

A5判 440ページ
定価:8,800円+税
ISBN978-4-13-062729-0(4-13-062729-5) C3044
奥付の初版発行年月:-0001年11月 / 発売日:2019年01月下旬

内容紹介

気象学,気候学を学ぶ者にとって,大気放射の原理とその大気現象との関連の理解は必須である.本書は,大学初年次程度の数学のみを用いて,基礎から高度の理解まで導く.高度な内容の章や節をマークを付し,便宜を図る.国際的な評価が高い原著,Grant W. Petty, A First Course in Atmospheric Radiation, 2nd.Ed. 2006 を全訳.


目次

第二版の序文/第一版の序文/訳者のまえがき

第1章 序論
1.1 気候と気象における重要性 
 1.1.1 太陽放射    
 1.1.2 熱赤外放射 
 1.1.3 グローバルな熱機関(global heat energy) 
 1.1.4 地球のエネルギー収支の要素 
1.2 リモートセンシングにおける重要性 

第2章 放射の性質
2.1 電磁放射の性質 
2.2 周波数 
 2.2.1 周波数分解 
 2.2.2 広帯域放射と単色放射   
2.3 偏光 
2.4 エネルギー 
2.5 電磁波の数学的取り扱い   
2.6 放射の量子的特性 
2.7 放射フラックスと放射輝度 
 2.7.1 放射フラックス 
 2.7.2 放射輝度 
 2.7.3 放射フラックスと放射輝度との関係 
2.8 気象学・気候学リモートセンシングへの応用 
 2.8.1 グローバルな日射量 
 2.8.2 地域的および季節的な日射量の分布 

第3章 電磁波スペクトル
3.1 周波数,波長,および波数 
3.2 主要なスペクトル帯域 
 3.2.1 ガンマ線とX線 
 3.2.2 紫外域 
 3.2.3 可視域 
 3.2.4 赤外域 
 3.2.5 マイクロ波と電波帯 
3.3 太陽放射と地球放射 
3.4 気象学・気候学リモートセンシングへの応用 
 3.4.1 紫外放射とオゾン 

第4章 均質な媒体中における反射と屈折
4.1 複素屈折率Nの意味 
 4.1.1 実部 
 4.1.2 虚部 
 4.1.3 比誘電率 
 4.1.4 不均質な混合物の光学的性質
4.2 屈折と反射 
 4.2.1 反射角 
 4.2.2 屈折角 
 4.2.3 反射率 
4.3 気象学・気候学リモートセンシングへの応用    
 4.3.1 虹とハロ 

第5章 表面の放射特性
5.1 平らな境界面として理想化された地表面 
5.2 吸収率と反射率 
 5.2.1 反射率の波長依存性の例 
 5.2.2 灰色体近似 
5.3 反射光の角度分布 
 5.3.1 鏡面反射と等方反射 
 5.3.2 一般の場合の反射 
5.4 気象学・気候学リモートセンシングへの応用 
 5.4.1 地表面の加熱 
 5.4.2 可視および近赤外波長帯での衛星撮像 

第6章 熱放射
6.1 黒体放射    
 6.1.1 プランク関数 
 6.1.2 ウィーンの変位則 
 6.1.3 シュテファン-ボルツマンの法則 
 6.1.4 レイリー-ジーンズの近似 
6.2 射出率 
 6.2.1 単色の射出率 
 6.2.2 灰色体の射出率 
 6.2.3 キルヒホッフの法則 
 6.2.4 輝度温度 
6.3 熱放射はどのような場合に重要か
6.4 気象学・気候学リモートセンシングへの応用 
 6.4.1 真空中での放射平衡 
 6.4.2 大気上端での全球的放射平衡 
 6.4.3 大気の簡易放射モデル 
 6.4.4 夜間の放射冷却 
 6.4.5 雲頂での放射冷却 
 6.4.6 宇宙からの赤外撮像 
 6.4.7 宇宙からのマイクロ波撮像

第7章 大気の透過率
7.1 消散係数・散乱係数・吸収係数 
7.2 有限長光路における消散 
 7.2.1 基本的な関係式 
 7.2.2 質量消散係数 
 7.2.3 消散断面積 
 7.2.4 散乱および吸収への一般化 
 7.2.5 任意の大気組成への一般化 
7.3 平行平面近似 
 7.3.1 定義 
 7.3.2 鉛直座標としての光学的深さ 
7.4 気象学・気候学・リモートセンシングへの応用 
 7.4.1 大気の分光透過率 
 7.4.2 太陽放射輝度の地上測定 
 7.4.3 指数関数形の密度プロファイルをもつ大気の透過率 
 7.4.4 雲層の光学的厚さと透過率

