數值天氣預報基礎 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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周毅 等 著

圖書標籤:

• 數值天氣預報
• 氣象學
• 大氣科學
• 數值模擬
• 預報技術
• 科學計算
• 模式分析
• 數據同化
• 觀測資料
• 大氣物理

齣版社： 氣象齣版社

ISBN：9787502935771

版次：1

商品編碼：10780264

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2003-06-01

用紙：膠版紙

頁數：222

內容簡介

　　《數值天氣預報基礎》係統地講述瞭數值天氣預報的基本原理和方法，並適當介紹瞭近年來數值天氣預報領域中的一些新進展和新成果。《數值天氣預報基礎》分為八章，內容包括數值天氣預報的基礎知識、大氣運動的整體性質與能量約束關係、大氣中的波動、數值計算方法、正壓和斜壓原始方程模式、初始條件和邊界條件以及模式中的物理過程的處理方法等。
　　《數值天氣預報基礎》可作為高等院校氣象專業以及相關專業的本科生教材，也可作為氣象、海洋、水文等部門科研和業務人員的參考書。

目錄

前言
第一章 大氣運動方程組
§1.1 基本方程組
1.1.1 運動方程
1.1.2 連續方程
1.1.3 狀態方程
1.1.4 熱力學方程
1.1.5 水汽方程
1.1.6 閉閤方程組
§1.2 球坐標係方程組
§1.3 鉛直坐標變換
1.3.1 普遍鉛直坐標變換關係式
1.3.2 ρ坐標係
1.3.3 σ坐標係
1.3.4 θ坐標係
§1.4 地圖投影坐標係
1.4.1 地圖投影
1.4.2 地圖投影坐標係
§1.5 地圖投影放大係數
1.5.1 正形投影地圖放大係數
1.5.2 極射赤麵投影
1.5.3 Lambert投影
1.5.4 Mercator投影
§1.6 在Lambert投影地圖上計算網格點上的m值
第二章 大氣運動的整體性質與能量約束
§2.1 全球大氣的某些守恒性質
2.1.1 總質量守恒
2.1.2 絕熱大氣位溫與位溫平方守恒
2.1.3 絕熱無摩擦大氣總能量守恒
2.1.4 絕熱無摩擦大氣位渦和位渦擬能守恒
§2.2 靜力平衡對能量關係的約束
§2.3 戶坐標係中的能量方程
§2.4 σ坐標係中的能量方程
§2.5 Lorenz能量積分約束
第三章 大氣中的波動
§3.1 大氣中的混閤波解
3.1.1 基本方程
3.1.2 波解分析
§3.2 各種波動特徵
3.2.1 聲波
3.2.2 重力內波
3.2.3 慣性波
3.2.4 慣性重力內波
3.2.5 Rossby波
§3.3 正壓模式中的波動特徵
第四章 數值計算法
§4.1 有限差分和截斷誤差
§4.2 平流方程初值問題的數值解
4.2.1 指數增長解，綫性計算不穩定
4.2.2 穩定解、計算波、計算頻散
§4.3 相容性、收斂性、穩定性
§4.4 分析計算穩定性的方法
4.4.1 諧波分析法
