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

       同時，沙塵暴、霧霾等災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。這類災害性天氣現(xiàn)象的監(jiān)測和預警，對顆粒物電磁散射特性的求解這一科研領域帶來了更多新的科學問題。例如，氣溶膠顆粒運動過程的帶電現(xiàn)象是否會影響其電磁散射性質？由帶電氣溶膠誘發(fā)的強度高達數(shù)百千伏每米的靜電場是否會對顆粒電磁散射性質產生影響？氣溶膠顆粒的帶電現(xiàn)象是否會對其自身的物理化學性質產生影響？氣溶膠顆粒在運動過程中與大氣環(huán)境的化學反應和物理性改變對其光學性質有何影響？這些影響對氣溶膠環(huán)境下的目標物遙感測量結果又有何影響？這些基本問題的回答，有助于促進氣溶膠環(huán)境下遙感反演、圖像恢復等科技領域的發(fā)展，從而對人類社會的發(fā)展、遙感監(jiān)測、復雜環(huán)境下的目標識別和無線通信系統(tǒng)設計產生重要而又積極的作用。 

      本書主要總結了作者們近年來從事顆粒物電磁散射性質求解建模與仿真、基于風廓線雷達的沙塵暴遙感監(jiān)測等方面的主要研究成果，并引入了部分文獻中的相關內容。書中重點介紹了Mie理論、Rayleigh近似、T矩陣法在顆粒物電磁散射性質求解中的應用，并首次詳細介紹了復雜結構顆粒的等效介質理論，以及環(huán)境電場對顆粒物電磁散射性質影響的求解方法。通過對以上內容的學習，讀者能了解這一領域相關研究的基本理論、方法及其進展。當然，這些內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)境電場對介質光學性質的影響、等效介質理論等內容，以期讀者對相關研究現(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中的電磁波方程，是本書相關理論和方法的基礎知識。

       第3章給出了Mie理論和T矩陣法在求解各向同性均質圓球和分層圓球顆粒電磁散射性質中的應用，以及不同結構、局部帶電、球體顆粒電磁散射性質的求解方法和仿真結果；同時也討論了顆粒系統(tǒng)中多次散射過程的求解方法，重點介紹了帶電顆粒的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近似在求解不同結構、帶電和不帶電小球體粒子電磁散射過程的基本應用，并基于Rayleigh近似討論了環(huán)境電場對顆粒光學性質的影響。本章重點介紹了各向同性、各向異性球體帶電顆粒電磁散射性質的求解，并討論了表面電荷非均勻分布時顆粒物電磁散射特性的變化。         第5章討論了非均質圓球顆粒等效介質理論的建立過程，及其在顆粒電磁散射性質求解中的應用，同時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容，并給出了基于微波雷達反射率反演沙塵暴過程中風沙靜電場強度的基本方法。 第7章概述了基于風廓線雷達反演沙塵暴結構參數(shù)的基本方法和基本結果。 通過以上內容的學習，我們希望讀者可以扎實掌握現(xiàn)有顆粒物電磁散射特性建模的基本理論和方法，以及復雜介質等效介質理論的建立方法，以盡快進入這一領域開展自己的特色研究，為祖國科技的發(fā)展與進步貢獻自己的力量。

       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基金項目（10872082、11302111、11562017、41305035、41305027、41575008、61463043）、教育部科學技術研究重大項目（308022）、國家重點基礎研究計劃（2009CB421304）、國家科技部國際合作項目（2011DFA11780）、蘭州大學西部災害與環(huán)境力學教育部重點實驗室開放課題、中國沙漠氣象科學研究基金課題（Sqj2014003）、半干旱氣候變化教育部重點實驗室開放課題、上海交通大學先進光通信系統(tǒng)和網絡國家重點實驗室開放課題（2013GZKF031306）、寧夏自然科學基金（NZ12117）、寧夏科技支撐計劃項目、寧夏科協(xié)青年科技人才托舉工程專項經費的資助下完成的，對此表示真誠感謝。 本書作者李興財博士想在此特別感謝研究生階段的導師——中國科學院院士、西安電子科技大學校長鄭曉靜院士和蘭州大學謝莉教授一直以來的幫助和指導，是她們帶領他進入科學的大門；感謝百年名校蘭州大學的培養(yǎng)；感謝年邁仍在農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、鼓勵和支持。

        作者 2016年9月