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袁九毅，张文煜 著

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• 方法
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出版社： 气象出版社

ISBN：9787502943189

商品编码：29378244186

包装：平装

出版时间：2007-05-01

基本信息

书名：大气探测原理与方法

定价：33.00元

作者：袁九毅,张文煜

出版社：气象出版社

出版日期：2007-05-01

ISBN：9787502943189

字数：

页码：245

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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大气探测是研究测量和观察地球大气的物理特性及大气现象的方法和手段的一门学科，包括地面气象观测、高空气象探测、大气遥感探测、气象卫星探测及特殊观测。 随着现代科学技术的发展，大气探测的范围越来越大，探测的手段也越来越先进，雷达探测和卫星探测已深入到大气科学的方方面面，计算机在大气探测诸领域得到了广泛的运用。这一切都极大地丰富了大气探测学的教学内容。

内容提要

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《大气探测原理与方法》是为大气科学本科生的大气探测学课程编写的教材。书中详细介绍了地面气象观测和高空探测的基本内容和方法，并简要介绍了大气遥感和大气边界层探测的基本原理、方法及应用。
《大气探测原理与方法》可作为大气科学及相关学科的专业教材，也可作为气象、环境、地理、地质等专业的专业技术人员的参考书。

目录

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章 总论
n1.1 测量标准
n1.2 气象仪器
n1.2.1 测量及其误差的定义
n1.2.2 气象仪器的属性
n1.2.3 测量误差的表示及其分类
n1.3 时制和日界
n1.3.1 时制
n1.3.2 日界
n1.4 大气探测的代表性、准确性和比较性
n1.4.1 大气探测的代表性
n1.4.2 大气探测的准确性
n1.4.3 大气探测的比较性
n1.5 大气探测的发展概述
n1.5.1 始创阶段
n1.5.2 地面气象观测开始发展阶段
n1.5.3 高空探测开始发展阶段
n1.5.4 高空及高层大气探测的迅速发展阶段
n复习思考题
n第二章 云的观测
n2.1 概述
n2.2 云状
n2.2.1 云状分类
n2.2.2 云状特征
n2.2.3 形成云的基本过程
n2.3 云的观测
n2.3.1 判定云状
n2.3.2 估计云量
n2.3.3 测定云高
n2.3.4 选定云码
n2.4 气象应用
n复习思考题
n第三章 能见度、天气现象、地面状态的观测
n3.1 能见度的观测
n3.1.1 影响能见度的基本因子
n3.1.2 水平能见度的观测
n3.1.3 气象光学视程的仪器测量
n3.2 天气现象的观测
n3.2.1 天气现象的特征
n3.2.2 天气现象观测仪
n3.2.3 容易混淆的天气现象的区别
n3.3 地面状态的观测
n3.4 气象应用
n复习思考题
n第四章 气压的观测
n4.1 概述
n4.1.1 气压
n4.1.2 测压方法
n4.2 水银气压表
n4.2.1 水银的特点
n4.2.2 水银气压表测量原理
n4.2.3 水银气压表的类型
n4.2.4 动槽式水银气压表的构造原理
n4.2.5 定槽式水银气压表的构造原理
n4.2.6 水银气压表的本站气压订正
n4.2.7 水银气压表的安装、维护和移运
