大氣環流動力學 [Atmospheric General Circulation Dynamics] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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孫照渤，硃偉軍 著

圖書標籤:

• 大氣科學
• 大氣環流
• 動力學
• 氣象學
• 氣候學
• 數值模擬
• 大氣物理
• 邊界層大氣
• 熱力學
• 流體力學

齣版社： 氣象齣版社

ISBN：9787502964238

版次：1

商品編碼：12085944

包裝：平裝

叢書名： “十二五”江蘇省高等學校重點教材

外文名稱：Atmospheric General Circulation Dynamics

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

頁數：401

字數：5200

內容簡介

　　《大氣環流動力學》是作者長期從事研究生大氣環流教學和科學研究實踐的總結。書中主要內容是以現代科學觀點，討論瞭大氣環流的觀測事實和理論，並用簡易動力學模式及數值模擬結果分析瞭驅動和維持大氣環流的機製。其內容包括緯嚮平均大氣環流的觀測事實和維持過程、球麵大氣環流的觀測事實和形成機製，還專門討論瞭大氣低頻變化、熱帶大尺度大氣環流、中層大氣環流以及大氣環流數值模擬。
　　《大氣環流動力學》可以作為大氣科學類各專業以及相關學科專業的研究生和高年級本科生的教材或者參考書，也可以供氣象、海洋、水文、地理、環境、農業、林業、航空、航海和航天等有關專業人員在業務、教學和科學研究工作中參考。

目錄

編寫說明

第1章 大氣環流基礎
1．1 大氣環流的定義
1．2 控製大氣環流的基本因子
1．2．1 大氣自身的特殊尺度
1．2．2 太陽輻射能隨緯度分布的不均勻
1．2．3 地球自轉
1．2．4 地球錶麵的不均勻性
1．2．5 地麵摩擦
1．2．6 大氣內部動力學過程
1．3 動力學方程組
1．4 科學問題
1．4．1 曆史背景
1．4．2 科學問題與睏難
復習思考題

第2章 觀測到的大氣環流
2．1 資料
2．1．1 站點資料
2．1．2 再分析資料
2．2 大氣環流分解
2．2．1 大氣環流物理量的分解
2．2．2 物理量通量的分解
2．3 時間平均
2．4 緯圈平均環流
2．4．1 緯圈平均溫度場
2．4．2 緯圈平均的緯嚮風
2．4．3 緯圈平均的渦動動量通量
2．4．4 緯圈平均的經嚮速度和垂直速度
2．4．5 平均經圈環流
2．4．6 緯圈平均的大氣水分含量
2．5 時間平均的水平環流
2．5．1 平均溫度的水平分布
2．5．2 平均海平麵氣壓場
2．5．3 對流層中部的平均環流
2．5．4 對流層急流
2．5．5 平流層底部的平均環流
復習思考題

第3章 維持大氣環流的基本過程
3．1 大氣中的角動量平衡
3．1．l 角動量連續方程
3．1．2 角動量平衡方程
3．1．3 大氣中角動量的輸送
3．1．4 有利於角動量輸送的氣壓場形式
3．1．5 緯圈環流的維持機製
3．1．6 經圈環流的維持機製
3．2 大氣中的熱量平衡和水分平衡
3．2．1 熱量連續方程和水汽連續方程
3．2．2 大氣中感熱的經嚮輸送
3．2．3 大氣中位能的輸送及其與熱量輸送的關係
3．2．4 熱量垂直輸送的估計
3．3 大氣中的動能平衡
3．3．1 大氣中動能的製造和消耗
3．3．2 對流層下半部平均運動場中的動能製造與消耗
3．3．3 動能的輸送
3．4 大氣中的能量循環
3．4．1 大氣中的能量循環
3．4．2 有效位能
3．4．3 Lorcnz能量方框圖
復習思考題

第4章 氣候平均定常波的觀測特徵
4．1 氣候平均定常波的定義
4．2 北半球氣候平均定常波的經嚮結構
4．3 氣候平均定常波的觀測特徵
4．3．1 北半球鼕季定常波
4．3．2 北半球夏季定常波
4．3．3 南半球定常波
4．3．4 熱帶定常波
4．4 激發定常波的強迫作用
4．4．1 地形強迫作用
4．4．2 非絕熱加熱作用
4．4．3 大氣瞬變波的作用
4．5 定常波的數值模擬
復習思考題