4.4.2 能量法
§4.5 某些積分格式的性能和穩定性
4.5.1 顯式格式
4.5.2 隱式格式
4.5.3 是代格式——歐拉後差格式
4.5.4 二維平流方程的計算穩定性
4.5.5 階空間差分格式的計算穩定性
4.5.6 半隱式格式
§4.6 平滑與濾波
4.6.1 一維平滑
4.6.2 二維平滑
§4.7 非綫性計算不穩定
§4.8 橢圓型方程與張弛法
4.8.1 張弛法——同時張弛
4.8.2 張弛法——順序張弛
第五章 正壓原始方程模式
§5.1 曆史迴顧
§5.2 過濾模式
5.2.1 聲波與重力波的過濾
5.2.2 隹地轉正壓模式及其動力特徵
5.2.3 巨地轉正壓模式的數值解
§5.3 正壓原始方程組
§5.4 正壓原始方程模式的物理屬性
5.4.1 波動解
5.4.2 模式大氣的能量關係及其整體性質
§5.5 差分格式與地轉適應
§5.6 守恒空間差分格式的構造
5.6.1 一次、二次守恒的空間差分格式
5.6.2 正壓原始方程模式的二次守恒格式
5.6.3 正壓原始方程模式的總能量守恒格式
§5.7 正壓原始方程模式的計算方案
5.7.1 空間差分格式、初值和側邊界條件
5.7.2 時間積分方案
5.7.3 平滑
5.7.4 計算流程圖
第六章 斜壓原始方程模式
§6.1 模式方程組及其積分關係
6.1.1 模式方程組
6.1.2 積分關係
§6.2 變量配置與垂直差分格式
6.2.1 垂直分層與變量配置
6.2.2 垂直差分格式的構造
§6.3 水平氣壓梯度力的計算方法
6.3.1 在等壓麵坐標中計算水平氣壓梯度力
6.3.2 靜力扣除法
6.3.3 改善差分格式
§6.4 斜壓原始方程模式計算方案
6.4.1 控製方程組
6.4.2 差分方程組
6.4.3 邊界條件
6.4.4 時間積分方案
6.4.5 初值
6.4.6 物理過程
6.4.7 計算方案流程圖
第七章 初始條件與邊界條件
§7.1 初值形成的原理和方法
7.1.1 客觀分析
7.1.2 初值處理的必要性
7.1.3 資料同化‘
§7.2 靜力初始化方法
7.2.1 轉風初值
7.2.2 平衡初值
§7.3 動力初始化方法
7.3.1 動力迭代法
7.3.2 數字濾波法
§7.4 正規模初始化方法
7.4.1 綫性處理
7.4.2 非綫性處理
§7.5 變分初始化方法
7.5.1 變分原理簡介
7.5.2 約束極小化問題
7.5.3 變分平衡初值
§7.6 初始化方法的比較與存在的問題
§7.7 水平側邊界條件
7.7.1 幾種側邊界條件的試驗結果
7.7.2 幾種常用的水平側邊界條件
7.7.3 時變邊界條件
第八章 模式中物理過程的處理方法
§8.1 平均運動方程組和次網格過程
§8.2 大尺度凝結降水的計算方法
8.2.1 凝結函數法
8.2.2 是代法
§8.3 積雲對流參數化
8.3.1 基本理論
8.3.2 對流調整方案
8.3.3 郭曉嵐參數化方案
§8.4 邊界層過程的處理方法
8.4.1 邊界層參數化理論
8.4.2 整體邊界層參數化方案
8.4.3 高分辨率邊界層參數化方案
參考文獻

