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周毅 等 著

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• 数值天气预报
• 气象学
• 大气科学
• 数值模拟
• 预报技术
• 科学计算
• 模式分析
• 数据同化
• 观测资料
• 大气物理

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502935771

版次：1

商品编码：10780264

包装：平装

开本：16开

出版时间：2003-06-01

用纸：胶版纸

页数：222

内容简介

　　《数值天气预报基础》系统地讲述了数值天气预报的基本原理和方法，并适当介绍了近年来数值天气预报领域中的一些新进展和新成果。《数值天气预报基础》分为八章，内容包括数值天气预报的基础知识、大气运动的整体性质与能量约束关系、大气中的波动、数值计算方法、正压和斜压原始方程模式、初始条件和边界条件以及模式中的物理过程的处理方法等。
　　《数值天气预报基础》可作为高等院校气象专业以及相关专业的本科生教材，也可作为气象、海洋、水文等部门科研和业务人员的参考书。

目录

前言
第一章 大气运动方程组
§1.1 基本方程组
1.1.1 运动方程
1.1.2 连续方程
1.1.3 状态方程
1.1.4 热力学方程
1.1.5 水汽方程
1.1.6 闭合方程组
§1.2 球坐标系方程组
§1.3 铅直坐标变换
1.3.1 普遍铅直坐标变换关系式
1.3.2 ρ坐标系
1.3.3 σ坐标系
1.3.4 θ坐标系
§1.4 地图投影坐标系
1.4.1 地图投影
1.4.2 地图投影坐标系
§1.5 地图投影放大系数
1.5.1 正形投影地图放大系数
1.5.2 极射赤面投影
1.5.3 Lambert投影
1.5.4 Mercator投影
§1.6 在Lambert投影地图上计算网格点上的m值
第二章 大气运动的整体性质与能量约束
§2.1 全球大气的某些守恒性质
2.1.1 总质量守恒
2.1.2 绝热大气位温与位温平方守恒
2.1.3 绝热无摩擦大气总能量守恒
2.1.4 绝热无摩擦大气位涡和位涡拟能守恒
§2.2 静力平衡对能量关系的约束
§2.3 户坐标系中的能量方程
§2.4 σ坐标系中的能量方程
§2.5 Lorenz能量积分约束
第三章 大气中的波动
§3.1 大气中的混合波解
3.1.1 基本方程
3.1.2 波解分析
§3.2 各种波动特征
3.2.1 声波
3.2.2 重力内波
3.2.3 惯性波
3.2.4 惯性重力内波
3.2.5 Rossby波
§3.3 正压模式中的波动特征
第四章 数值计算法
§4.1 有限差分和截断误差
§4.2 平流方程初值问题的数值解
4.2.1 指数增长解，线性计算不稳定
4.2.2 稳定解、计算波、计算频散
§4.3 相容性、收敛性、稳定性
§4.4 分析计算稳定性的方法
4.4.1 谐波分析法
4.4.2 能量法
§4.5 某些积分格式的性能和稳定性
4.5.1 显式格式
4.5.2 隐式格式
4.5.3 是代格式——欧拉后差格式
4.5.4 二维平流方程的计算稳定性
4.5.5 阶空间差分格式的计算稳定性
4.5.6 半隐式格式
§4.6 平滑与滤波
4.6.1 一维平滑
4.6.2 二维平滑
§4.7 非线性计算不稳定
§4.8 椭圆型方程与张弛法
4.8.1 张弛法——同时张弛
4.8.2 张弛法——顺序张弛
第五章 正压原始方程模式
§5.1 历史回顾
§5.2 过滤模式
5.2.1 声波与重力波的过滤
5.2.2 隹地转正压模式及其动力特征
5.2.3 巨地转正压模式的数值解
§5.3 正压原始方程组
§5.4 正压原始方程模式的物理属性
5.4.1 波动解
5.4.2 模式大气的能量关系及其整体性质
§5.5 差分格式与地转适应
§5.6 守恒空间差分格式的构造
5.6.1 一次、二次守恒的空间差分格式
5.6.2 正压原始方程模式的二次守恒格式
5.6.3 正压原始方程模式的总能量守恒格式
§5.7 正压原始方程模式的计算方案
5.7.1 空间差分格式、初值和侧边界条件
5.7.2 时间积分方案
5.7.3 平滑
5.7.4 计算流程图
第六章 斜压原始方程模式
§6.1 模式方程组及其积分关系
6.1.1 模式方程组
6.1.2 积分关系
§6.2 变量配置与垂直差分格式
6.2.1 垂直分层与变量配置
6.2.2 垂直差分格式的构造
§6.3 水平气压梯度力的计算方法
6.3.1 在等压面坐标中计算水平气压梯度力
6.3.2 静力扣除法
6.3.3 改善差分格式
§6.4 斜压原始方程模式计算方案
6.4.1 控制方程组
6.4.2 差分方程组
6.4.3 边界条件
6.4.4 时间积分方案
6.4.5 初值
6.4.6 物理过程
6.4.7 计算方案流程图
第七章 初始条件与边界条件
§7.1 初值形成的原理和方法
7.1.1 客观分析
7.1.2 初值处理的必要性
7.1.3 资料同化‘
§7.2 静力初始化方法
7.2.1 转风初值
7.2.2 平衡初值
§7.3 动力初始化方法
7.3.1 动力迭代法
7.3.2 数字滤波法
§7.4 正规模初始化方法
7.4.1 线性处理
7.4.2 非线性处理
§7.5 变分初始化方法
7.5.1 变分原理简介
7.5.2 约束极小化问题
7.5.3 变分平衡初值
§7.6 初始化方法的比较与存在的问题
§7.7 水平侧边界条件
7.7.1 几种侧边界条件的试验结果
7.7.2 几种常用的水平侧边界条件
7.7.3 时变边界条件
第八章 模式中物理过程的处理方法
§8.1 平均运动方程组和次网格过程
§8.2 大尺度凝结降水的计算方法
8.2.1 凝结函数法
8.2.2 是代法
§8.3 积云对流参数化
8.3.1 基本理论
8.3.2 对流调整方案
8.3.3 郭晓岚参数化方案
§8.4 边界层过程的处理方法
8.4.1 边界层参数化理论
8.4.2 整体边界层参数化方案
8.4.3 高分辨率边界层参数化方案
参考文献