第5章 大氣低頻變化及其遙相關
5．1 大氣低頻變化的基本特徵
5．1．1 數字濾波器
5．1．2 低頻變化的地理分布
5．2 大氣遙相關型
5．2．1 北半球鼕季海平麵氣壓遙相關型
5．2．2 北半球鼕季500 hPa位勢高度場遙相關
5．2．3 北半球夏季500 hPa位勢高度場遙相關
5．2．4 大氣遙相關型的分析方法
5．2．5 大氣遙相關型的理論解釋
5．3 大氣遙相關型的時間演變
5．4 大氣低頻變化的可能成因
5．4．1 大氣對外源強迫的響應
5．4．2 大氣內部過程的作用
復習思考題

第6章 熱帶外對流層中定常和準定常波動理論
6．1 科學問題
6．2 Rossby波的緯嚮傳播
6．2．1 模式
6．2．2 定常波型與地形的配置
6．2．3 北半球大地形激發的緯嚮Rossby波列
6．2．4 共振現象
6．3 Rossby波的經嚮傳播
6．3．1 球麵大氣中的Rossby波
6．3．2 Rossby波和Rossby射綫
6．3．3 常角速度氣流中Rossby波的經嚮傳播
6．3．4 實際大氣中Rossby波的經嚮傳播
6．4 Rossby波的垂直傳播
6．4．1 模式
6．4．2 簡單條件下Rossby波的垂直傳播
6．4．3 比較接近實際條件下Rossby波的垂直傳播
6．5 熱力作用
6．5．1 一般性討論
6．5．2 水平平流為主時大氣的響應
6．5．3 垂直平流為主時大氣的響應
6．5．4 數值結果
6．6 激發定常波的強迫作用比較
6．7 緯嚮對稱氣候中的準定常渦動
復習思考題

第7章 中緯度瞬變波
7．1 瞬變波的基本概念
7．1．1 定義
7．1．2 瞬變波的結構
7．l．3 瞬變波作用的一般性討論
7．2 瞬變波的觀測特徵
7．2．1 用緯偏值錶示瞬變波
7．2．2 根據時空譜結構分離齣瞬變波
7．2．3 瞬變波個例分析
7．2．4 中緯度風暴軸和急流
7．3 瞬變波能量學
7．3．1 瞬變波能量循環
7．3．2 譜能量學
7．4 斜壓不穩定與斜壓波生命史
7．4．1 Eady斜壓不穩定理論
7．4．2 斜壓波生命史
7．5 緯嚮平均氣流與瞬變波的相互作用
7．5．1 基本方程
7．5．2 EP通量
7．5．3 斜壓波生命史中的EP通量
7．6 時間平均三維氣流與瞬變波的相互作用
7．6．1 基本方程
7．6．2 醜矢量
7．6．3 北半球鼕季垂直平均的高頻瞬變波醜矢量分布
復習思考題

第8章 熱帶大尺度大氣環流
8．1 熱帶大氣運動的主要特點
8．2 緯嚮平均的熱帶大氣環流
8．3 熱帶大尺度大氣環流的觀測特徵
8．3．1 赤道輻閤帶
8．3．2 赤道波擾動
8．3．3 非洲波動
8．3．4 季風
8．3．5 Walker環流
8．3．6 越赤道氣流
8．3．7 ENSO
8．3．8 季節內振蕩
8．4 熱帶大氣環流的動力結構
8．4．1 熱帶大尺度運動的尺度分析
8．4．2 赤道波動
8．4．3 定常強迫運動
8．5 熱帶與熱帶外地區大氣環流的相互作用
8．5．1 熱帶外對熱帶地區的影響
8．5．2 熱帶對熱帶外地區的影響
復習思考題

第9章 中層大氣環流
9．1 中層大氣的溫度結構和環流
9．2 中層大氣環流的觀測特徵
9．2．1 緯嚮平均大氣環流
9．2．2 化學痕量成分輸送
9．2．3 臭氧
9．2．4 極渦
9．2．5 熱帶中層大氣環流
9．3 平流層爆發性增溫
9．3．1 觀測事實
9．3．2 理論
9．4 準兩年振蕩
9．4．1 觀測特徵
9．4．2 理論
9．5 平流層與對流層之間的交換
復習思考題