前言/序言

現代氣候學導論：從觀測到模型 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代氣候學概覽，重點聚焦於氣候係統的基本原理、關鍵過程的觀測方法、以及當前氣候模型的發展與應用。本書內容涵蓋瞭氣候學的理論基礎、地球能量平衡、大氣環流的動力學機製，以及海洋、冰雪圈和生物圈在全球氣候變化中的作用。 第一部分：氣候學的基本概念與觀測基礎 第一章：氣候學的範疇與曆史沿革 本章首先界定瞭氣候學與氣象學的區彆與聯係，闡述瞭氣候係統（Climate System）的五大圈層——大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈——之間的相互作用。隨後，追溯瞭氣候學思想的發展曆程，從早期的區域氣候描述，到工業革命後對人類活動影響的認識深化，直至現代全球氣候建模的興起。本章強調瞭時間尺度的重要性，區分瞭天氣、氣候、年代際變化和長期氣候變化的不同概念。 第二章：地球能量平衡與輻射過程 輻射過程是驅動地球氣候係統的根本動力。本章詳細分析瞭太陽輻射的特性、地球的接收機製，以及地球係統的能量收支平衡。重點討論瞭溫室效應的物理機製，包括關鍵溫室氣體（如水蒸氣、二氧化碳、甲烷）的吸收光譜特徵和輻射強迫的計算方法。此外，內容深入探討瞭地錶反照率、雲的輻射效應（冷卻與增暖的淨效應）以及它們在能量再分配中的作用。本章將輻射傳輸理論應用於分析地氣係統的熱力學穩定性和氣候敏感性。 第三章：氣候要素的全球觀測網絡 準確的氣候學研究依賴於可靠的長期觀測數據。本章係統介紹瞭當前全球氣候觀測體係的構成。首先詳述瞭地麵觀測站網（包括溫度、降水、風速等要素的標準化測量方法）和探空氣球的布設與數據質量控製。隨後，重點解析瞭遙感技術在氣候學中的應用，包括氣象衛星（如極軌衛星和靜止衛星）在獲取地錶溫度、植被指數、大氣成分濃度等方麵的優勢與局限。此外，內容還包括海洋觀測係統（如Argo浮標陣列）對海洋熱含量和環流監測的貢獻，以及古氣候代用資料（如冰芯、樹木年輪、沉積物）在重建過去氣候變化中的關鍵作用。 第二部分：氣候係統的動力學機製 第四章：大氣環流的宏觀結構與動力學 本章聚焦於驅動全球大氣環流的物理機製。從宏觀尺度上，詳細解析瞭哈德萊環流、費雷爾環流和極地環流的結構與能量傳遞功能。重點討論瞭科裏奧利力對氣流的影響以及行星尺度的波動——開爾文波、陀開夫波和慣性波在能量和動量輸送中的作用。此外，本章對中緯度急流的形成、結構及其與天氣係統的關聯進行瞭深入探討。 第五章：海洋環流與熱量輸送 海洋是地球氣候係統中的主要熱量“蓄水池”和“輸送帶”。本章闡述瞭海洋環流的兩種主要驅動力：風力驅動的錶層環流（如大洋環流、渦鏇）和密度驅動的深層環流（溫鹽環流，Thermohaline Circulation）。詳細解析瞭全球溫鹽環流的路徑、速度及其對區域氣候，特彆是北大西洋氣候的調節作用。內容還包括海洋對大氣中二氧化碳的吸收與釋放機製，即海洋碳泵的物理和生物地球化學過程。 第六章：水循環、雲與降水的氣候學 水循環是連接大氣圈與水圈的關鍵橋梁。本章深入探討瞭水汽的輸送、凝結和降水的形成過程，特彆是潛熱釋放對大氣熱力學結構的影響。重點分析瞭雲的分類、輻射特性及其在氣候係統中的雙重作用（反射太陽輻射和捕獲長波輻射）。本章還將討論大氣水汽含量變化（水汽反饋）對全球變暖強度的影響，以及極端降水事件的氣候學背景。 第三部分：氣候變化與可預測性 第七章：年代際到世紀尺度的氣候變率 氣候係統本身存在內在的自然變率。本章係統梳理瞭地球係統中的主要年代際到準十年尺度的氣候振蕩現象。詳細分析瞭ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）的物理機製、對全球降水和溫度分布的影響，以及其在預測中的作用。此外，內容還涵蓋瞭印度洋偶極子（IOD）、北大西洋濤動（NAO）和太平洋年代際振蕩（PDO）等重要模態，解釋瞭它們如何調製區域氣候。 第八章：外部強迫與氣候係統響應 氣候變化研究的核心在於分析外部驅動因子。本章將分析影響氣候係統的主要外部強迫因子，包括太陽活動的變化、火山爆發（氣溶膠的輻射效應）以及人類活動（溫室氣體排放、土地利用變化）。本章側重於量化這些強迫因子相對於氣候係統內部變率的相對貢獻，並解釋瞭氣候係統對這些擾動的慣性響應時間（如海洋熱量吸收的滯後效應）。 第九章：現代氣候不確定性分析 本章探討瞭氣候研究中涉及的不確定性來源，主要分為模型不確定性、參數不確定性和情景不確定性。通過對敏感性分析和集閤模擬結果的比較，展示瞭不同氣候假設下未來氣候預測的可能範圍。本章旨在培養讀者批判性地評估氣候預測結果的能力，理解“預測”與“預報”在時間尺度和確定性上的根本差異。本書在這一部分嚴格區分瞭對氣候係統內在動力學行為的認識與對未來排放路徑選擇的依賴性。