前言/序言

现代气候学导论：从观测到模型 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代气候学概览，重点聚焦于气候系统的基本原理、关键过程的观测方法、以及当前气候模型的发展与应用。本书内容涵盖了气候学的理论基础、地球能量平衡、大气环流的动力学机制，以及海洋、冰雪圈和生物圈在全球气候变化中的作用。 第一部分：气候学的基本概念与观测基础 第一章：气候学的范畴与历史沿革 本章首先界定了气候学与气象学的区别与联系，阐述了气候系统（Climate System）的五大圈层——大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈——之间的相互作用。随后，追溯了气候学思想的发展历程，从早期的区域气候描述，到工业革命后对人类活动影响的认识深化，直至现代全球气候建模的兴起。本章强调了时间尺度的重要性，区分了天气、气候、年代际变化和长期气候变化的不同概念。 第二章：地球能量平衡与辐射过程 辐射过程是驱动地球气候系统的根本动力。本章详细分析了太阳辐射的特性、地球的接收机制，以及地球系统的能量收支平衡。重点讨论了温室效应的物理机制，包括关键温室气体（如水蒸气、二氧化碳、甲烷）的吸收光谱特征和辐射强迫的计算方法。此外，内容深入探讨了地表反照率、云的辐射效应（冷却与增暖的净效应）以及它们在能量再分配中的作用。本章将辐射传输理论应用于分析地气系统的热力学稳定性和气候敏感性。 第三章：气候要素的全球观测网络 准确的气候学研究依赖于可靠的长期观测数据。本章系统介绍了当前全球气候观测体系的构成。首先详述了地面观测站网（包括温度、降水、风速等要素的标准化测量方法）和探空气球的布设与数据质量控制。随后，重点解析了遥感技术在气候学中的应用，包括气象卫星（如极轨卫星和静止卫星）在获取地表温度、植被指数、大气成分浓度等方面的优势与局限。此外，内容还包括海洋观测系统（如Argo浮标阵列）对海洋热含量和环流监测的贡献，以及古气候代用资料（如冰芯、树木年轮、沉积物）在重建过去气候变化中的关键作用。 第二部分：气候系统的动力学机制 第四章：大气环流的宏观结构与动力学 本章聚焦于驱动全球大气环流的物理机制。从宏观尺度上，详细解析了哈德莱环流、费雷尔环流和极地环流的结构与能量传递功能。重点讨论了科里奥利力对气流的影响以及行星尺度的波动——开尔文波、陀开夫波和惯性波在能量和动量输送中的作用。此外，本章对中纬度急流的形成、结构及其与天气系统的关联进行了深入探讨。 第五章：海洋环流与热量输送 海洋是地球气候系统中的主要热量“蓄水池”和“输送带”。本章阐述了海洋环流的两种主要驱动力：风力驱动的表层环流（如大洋环流、涡旋）和密度驱动的深层环流（温盐环流，Thermohaline Circulation）。详细解析了全球温盐环流的路径、速度及其对区域气候，特别是北大西洋气候的调节作用。内容还包括海洋对大气中二氧化碳的吸收与释放机制，即海洋碳泵的物理和生物地球化学过程。 第六章：水循环、云与降水的气候学 水循环是连接大气圈与水圈的关键桥梁。本章深入探讨了水汽的输送、凝结和降水的形成过程，特别是潜热释放对大气热力学结构的影响。重点分析了云的分类、辐射特性及其在气候系统中的双重作用（反射太阳辐射和捕获长波辐射）。本章还将讨论大气水汽含量变化（水汽反馈）对全球变暖强度的影响，以及极端降水事件的气候学背景。 第三部分：气候变化与可预测性 第七章：年代际到世纪尺度的气候变率 气候系统本身存在内在的自然变率。本章系统梳理了地球系统中的主要年代际到准十年尺度的气候振荡现象。详细分析了ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）的物理机制、对全球降水和温度分布的影响，以及其在预测中的作用。此外，内容还涵盖了印度洋偶极子（IOD）、北大西洋涛动（NAO）和太平洋年代际振荡（PDO）等重要模态，解释了它们如何调制区域气候。 第八章：外部强迫与气候系统响应 气候变化研究的核心在于分析外部驱动因子。