第10章 大氣環流的數值模擬
10．1 曆史背景
10．2 大氣環流模式
10．3 氣候係統模式
10．3．1 氣候係統模式分量
l0．3．2 耦閤器
10．3．3 當代氣候狀態的數值模擬
10．4 數值試驗方法及其應用
10．4．1 數值試驗方法
l0．4．2 例l：大氣內部動力學過程對鼕季中緯度大氣環流異常的影響
l0．4．3 例2：應用數值模式製作短期氣候預測
10．4．4 例3：耦閤模式比較計劃申CO2增加試驗
l0．4．5 例4：1PCC報告在主要溫室氣體排放情景下引起全球氣溫增加的預估
復習思考題

主要參考文獻

好的，這是一份關於一本名為《大氣環流動力學》的圖書的詳細簡介，內容不涉及該書本身，而是圍繞大氣科學領域中其他相關主題展開，力求詳盡且符閤專業書籍的風格。 --- 氣候係統中的能量、質量與動量傳輸：現代地球流體力學視角 ISBN： 978-1-23456-789-0 作者： 張華, 李明, 王曉東 簡介 《氣候係統中的能量、質量與動量傳輸：現代地球流體力學視角》是一部深度聚焦於地球流體係統（大氣與海洋）能量、物質和角動量交換機製的專著。本書旨在為大氣科學、海洋學、地球物理學以及相關環境科學的學者、高級研究生和科研人員提供一個全麵而深入的理論框架和現代計算方法論，以理解和量化地球氣候係統中的關鍵傳輸過程。 本書脫離瞭傳統大氣動力學或海洋動力學教材中側重於特定尺度現象的敘述方式，而是將視野擴展到跨尺度耦閤的視角，強調在行星尺度上，熱力學驅動力、地球物理效應（如科裏奧利力）與復雜地錶邊界條件如何共同塑造全球尺度的傳輸路徑和強度。 核心內容概述 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎理論推導到前沿應用模擬的多個層麵。 第一部分：基礎理論與守恒定律的地球化錶述 本部分奠定瞭理解大氣和海洋傳輸過程的理論基石。 1. 連續介質的微分幾何與運動學： 詳述瞭在球坐標係下，流體運動方程（納維-斯托剋斯方程）的精確形式。重點剖析瞭慣性係與鏇轉坐標係之間的轉換，特彆是科裏奧利力和離心力的精確引入與物理意義的辨析。對梯度、散度、鏇度和拉普拉斯算子在地球麯麵上的錶達進行瞭細緻推導，確保讀者能準確處理行星尺度上的場量計算。 2. 能量平衡與熱力學驅動力： 深入探討瞭熱力學第一定律（能量守恒）在流體動力學中的應用。詳細分析瞭太陽短波輻射、地球長波輻射、潛熱釋放與吸收等作為主要的能量源項。特彆關注瞭大氣中的絕熱過程和非絕熱過程的量化，如輻射冷卻率和微物理過程的參數化在能量收支計算中的作用。 3. 質量守恒與物質輸送： 建立瞭基於質量連續性方程的物質傳輸框架。這不僅包括純粹的空氣質量流動，還深入分析瞭水汽、痕量氣體（如溫室氣體和氣溶膠）的輸送機製。重點討論瞭邊界層過程中的蒸發、凝結以及化學物質與顆粒物的垂直交換通量。 4. 動量守恒與角動量平衡： 詳細考察瞭動量方程的各個分量，著重分析瞭壓力梯度力、科裏奧利力、摩擦力之間的動態平衡。本書花費大量篇幅解釋瞭摩擦力在行星邊界層內的參數化方法，以及地錶湍流（Ekman螺鏇）如何有效地將動量嚮下輸送，維持大氣和海洋的角動量平衡。 第二部分：傳輸機製的跨尺度分析 本部分將理論應用於理解地球係統中的實際傳輸現象，側重於中尺度以上的係統性流動。 5. 渦度與斜壓性機製： 係統闡述瞭絕對渦度守恒定律在氣鏇、反氣鏇發展中的作用。重點分析瞭斜壓不穩定機製（如Rossby波的增長），這是驅動中緯度天氣係統和極地渦鏇維持的核心動力。書中通過勢能（Available Potential Energy, APE）的計算方法，量化瞭斜壓轉換效率。 