評分☆☆☆☆☆

這本書是一次令人愉快的閱讀體驗。作者的寫作風格非常平易近人，即使是麵對一些復雜的數值模型和物理過程，也能用清晰易懂的語言來解釋。我尤其喜歡書中關於“地球物理流體動力學”的介紹，它將大氣運動的規律與流體力學原理緊密聯係起來，幫助我理解瞭許多之前難以理解的大氣現象。書中對“地形效應”和“海岸綫效應”在數值預報中的處理方式的講解，也讓我印象深刻。它細緻地描述瞭這些局地因素是如何影響大氣運動，以及數值模型是如何將其納入考慮範圍的，這對於理解區域性天氣預報的準確性有著至關重要的作用。此外，書中還探討瞭“氣候變化背景下的數值預報挑戰”，這讓我看到瞭數值預報技術未來的發展方嚮。作者對於未來模式發展趨勢的預測，以及對新興技術的展望，都為我提供瞭寶貴的思考。總而言之，這本書不僅為我提供瞭紮實的理論基礎，更激發瞭我對數值天氣預報這一學科的濃厚興趣，讓我對未來的學習和研究充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年在科研一綫工作的學者，我一直關注著數值天氣預報技術的最新進展。這本書的問世，恰好填補瞭我對某些前沿概念理解上的空白。我尤其對書中關於“模式耦閤”和“高分辨率預報”部分的分析印象深刻。作者不僅介紹瞭不同模式耦閤的策略，例如動力學核心與物理過程方案的匹配，還深入探討瞭這種耦閤方式對提高降水、極端天氣等關鍵預報要素精度的潛在影響。這對於我們研發更精細化、更具應用價值的預報模型具有重要的指導意義。書中對“多尺度動力學”和“非綫性動力學”的介紹，雖然涉及一些復雜的數學概念，但作者通過引入一些經典的動力學案例，例如大氣斜壓不穩定和行星波傳播，使得這些抽象的理論變得生動起來。這有助於我們理解大氣係統本身的復雜性和混沌特性，從而更好地設計和優化數值模型。我還會經常翻閱書中關於“模型驗證與評估”的章節，因為它提供瞭一套係統性的方法論，來客觀地評價不同模式的性能，這對於我們科研成果的評估和改進至關重要。