第8章 大気放射
8.1 シュワルツシルトの式 
8.2 平行平面大気の放射伝達 
 8.2.1 大気の射出率 
 8.2.2 単色放射フラックス
 8.2.3 上向き放射輝度への地表面の寄与 
8.3 気象学・気候学・リモートセンシングへの応用 
 8.3.1大気の熱放射スペクトル 
 8.3.2 衛星観測による温度プロファイルの導出 
 8.3.3 水蒸気量分布の撮像 

第9章 大気の気体成分による吸収
9.1 分子による光の吸収・射出の基礎 
9.2 吸収・射出の線スペクトル
 9.2.1 回転遷移 
 9.2.2 振動遷移 
 9.2.3 電子遷移 
 9.2.4 エネルギー遷移の組み合わせとそれに伴うスペクトル 
9.3 吸収線の形状 
 9.3.1 吸収線の一般的記述 
 9.3.2 ドップラー効果による広がり 
 9.3.3 分子衝突による広がり 
 9.3.4 ドップラー効果と分子衝突による線幅の比較 
9.4 連続吸収 
 9.4.1 光電離 
 9.4.2 光解離 
 9.4.3 水蒸気による連続吸収 
9.5 気象学・気候学リモートセンシングへの応用 
 9.5.1 赤外波長帯における吸収分子種


第10章 広帯域フラックスと加熱率
10.1 ライン-バイ-ライン法 
10.2 バンド透過率のモデル 
 10.2.1 孤立した吸収線による吸収 
 10.2.2 バンドモデルの定義 
 10.2.3 エルサッサーのバンドモデル 
 10.2.4 ランダム/マルクマス バンドモデル 
 10.2.5 HCG近似   
10.3 k-分布法
 10.3.1 均一な光路 
 10.3.2 不均一な光路:相関k-分布法 
10.4 気象学・気候学・リモートセンシングへの応用 
 10.4.1 放射フラックスと放射加熱・冷却 

第11章 散乱過程を含む放射伝達方程式
11.1 散乱はどのような場合に重要か
11.2 散乱過程を含む放射伝達方程式 
 11.2.1 微分形 
 11.2.2 偏光状態を考慮した散乱過程
 11.2.3 平行平面大気 
11.3 散乱位相関数 
 11.3.1 等方散乱 
 11.3.2 非対称因子(asymmetry parameter) 
 11.3.3 ヘニエイ-グリーンスタイン(Henyey-Greenstein)位相関数 
11.4 単一散乱と多重散乱 
11.5 気象学・気候学・リモートセンシングへの応用 
 11.5.1 天空の輝度 
 11.5.2 水平方向の視程

第12章 粒子による散乱と吸収
12.1 大気中の粒子 
 12.1.1 概観 
 12.1.2 重要な特性 
12.2 小粒子による散乱 
 12.2.1 双極子放射 
 12.2.2 レイリー位相関数 
 12.2.3 偏光 
 12.2.4 散乱と吸収の効率 
12.3 球形粒子による散乱 
 12.3.1 非吸収性粒子の消散効率 
 12.3.2 吸収性粒子による消散と散乱 
 12.3.3 散乱位相関数 
12.4 粒子の粒径分布 
12.5 気象学・気候学・リモートセンシングへの応用 
 12.5.1 雲の散乱特性 
 12.5.2 降水のレーダー観測 
 12.5.3 マイクロ波リモートセンシングと雲

第13章 多重散乱過程を含む放射伝達
13.1 多重散乱の可視化 
13.2 二流近似法 
 13.2.1 方位角方向に平均した放射伝達方程式 
 13.2.2 二流近似法 
 13.2.3 解析解 
13.3 半無限領域の雲層 
 13.3.1 アルベド 
 13.3.2 フラックスと加熱率のプロファイル 
13.4 非吸収性の雲 
13.5 一般の場合 
 13.5.1 アルベド,透過率,吸収率 
 13.5.2 直達光および拡散光の透過率 
 13.5.3 雲層を半無限領域とみなす近似法 
13.6 相似変換
13.7 黒体ではない地表面の上の雲層 
13.8 多重層雲 
13.9 より詳細な解法

[付録]
A 位相関数の表現
B 用いられる記号
C 参考文献
D 有用な物理および天文定数

Grant W. Petty, A First Course in Atmospheric Radiation, the Second Edition


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