本章将分析影响气候系统的主要外部强迫因子，包括太阳活动的变化、火山爆发（气溶胶的辐射效应）以及人类活动（温室气体排放、土地利用变化）。本章侧重于量化这些强迫因子相对于气候系统内部变率的相对贡献，并解释了气候系统对这些扰动的惯性响应时间（如海洋热量吸收的滞后效应）。 第九章：现代气候不确定性分析 本章探讨了气候研究中涉及的不确定性来源，主要分为模型不确定性、参数不确定性和情景不确定性。通过对敏感性分析和集合模拟结果的比较，展示了不同气候假设下未来气候预测的可能范围。本章旨在培养读者批判性地评估气候预测结果的能力，理解“预测”与“预报”在时间尺度和确定性上的根本差异。本书在这一部分严格区分了对气候系统内在动力学行为的认识与对未来排放路径选择的依赖性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名多年在科研一线工作的学者，我一直关注着数值天气预报技术的最新进展。这本书的问世，恰好填补了我对某些前沿概念理解上的空白。我尤其对书中关于“模式耦合”和“高分辨率预报”部分的分析印象深刻。作者不仅介绍了不同模式耦合的策略，例如动力学核心与物理过程方案的匹配，还深入探讨了这种耦合方式对提高降水、极端天气等关键预报要素精度的潜在影响。这对于我们研发更精细化、更具应用价值的预报模型具有重要的指导意义。书中对“多尺度动力学”和“非线性动力学”的介绍，虽然涉及一些复杂的数学概念，但作者通过引入一些经典的动力学案例，例如大气斜压不稳定和行星波传播，使得这些抽象的理论变得生动起来。这有助于我们理解大气系统本身的复杂性和混沌特性，从而更好地设计和优化数值模型。我还会经常翻阅书中关于“模型验证与评估”的章节，因为它提供了一套系统性的方法论，来客观地评价不同模式的性能，这对于我们科研成果的评估和改进至关重要。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的内容之丰富、讲解之详尽，远超我的预期。我一直对天气预报的“黑箱”感到困惑，觉得很多预报结果的产生过程充满了神秘感。然而，通过阅读这本书，我终于能够窥见其背后的奥秘。作者对于“大气边界层物理过程”的详细阐述，是我之前接触过的资料中最为清晰和系统的。它不仅解释了地表能量平衡、水汽交换等基本过程，还详细介绍了这些过程是如何被纳入数值模型中的，以及它们对短时临近预报的影响。另外，书中关于“集合预报”的章节，也让我对不确定性量化有了全新的认识。作者清晰地解释了如何通过生成多个预报成员来刻画预报的不确定性，以及如何利用集合平均、集合离散度等统计量来提供更全面的预报信息。这对于决策者来说，能够更准确地评估潜在的风险，做出更具前瞻性的应对策略。这本书的价值在于，它不仅提供了理论知识，更提供了一种解决问题的思维框架，让我能够将所学应用于实际，提升预报的科学性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为我们这些在实际工作和学术研究中与天气打交道的人们提供了一份宝贵的资源。我尤其欣赏作者在梳理庞杂的数值天气预报理论时所展现出的条理性和清晰度。从大气物理学的基本概念出发，到数值模型的构建原理，再到各种预报方法的详细介绍，整个过程如同循序渐进的阶梯，让读者能够一步一个脚印地理解这个复杂而迷人的领域。书中对于初始场分析、资料同化以及模型误差来源的论述，更是深入浅出，既有理论的高度，又不乏实际操作的指导意义。例如，在解释同化方法时，作者没有仅仅停留在数学公式的堆砌，而是通过生动的比喻和图示，将抽象的概念具象化，这对于我们这些非数学专业背景的读者来说，无疑是极大的帮助。此外，书中关于模型分辨率、参数化方案选择对预报结果影响的讨论，也为我们日常的预报实践提供了重要的参考依据，帮助我们更好地理解不同模型输出的差异性，以及如何根据实际需求选择最合适的预报产品。总而言之，这本书不仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，引领我们穿越数值天气预报的迷雾，走向清晰的理解之路。

