数值天气和气候预测 [Numerical Weather and Climate Prediction] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《数值天气和气候预测》为研究生、研究人员和专业人士提供了关于天气和气候预测综合而易懂的论述。针对大气模式的使用，讲授其优点、缺陷和实践，对在各个方面应用模式的学者们来说是本理想的书籍。书中描述了不同的数值方法、资料同化、集合方法、可预报性、陆面模拟、气候模拟和降尺度、计算流体动力模式、基于模式研究的试验设计、检验方法、业务预报，以及空气质量模式和洪水预报等专业应用。
　　《数值天气和气候预测》基于作者在宾夕法尼亚州立大学和科罗拉多大学30多年所教授的课程，也得益于作者在美国国家大气研究中心（NCAR）的模式实践经历。
　　《数值天气和气候预测》将满足在研究和业务应用中需要了解大气模式的人士，适合作为天气和气候预测分支学科的教科书，也可作为具有大气科学、气象学、气候学、环境科学、地理学及地球物理流体力学／动力学等研究背景的专业人士作为参考用书。

内页插图

目录

中文版序一
中文版序二
中文版序三
中文版序四
译者前言
原版前言
缩略词一览表
主要符号

第1章 引言

第2章 大气控制方程组
2．1 基本方程
2．2 雷诺方程：分离不可分辨的湍流效应
2．3 方程组的近似

第3章 方程组的数值求解
3．1 基本概念综述
3．2 数值框架
3．3 有限差分方法
3．4 数值近似的影响
3．5 侧边界条件
3．6 上边界条件
3．7 守恒问题
3．8 模式建立过程的实用小结

第4章 物理过程参数化
4．1 背景
4．2 云微物理参数化
4．3 对流参数化
4．4 湍流或边界层参数化
4．5 辐射参数化
4．6 随机参数化
4．7 云量或云盖参数化

第5章 表面过程模拟
5．1 背景
5．2 须模拟的陆面过程
5．3 须模拟的海洋或湖水过程
5．4 陆地表层和次表层过程模拟
5．5 水面表层和次表层过程模拟
5．6 地形强迫
5．7 城市冠层模拟
5．8 表征地表属性的资料集

第6章 模式初始化
6．1 背景
6．2 用于模式初始化的观测
6．3 连续与间歇同化方法
6．4 模式初始调整（spinup）
6．5 资料同化的统计框架
6．6 逐步订正法
6．7 统计插值（最优插值）
6．8 三维变分分析
6．9 非绝热初始化方法
6．10 初始条件中的动力平衡
6．11 高级资料同化方法
6．12混合资料同化方法
6．13理想条件下的初始化

第7章 集合预报
7．1 背景
7．2 集合平均和集合离差
7．3 不确定性来源及集合成员的定义
7．4 集合预报的解释和检验
7．5 集合校正
7．6 时间滞后集合
7．7 有限区域短期集合预报
7．8 集合产品的图形显示
7，9集合预报的经济效益

第8章 可预报性
8．1 背景
8．2 模式误差和初值误差
8．3 陆面强迫对可预报性的影响
8．4 预报性差异的原因
8．5 有限区域中尺度模式中可预报性的特殊考虑
8．6 可预报性及模式改进
8．7 后处理对可预报性的影响

第9章 检验方法
9．1 背景
9．2 常用模式检验指标
9．3 参考预报及其应用
9．4 真值数据集：观测资料与基于观测的分析资料
9．5 特殊因素的考虑
9．6 基于概率分布函数的检验
9．7 基于天气型态、特定时刻与季节的检验
9．8 基于特征、事件、目标的检验
9．9 基于大气特征尺度的检验
9．10 基于模式回报的检验
9．11 基于预报经济价值的检验
9．12 合理检验指标的选择
9．13 模式检验软件工具包
9．14 用于模式检验的观测资料

第10章 模式研究中的试验设计
10．1 物理过程分析的个例研究
10．2 观测系统模拟试验
10．3 观测系统试验
10．4 BB-LB试验
10．5 再预报
10．6 敏感性研究
10．7 预报技巧研究
10．8 使用人造初始条件的模拟
10．9 使用降维和简化物理过程的模式
10．10 气象观测资料源