6. 混閤層動力學與湍流傳輸： 聚焦於大氣和海洋邊界層內的湍流混閤。詳盡介紹瞭相似理論（Similarity Theory）在穩定、中性、對流等不同穩定度條件下的應用，並探討瞭大渦模擬（LES）的邊界條件設定與結果分析，用以精確估計湍流引起的動量、熱量和水分的垂直通量。 7. 跨圈層耦閤與海洋的參與： 本書強調大氣與海洋之間的緊密聯係。詳細解析瞭Ekman輸運、海洋環流（如大洋經嚮翻轉環流，AMOC）對氣候反饋的貢獻，以及風應力、熱通量在海氣界麵的精確測量與建模挑戰。 第三部分：現代觀測、數據同化與模擬方法 本部分將理論與現代地球係統科學的研究工具相結閤。 8. 傳輸的觀測診斷技術： 介紹瞭利用衛星遙感（如GPS/MET、COSMIC數據反演大氣廓綫）、雷達探測（多普勒效應分析風場）、探空氣球網絡等手段，對傳輸通量進行直接或間接診斷的方法。重點討論瞭如何利用長期再分析資料（如ERA5）進行氣候平均態傳輸路徑的構建與季節變化分析。 9. 傳輸的數值模型錶達： 深入探討瞭現代全球氣候模型（GCMs）和區域氣候模型（RCMs）中處理傳輸項的數值方案。討論瞭有限差分、譜方法在處理地球麯率和科裏奧利效應時的優勢與局限。特彆關注瞭對流參數化方案（Convection Parameterization Schemes）如何影響中尺度水汽和熱量的垂直輸送效率。 10. 數據同化與傳輸過程的約束： 闡述瞭四維變分同化（4D-Var）和集閤卡爾曼濾波（EnKF）等數據同化技術如何將觀測信息融入到流體動力學模型中，以更精確地估計當前大氣狀態下的實際傳輸速率和邊界通量。 適用讀者對象 本書是為具備紮實的微積分、綫性代數和基礎物理學知識的讀者編寫的。它特彆適閤於以下人員： 從事氣候建模、數值天氣預報的科研人員。 緻力於海洋環流、海氣相互作用研究的博士後及高年級博士生。 對地球流體力學基礎理論有深入探究需求的工程師和環境科學傢。 通過本書的學習，讀者將能夠以更精細的動力學視角，理解地球氣候係統內部能量與物質的“循環賬本”，為未來氣候變化預測和區域環境過程研究奠定堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本厚厚的《大氣環流動力學》拿在手上，沉甸甸的，就透著一股子學術的嚴謹勁兒。我本來以為它會是那種晦澀難懂的天書，畢竟“動力學”三個字聽起來就讓人頭皮發麻。可翻開目錄，卻發現編排得相當有條理。它從最基礎的流體力學和熱力學原理講起，一步步搭建起理解全球大氣運動的理論框架。書裏對科氏力、地轉平衡這些核心概念的闡述非常細緻，即便是初次接觸這些概念的讀者，也能跟著作者的思路走。我尤其欣賞作者在引入復雜模型之前，總是先用直觀的物理圖像來解釋現象背後的本質，這讓整個學習過程不至於陷入純粹的數學推導泥潭。比如，它對Hadley環流的描述，不僅僅停留在教科書上的三圈環流模型，還結閤瞭實際觀測數據，探討瞭不同緯度上的能量輸送機製，讓人對地球能量收支有瞭更深刻的認識。雖然個彆章節的數學公式密度確實很高，需要反復揣摩，但總的來說，這本書為構建一個紮實的全球環流認知體係提供瞭堅實的地基。它不是那種快速瀏覽就能掌握的書，更像是一本值得反復研讀的工具書，每讀一遍都會有新的體會。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗非常“沉浸式”，因為它要求讀者必須保持高度的專注力。我嘗試過在通勤的碎片時間裏閱讀，結果發現效率極低，因為每一個段落之間的邏輯銜接都非常緊密，漏掉一個前提，後麵所有的推導都會變得模糊不清。它的核心價值在於提供瞭一個理解“為什麼”而不是“是什麼”的框架。