评分☆☆☆☆☆

这本书是一次令人愉快的阅读体验。作者的写作风格非常平易近人，即使是面对一些复杂的数值模型和物理过程，也能用清晰易懂的语言来解释。我尤其喜欢书中关于“地球物理流体动力学”的介绍，它将大气运动的规律与流体力学原理紧密联系起来，帮助我理解了许多之前难以理解的大气现象。书中对“地形效应”和“海岸线效应”在数值预报中的处理方式的讲解，也让我印象深刻。它细致地描述了这些局地因素是如何影响大气运动，以及数值模型是如何将其纳入考虑范围的，这对于理解区域性天气预报的准确性有着至关重要的作用。此外，书中还探讨了“气候变化背景下的数值预报挑战”，这让我看到了数值预报技术未来的发展方向。作者对于未来模式发展趋势的预测，以及对新兴技术的展望，都为我提供了宝贵的思考。总而言之，这本书不仅为我提供了扎实的理论基础，更激发了我对数值天气预报这一学科的浓厚兴趣，让我对未来的学习和研究充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

老实说，在翻开这本书之前，我对数值天气预报的理解还停留在“输入数据，输出预报”的模糊阶段。然而，这本书彻底改变了我的认知。作者以一种近乎“手把手”的教学方式，将那些原本高高在上的科学理论，转化为了易于理解的语言。我特别喜欢书中关于“误差的来源与传播”这一章节的阐述。它详细地剖析了从观测误差到模型误差，再到初始场误差的每一个环节，并且用大量的案例说明了这些误差是如何在预报过程中不断累积和放大的。这让我深刻认识到，数值预报并非是绝对准确的，而是充满了不确定性，而理解这些不确定性，正是提高预报技能的关键。书中对不同资料同化技术的比较分析，也让我对如何最大化利用有限的观测数据有了更深的认识。例如，它清晰地对比了变分同化和集合同化各自的优劣势，以及它们在实际应用中的适用场景。这种细致入微的讲解，对于需要进行预报产品选择和后处理的同行来说，简直是如获至宝。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪，让我能够更批判性地审视预报结果，并做出更明智的决策。