評分☆☆☆☆☆

老實說，在翻開這本書之前，我對數值天氣預報的理解還停留在“輸入數據，輸齣預報”的模糊階段。然而，這本書徹底改變瞭我的認知。作者以一種近乎“手把手”的教學方式，將那些原本高高在上的科學理論，轉化為瞭易於理解的語言。我特彆喜歡書中關於“誤差的來源與傳播”這一章節的闡述。它詳細地剖析瞭從觀測誤差到模型誤差，再到初始場誤差的每一個環節，並且用大量的案例說明瞭這些誤差是如何在預報過程中不斷纍積和放大的。這讓我深刻認識到，數值預報並非是絕對準確的，而是充滿瞭不確定性，而理解這些不確定性，正是提高預報技能的關鍵。書中對不同資料同化技術的比較分析，也讓我對如何最大化利用有限的觀測數據有瞭更深的認識。例如，它清晰地對比瞭變分同化和集閤同化各自的優劣勢，以及它們在實際應用中的適用場景。這種細緻入微的講解，對於需要進行預報産品選擇和後處理的同行來說，簡直是如獲至寶。這本書不僅僅是知識的傳授，更是一種思維方式的啓迪，讓我能夠更批判性地審視預報結果，並做齣更明智的決策。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為我們這些在實際工作和學術研究中與天氣打交道的人們提供瞭一份寶貴的資源。我尤其欣賞作者在梳理龐雜的數值天氣預報理論時所展現齣的條理性和清晰度。從大氣物理學的基本概念齣發，到數值模型的構建原理，再到各種預報方法的詳細介紹，整個過程如同循序漸進的階梯，讓讀者能夠一步一個腳印地理解這個復雜而迷人的領域。書中對於初始場分析、資料同化以及模型誤差來源的論述，更是深入淺齣，既有理論的高度，又不乏實際操作的指導意義。例如，在解釋同化方法時，作者沒有僅僅停留在數學公式的堆砌，而是通過生動的比喻和圖示，將抽象的概念具象化，這對於我們這些非數學專業背景的讀者來說，無疑是極大的幫助。此外，書中關於模型分辨率、參數化方案選擇對預報結果影響的討論，也為我們日常的預報實踐提供瞭重要的參考依據，幫助我們更好地理解不同模型輸齣的差異性，以及如何根據實際需求選擇最閤適的預報産品。總而言之，這本書不僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，引領我們穿越數值天氣預報的迷霧，走嚮清晰的理解之路。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的內容之豐富、講解之詳盡，遠超我的預期。我一直對天氣預報的“黑箱”感到睏惑，覺得很多預報結果的産生過程充滿瞭神秘感。然而，通過閱讀這本書，我終於能夠窺見其背後的奧秘。作者對於“大氣邊界層物理過程”的詳細闡述，是我之前接觸過的資料中最為清晰和係統的。它不僅解釋瞭地錶能量平衡、水汽交換等基本過程，還詳細介紹瞭這些過程是如何被納入數值模型中的，以及它們對短時臨近預報的影響。另外，書中關於“集閤預報”的章節，也讓我對不確定性量化有瞭全新的認識。作者清晰地解釋瞭如何通過生成多個預報成員來刻畫預報的不確定性，以及如何利用集閤平均、集閤離散度等統計量來提供更全麵的預報信息。這對於決策者來說，能夠更準確地評估潛在的風險，做齣更具前瞻性的應對策略。這本書的價值在於，它不僅提供瞭理論知識，更提供瞭一種解決問題的思維框架，讓我能夠將所學應用於實際，提升預報的科學性和可靠性。

評分☆☆☆☆☆

教育智慧求妙點.從知識到能力，從情感到智慧，教育逐步進入它的最佳境界。教育智慧錶現為對教育本

評分☆☆☆☆☆

④關係和諧，纔能有輕鬆愉快；關係融洽，纔能夠民主平等。生生和諧、師生和諧、環境和諧、氛圍和諧，都需要教師的大度、風度與氣度。與同行斤斤計較，對學生寸步不讓，艱難有和諧的課堂。和諧的關鍵在

評分☆☆☆☆☆

溝通中達成共識。

評分☆☆☆☆☆

書寫的很好，書還是比較便宜的,

評分☆☆☆☆☆

，閱讀瞭一下，寫得很好，數值天氣預報基礎係統地講述瞭數值天氣預報的基本原理和方法，並適當介紹瞭近年來數值天氣預報領域中的一些新進展和新成果。數值天氣預報基礎分為八章，內容包括數值天氣預報的基礎知識、大氣運動的整體性質與能量約束關係、大氣中的波動、數值計算方法、正壓和斜壓原始方程模式、初始條件和邊界條件以及模式中的物理過程的處理方法等。數值天氣預報基礎可作為高等院校氣象專業以及相關專業的本科生教材，也可作為氣象、海洋、水文等部門科研和業務人員的參考書。，，。

評分☆☆☆☆☆

質的要求，對教育規律的把握，對教學藝術的領悟，對教學特色的追求。

評分☆☆☆☆☆

書寫的很好，書還是比較便宜的,

評分☆☆☆☆☆

溝通中達成共識。

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質的要求，對教育規律的把握，對教學藝術的領悟，對教學特色的追求。