小粒子电磁散射的建模和仿真技术广泛应用于大气科学、医学、物理学等学科领域。本书建立了带电小粒子的电磁散射求解模型和相关数值方法，有效解释了相关文献报道的一些实验与模拟结果不符的问题。另外，建立不同结构形式颗粒的等效介质理论，大大简化了复杂结构颗粒的电磁散射计算。此外，通过沙尘暴的微波遥感研究，弥补了现有激光雷达在沙尘暴遥感中的缺陷，实现了对风沙电及沙尘暴结构的遥感测量。本书归纳汇总了相关计算方法，以及其在沙尘暴微波遥感中的应用方法，适用于从事小粒子电磁散射、大气辐射学、沙尘暴遥感等领域的研究生及学者。

      近几十年来，遥感技术因其特殊的优势在大气遥感、地球资源勘查、环境监测、国土军事安全等领域得到了长足的发展。在这些应用中，一个最基本的科学问题就是，对电磁波在介质中的传播特性进行准确的预测和仿真，而针对不同结构的球体和椭球体颗粒物电磁散射性质的准确求解，是更为基础的科学问题。

       同时，沙尘暴、雾霾等灾害性天气事件给人类生活、区域气候、海洋生态带来了许多直接和间接的影响。这类灾害性天气现象的监测和预警，对颗粒物电磁散射特性的求解这一科研领域带来了更多新的科学问题。例如，气溶胶颗粒运动过程的带电现象是否会影响其电磁散射性质？由带电气溶胶诱发的强度高达数百千伏每米的静电场是否会对颗粒电磁散射性质产生影响？气溶胶颗粒的带电现象是否会对其自身的物理化学性质产生影响？气溶胶颗粒在运动过程中与大气环境的化学反应和物理性改变对其光学性质有何影响？这些影响对气溶胶环境下的目标物遥感测量结果又有何影响？这些基本问题的回答，有助于促进气溶胶环境下遥感反演、图像恢复等科技领域的发展，从而对人类社会的发展、遥感监测、复杂环境下的目标识别和无线通信系统设计产生重要而又积极的作用。 

      本书主要总结了作者们近年来从事颗粒物电磁散射性质求解建模与仿真、基于风廓线雷达的沙尘暴遥感监测等方面的主要研究成果，并引入了部分文献中的相关内容。书中重点介绍了Mie理论、Rayleigh近似、T矩阵法在颗粒物电磁散射性质求解中的应用，并首次详细介绍了复杂结构颗粒的等效介质理论，以及环境电场对颗粒物电磁散射性质影响的求解方法。通过对以上内容的学习，读者能了解这一领域相关研究的基本理论、方法及其进展。当然，这些内容还有大量工作亟待完善，这也是我们今后共同努力的方向，也期望本书能起到抛砖引玉的作用。

       本书内容安排如下。

       第1章概述了沙尘暴对电磁波的衰减作用、环境电场对介质光学性质的影响、等效介质理论等内容，以期读者对相关研究现状有所了解。

        第2章汇总了基本电磁理论方程和不同介质中的电磁波方程，是本书相关理论和方法的基础知识。

       第3章给出了Mie理论和T矩阵法在求解各向同性均质圆球和分层圆球颗粒电磁散射性质中的应用，以及不同结构、局部带电、球体颗粒电磁散射性质的求解方法和仿真结果；同时也讨论了颗粒系统中多次散射过程的求解方法，重点介绍了带电颗粒的T矩阵建立过程，并基于此讨论了带电颗粒系统对入射电磁波多次散射过程的求解。

       第4章介绍了Rayleigh近似在求解不同结构、带电和不带电小球体粒子电磁散射过程的基本应用，并基于Rayleigh近似讨论了环境电场对颗粒光学性质的影响。本章重点介绍了各向同性、各向异性球体带电颗粒电磁散射性质的求解，并讨论了表面电荷非均匀分布时颗粒物电磁散射特性的变化。         第5章讨论了非均质圆球颗粒等效介质理论的建立过程，及其在颗粒电磁散射性质求解中的应用，同时也给出了静电场近似下椭球颗粒等效球体理论的建立过程。

      第6章探讨了沙尘暴对微波雷达的影响，主要讨论沙尘暴对微波的散射和吸收作用、沙尘暴中微波的传输距离等内容，并给出了基于微波雷达反射率反演沙尘暴过程中风沙静电场强度的基本方法。 第7章概述了基于风廓线雷达反演沙尘暴结构参数的基本方法和基本结果。 通过以上内容的学习，我们希望读者可以扎实掌握现有颗粒物电磁散射特性建模的基本理论和方法，以及复杂介质等效介质理论的建立方法，以尽快进入这一领域开展自己的特色研究，为祖国科技的发展与进步贡献自己的力量。

       作者 2016年9月   致 谢  本书涉及的部分研究成果是在国家自然科学基金项目（10872082、11302111、11562017、41305035、41305027、41575008、61463043）、教育部科学技术研究重大项目（308022）、国家重点基础研究计划（2009CB421304）、国家科技部国际合作项目（2011DFA11780）、兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室开放课题、中国沙漠气象科学研究基金课题（Sqj2014003）、半干旱气候变化教育部重点实验室开放课题、上海交通大学先进光通信系统和网络国家重点实验室开放课题（2013GZKF031306）、宁夏自然科学基金（NZ12117）、宁夏科技支撑计划项目、宁夏科协青年科技人才托举工程专项经费的资助下完成的，对此表示真诚感谢。 本书作者李兴财博士想在此特别感谢研究生阶段的导师——中国科学院院士、西安电子科技大学校长郑晓静院士和兰州大学谢莉教授一直以来的帮助和指导，是她们带领他进入科学的大门；感谢百年名校兰州大学的培养；感谢年迈仍在农村辛苦劳作的父亲李建仓、母亲张淑霞的养育之恩，也感谢妻子王娟女士一直以来的陪伴、鼓励和支持。

        作者 2016年9月

       李兴财，宁夏中卫市人，生于1984年3月。于2001年9月至2011年6月在兰州大学土木工程与力学学院学习，获得工学博士学位。主要从事风沙电现象的理论建模与实验测量、颗粒介质中的电磁波传播建模等研究。已发表学术论文10篇，其中SCI收录4篇。研究方向为：（1）风沙电现象机理及其在沙尘暴监测预警中的应用；（2）颗粒带电对电磁波传播过程的影响；（3）沙尘暴过程重构及预测等。