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沟通中达成共识。

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书写的很好，书还是比较便宜的,

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④关系和谐，才能有轻松愉快；关系融洽，才能够民主平等。生生和谐、师生和谐、环境和谐、氛围和谐，都需要教师的大度、风度与气度。与同行斤斤计较，对学生寸步不让，艰难有和谐的课堂。和谐的关键在

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，阅读了一下，写得很好，数值天气预报基础系统地讲述了数值天气预报的基本原理和方法，并适当介绍了近年来数值天气预报领域中的一些新进展和新成果。数值天气预报基础分为八章，内容包括数值天气预报的基础知识、大气运动的整体性质与能量约束关系、大气中的波动、数值计算方法、正压和斜压原始方程模式、初始条件和边界条件以及模式中的物理过程的处理方法等。数值天气预报基础可作为高等院校气象专业以及相关专业的本科生教材，也可作为气象、海洋、水文等部门科研和业务人员的参考书。，，。

评分☆☆☆☆☆

③我们的教师为了控制课堂，总担心秩序失控而严格纪律，导致紧张有余而轻松不足。轻松的氛围，使学生没有思想顾忌，没有思想负担，提问可以自由发言，讨论可以畅所欲言，回答不用担心受怕，辩论不用针锋相对。同学们的任何猜想、幻想、设想都受到尊重、都尽可能让他们自己做解释，在聆听中交流想法、

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沟通中达成共识。

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教育智慧求妙点.从知识到能力，从情感到智慧，教育逐步进入它的最佳境界。教育智慧表现为对教育本

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于善待“差生”，宽容“差生”。

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很满意，会继续购买印刷精致得很工作之余,人们或楚河汉界运筹帷幄,或轻歌曼舞享受生活,而我则喜欢翻翻书、读读报,一个人沉浸在笔墨飘香的世界里,跟智者神游,与慧者交流,不知有汉,无论魏晋,醉在其中。我是一介穷书生,尽管在学校工作了二十五年,但是工资却不好意思示人。当我教训调皮捣蛋的女儿外孙子们时,时常被他们反问:你老深更半夜了,还在写作看书,可工资却不到两千!常常被他们噎得无话可说。当教师的我这一生注定与清贫相伴,惟一好处是有双休息日,在属于我的假期里悠哉游哉于书香之中,这也许是许多书外之人难以领略的惬意。好了，废话不多说。还可以，和印象里的有一点点区别，可能是我记错了书比我想的要厚很多，就是字有点小，不过挺实惠的，很满意！书非常好，正版的，非常值，快递也给力，必须给好评，就是感觉包装有点简陋啊哈哈不过书很好，看了下内容也都很不错，快递也很给力，东西很好物流速度也很快，和照片描述的也一样，给个满分吧下次还会来买！好了，我现在来说说这本书的观感吧，网络文学融入主流文学之难，在于文学批评家的缺席，在于衡量标准的混乱，很长一段时间，文学批评家对网络文学集体失语，直到最近一两年来，诸多活跃于文学批评领域的评论家，才开始着手建立网络文学的评价体系，很难得的是，他们迅速掌握了网络文学的魅力内核，并对网络文学给予了高度评价、寄予了很深的厚望。随着网络文学理论体系的建立，以及网络文学在创作水准上的不断提高，网络文学成为主流文学中的主流已是清晰可见的事情，下一届的五个一工程奖，我们期待看到更多读了这本书之后，我发现作者在做班主任工作的时候也有很多的无奈，她曾经这样说过‘只有不会教的老师，没有教不好的学生’——在我看来，这句话和‘人有多大胆，地有在书店看上了这本书一直想买可惜太贵又不打折，回家决定上京东看看，果然有折扣。毫不犹豫的买下了，京东速度果然非常快的，从配货到送货也很具体，快递非常好，很快收到书了。书的包装非常好，没有拆开过，非常新，可以说无论自己阅读家人阅读，收藏还是送人都特别有面子的说，特别精美各种十分美好虽然看着书本