第11章 模式输出的分析技术
11．1 背景
11．2 显示和解释模式输出和观测资料的图形方法
11．3 分析模式变量场结构的数学方法
11．4 导出量的计算
11．5 能量学分析

第12章 业务数值预报
12．1 背景
12．2 模式可信度
12．3 业务有限区域模式的考虑
12．4 计算速度
12．5 后处理
12．6 实时检验
12．7 模式升级与研发的管理
12．8 预报过程中模式和预报员的相对作用

第13章 模式输出的统计后处理
13．1 背景
13．2 系统误差的去除
13．3 天气发生器
13．4 降尺度法

第14章 耦合的专业应用模式
14．1 背景
14．2 浪高
14．3 流行性疾病
14．4 河流流量和洪水
14．5 气体与颗粒的传输、扩散和化学变化
14．6 交通安全与效率
14．7 电磁波与声波的传播
14．8 林火概率与林火活动
14．9 能源工业
14．10 农业
14．11 军事应用

第15章 计算流体力学模式
15．1 背景
15．2 CFD模式的种类
15．3 中尺度模式与LES模式的尺度区别
15．4 CFD模式与中尺度模式的耦合
15．5 CFD模式的应用示例
15．6 CFD模式的算法近似

第16章 气候模拟和降尺度
16．1 全球气候预测
16．2 当今全球气候的再分析
16．3 气候降尺度
16．4 模拟人为地貌变化的气候影响
附录 简单浅水方程代码结构和试验的建议
参考文献

前言/序言

　　2007年我回国领导华东区域中心的气候变化和区域数值预报的科研与业务工作。工作中发现，团队成员急需拓展数值模拟相关知识的深度与广度，就一直试图寻找一本深入浅出、综合全面的专业书籍供大家学习参考。直到2012年春，NCAR的Matthias Steiner博士访问上海，将刚刚出版的Thomas Warner的遗作《数值天气和气候预测》作为礼物送给我们。阅读以后发现此专著是迄今为止同类出版物中最全面、最详尽的一本。上海数值预报团队的资料同化专家李泓博士和长期从事数值天气预报应用的王晓峰博士，从各自的专业角度出发，也与我的看法高度一致。
　　数值预报作为预报天气的一种方法，发展至今已有百余年历史。随着探测技术和高性能计算的快速发展，数值预报已成为天气和气候预报必不可少的重要手段。考虑到广大学生、教师、科研和业务人员对综合了解数值预报基础理论和模式实践的迫切需求，我们组织翻译团队，历时四年，在中国气象局行业专项（GY-HY201206006）的资助下，共同努力将此书引入与翻译，期望译著对广大师生及模式研发、应用人员有所帮助。我们每个人很荣幸参与这一工作，以期能为数值天气与气候预报在我国的研究与应用贡献自己的一份微薄之力。
　　本书的翻译工作分工如下：目录、缩略词、符号及第1章由谭燕、杨玉华合作翻译，陈葆德校对；第2章由陈葆德翻译及校对；第3、14、15、16章由张旭翻译，陈葆德、谢英校对；第4、5章由黄伟翻译，刘梦娟校对；第6章由骆婧瑶翻译，李泓校对；第7、8、10章由李泓翻译，李泓、谭燕校对；第9、12章由张蕾翻译，谭燕、张蕾校对；第11、13章由王晓峰翻译，张蕾校对。另外，扉页、前言、附录等由李泓、谭燕、张旭完成。
　　翻译从2013年开始，从成稿、校对到反复修改、文字润色，期间凝聚着各位译者的辛勤劳动和几多汗水，也包含气象出版社李太宇编审的极大热情和心血。感谢黄润恒研究员、章澄昌教授等对全书各章节的审校。在此，我们要对那些为本书的出版付出辛劳和给予帮助的所有人表示衷心的感谢！最后十分感谢中国气象局矫梅燕副局长、上海市气象局陈振林局长、美国UCAR的郭英华（Bill Kuo）教授和Warner教授的学生、NOAA的华人科学家包剑文（Jian Wen Bao）博士为本译著写序，推荐本书。
　　由于译者水平有限，译文中肯定还有这样那样的不当之处，请各位读者不吝赐教，我们深表感谢。
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