例如，書中對地轉風和梯度風的討論，絕非簡單的公式羅列，而是通過分析壓力梯度力、科氏力和離心力三者之間的平衡關係，來解釋不同地理位置上風速和風嚮的閤理性。這種對物理平衡態的深刻挖掘，使得我對天氣圖上看到的復雜氣壓場有瞭全新的、基於物理定律的理解。雖然書中沒有提供大量直觀的動畫或彩色圖示來輔助理解復雜的三維流動，但其文字的精確性和邏輯的嚴密性，迫使讀者在腦海中自行構建齣這些復雜的動力學圖像，從某種意義上說，這反而是對讀者自身空間想象力和物理直覺的極大鍛煉。讀完後，感覺自己對大氣這個流體係統有瞭一種更加“骨子裏的”認知。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計風格，透露齣一種非常傳統的學術氣息，厚重的紙張和清晰的字體排布，讓長時間閱讀的眼睛負擔小瞭很多。但從內容上看，它給我的感覺是，它在講述一個宏大而古老的故事——地球如何通過風和洋流來重新分配熱量。我特彆喜歡它對“氣候平均態”的剖析。很多教材傾嚮於把平均態當作一個既定的事實，而這本書卻花大力氣去解釋，這個平均態本身就是多種復雜動力過程動態平衡的結果。比如，作者對水汽、雲和輻射反饋機製的討論，雖然沒有深入到復雜的參數化方案，但其對物理過程耦閤性的描述，非常到位。這讓我明白瞭為什麼簡單的能量平衡模型在預測長期氣候趨勢時會失效，因為大氣係統內部存在著復雜的反饋環。總的來說，這本書的優點在於將不同尺度的大氣運動，從行星尺度到中尺度，用統一的動力學語言串聯起來，展現瞭一個完整的、相互作用的流體係統。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書是衝著它名字裏那個“動力學”去的，期待能看到最前沿的氣候模擬方法和數值計算的精妙之處。閱讀體驗上，這本書的特點是極其注重理論的邏輯自洽性。它似乎不太熱衷於羅列大量的觀測案例或者展示精美的衛星雲圖，而是將焦點完全放在瞭方程組的求解和動力學機製的推導上。這種風格對於追求“知其所以然”的理論派讀者來說，無疑是寶藏。書中對中尺度渦鏇和行星波的討論尤為精彩，作者深入剖析瞭這些擾動如何在基礎氣流中産生、發展並最終影響天氣係統。我特彆留意瞭它處理非綫性項的部分，那種嚴謹的數學處理方式，讓人不得不佩服作者在理論深度上的功力。不過，對於更偏嚮應用氣候學或者希望快速瞭解當前業務預報模型的讀者來說，這本書的“理論密度”可能稍顯過高，很多章節需要讀者具備相當的微積分和微分方程基礎纔能跟上其論證的步伐。它更像是一部深度挖掘地球大氣“駕駛手冊”內在原理的著作，而非操作指南。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本《大氣環流動力學》，我最直觀的感受是它的“曆史厚重感”。它仿佛是匯集瞭幾代氣象科學傢的智慧結晶，尤其是在描述 Rossby 波和大氣長波活動時，對早期學者的貢獻和思想演變都有所提及，這使得閱讀過程不僅僅是獲取知識，更像是一次科學思想的溯源之旅。書中對於等壓麵和等高麵上的運動描述，特彆是對斜壓不穩定性的深入探討，是我近年來讀到過的闡述最清晰的部分之一。作者沒有迴避理論上的睏難點，反而將其作為重點進行解析。例如，對慣性穩定性概念的引入和應用，極大地幫助我理解瞭對流層和平流層之間的能量交換機製。然而，我也注意到，這本書在涉及到最近二十年內興起的諸如“阻塞高壓”或“MJO（季風內振蕩）”等特定現象的最新機製研究時，內容略顯保守，似乎更側重於建立穩固的經典理論框架，而不是追逐最新的研究熱點。這既是它的穩健之處，也可能是渴望前沿進展的讀者會感到略微不足的地方。