n4.3 空盒气压表和空盒气压计
n4.3.1 空盒的结构及特性
n4.3.2 空盒气压表
n4.3.3 空盒气压计
n4.4 气压传感器
n4.4.1 膜盒式电容气压传感器
n4.4.2 振筒式气压传感器
n4.4.3 压阻式气压传感器
n4.4.4 电测气压传感器的误差
n4.5 沸点气压表
n4.6 海平面气压订正
n4.6.1 海平面气压订正的原理
n4.6.2 海平面气压订正的准确度
n4.7 气压表的基准
n4.8 气象应用
n复习思考题
n第五章 空气温度的观测
n5.1概述
n5.1.1 空气温度
n5.1.2 温标
n5.1.3 测温方法
n5.1.4 观测项目
n5.2 玻璃液体温度表
n5.2.1 玻璃液体温度表的构造原理
n5.2.2 测量误差
n5.2.3 常用的玻璃液体温度表
n5.3 双金属片温度计
n5.3.1 感应部分
n5.3.2 传递放大部分
n5.3.3 自记部分
n5.4 电测温度表
n5.4.1 热电偶温度表
n5.4.2 金属电阻温度表
n5.4.3 热敏电阻温度表
n5.4.4 电阻的测量
n5.5 地温的测量
n5.5.1 地表温度测量的复杂性
n5.5.2 地温测量仪器的使用
n5.6 测温仪器的热滞现象
n5.6.1 热滞系数
n5.6.2 介质温度保持不变时的热滞误差
n5.6.3 介质温度呈线性变化时的热滞误差
n5.6.4 介质温度呈周期性变化时的热滞误差
n5.7 气温测量中的防辐射设备
n5.7.1 百叶箱
n5.7.2 通风干湿表
n5.7.3 防辐射罩
n5.8 气象应用
n复习思考题
n第六章 空气湿度的观测
n6.1 概述
n6.1.1 空气湿度
n6.1.2 表示空气湿度变化的参量
n6.1.3 测量空气湿度的方法
n6.2 干湿球温度表
n6.2.1 测湿原理
n6.2.2 测湿系数A
n6.2.3 测量误差
n6.2.4 湿球纱布套
n6.2.5 低于冰点时湿球的操作
n6.3 毛发湿度表和湿度计
n6.4 冷镜湿度表
n6.4.1 测量原理
n6.4.2 仪器结构
n6.4.3 观测方法
n6.5 氯化锂加热凝结湿度表（露池）
n6.5.1 测量原理
n6.5.2 测温传感器
n6.5.3 观测方法
n6.6 电阻湿度表
n6.7 电容湿度表
n6.8 电磁辐射吸收湿度表
n6.9 湿度的标准仪器和校准
n6.9.1 湿度表的校准原理
n6.9.2 校准周期和校准方法
n6.9.3 实验室校准
n6.9.4 一级标准器
n6.9.5 二级标准器
n6.9.6 工作级标准器
n6.9.7 WMO参考标准干湿表
n6.10 气象应用
n复习思考题
n第七章 降水与蒸发的观测
n7.1 概述
n7.2 降水观测
n7.2.1 雨量器
n7.2.2 虹吸式雨量计
n7.2.3 翻斗式遥测雨量计
n7.2.4 光学雨量计
n7.2.5 雨量传感器
n7.2.6 测量误差
n7.3 蒸发量的观测
n7.3.1 小型蒸发器
n7.3.2 E-601B型蒸发器
n7.3.3 超声蒸发传感器
n7.3.4 测量误差
n7.4 气象应用
n复习思考题
n第八章 地面风的观测
n8.1 概述
n8.2 风的传感器
n8.2.1 风向感应器
n8.2.2 风向传感器
n8.2.3 风杯式风速感应器
n8.2.4 螺旋桨式风速感应器
n8.2.5 风速传感器
n8.3 EL型电接风向风速计
n8.3.1 感应器
n8.3.2 指示器
n8.3.3 记录器
n8.4 其他测风仪器
n8.4.1 热线风速表
n8.4.2 声风速表
n8.4.3 轻便风向风速表
n8.4.4 EN型系列测风数据处理仪
n8.4.5 单翼风向传感器和风杯风速传感器
n8.4.6 螺旋桨式风向风速感应器
n8.4.7 海岛自动测风系统
n8.5 测风仪器的安装
n8.5.1 安装高度
n8.5.2 安装地点
n8.5.3 安装要求
n8.6 气象应用
n复习思考题
n第九章 积雪、冻土和电线积冰的观测
n9.1 积雪的观测
n9.1.1 概述
n9.1.2 雪深观测
n9.1.3 雪压观测
n9.1.4 移雪量的观测与计算
n9.2 冻土
n9.2.1 概述
n9.2.2 冻土器
n9.2.3 冻土观测
n9.3 电线积冰
n9.3.1 概述
n9.3.2 电线积冰架
n9.3.3 电线积冰观测的辅助工具
n9.3.4 电线积冰的观测
n9.3.5 影响积冰重量的因子
n9.4 气象应用
n复习思考题
n第十章 辐射和日照时数的观测
n10.1 辐射的基本知识
n10.1.1 概述
n10.1.2 基本概念与单位
n10.1.3 辐射传感器
n10.1.4 辐射基准
n10.2 辐射的观测仪器及原理
n10.2.1 直接辐射的测定
n10.2.2 总辐射和散射辐射的测定
n10.2.3 净全辐射的观测
n10.2.4 长波辐射的观测
n10.2.5 紫外辐射的观测
n10.2.6 辐射自动观测仪
n10.3 日照时数的观测
n10.3.1 概述
n10.3.2 测量方法
n10.3.3 暗筒式（乔唐式）日照计
n10.3.4 聚焦式（康培司托克式）日照计
n10.3.5 日照传感器
n10.4 气象应用
n复习思考题
n第十一章 自动气象观测系统
n11.1 概述
n11.2 自动气象站的测量原理
n11.3 自动气象站的基本结构
n11.3.1 传感器
n11.3.2 数据采集器
n11.3.3 系统电源、通信接口和外围设备
n11.3.4 采集软件
n11.3.5 业务软件
n11.4 气象站数据的采样和算法
n11.4.1 采样
n11.4.2 算法
n11.5 自动气象站质量控制
n复习思考题
n第十二章 高空温湿压风的探测
n12.1 高空温湿压的综合探测
n12.1.1 GZZ2—1型电码式高空探空仪
n12.1.2 GTSl型数字高空探空仪
n12.2 高空风的探测
n12.2.1 气球测风的基本原理
n12.2.2 单经纬仪定点测风
n12.2.3 双经纬仪基线测风
n12.2.4 雷达测风
n12.3 气象应用
n复习思考题
n第十三章 大气遥感探测
n13.1 主动式大气遥感探测
n13.1.1 概述
n13.1.2 雷达探测的基本原理及雷达方程
n13.1.3 新一代天气雷达
n13.1.4 常见的雷达图像
n13.1.5 新一代天气雷达的应用
n13.2 被动式大气遥感探测
n13.2.1 气象卫星探测的特点与发展
n13.2.2 卫星的主要探测谱段
n13.2.3 气象卫星的工作原理
n13.2.4 卫星资料在各个领域的应用
n第十四章 大气边界层探测技术简介
n14.1 大气边界层的特点及湍流量的表征方法
n14.2 近地层气象塔测量
n14.2.1 平均量测量仪器的安装高度
n14.2.2 平均温度廓线的测量
n14.2.3 平均风速廓线的测量
n14.2.4 平均湿度廓线的测量
n14.2.5 温度脉动量的测量
n14.2.6 风速脉动量的测量
n14.2.7 湿度脉动量的测量
n14.3 大气边界层廓线测量
n主要参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《大气探测原理与方法》这本书，如同一扇通往广阔天空的窗户，它深入浅出地揭示了我们如何通过科学的手段去“看见”和“理解”头顶那片无垠的蓝色。这本书并非仅仅罗列各种探测器和技术，而是将读者带入一个探索大气奥秘的旅程，从最基础的物理概念讲起，一步步构建起现代大气探测的理论框架和实践体系。 第一部分：窥探大气之初——基本原理的奠基 在深入讲解具体的探测技术之前，本书首先会带领我们回顾和学习大气探测所依赖的几大核心物理原理。这里并非枯燥的物理公式堆砌，而是以大气现象为切入点，巧妙地引入相关的物理定律。 电磁波与大气的相互作用： 书中会详细阐述电磁波（如可见光、红外线、微波、雷达波等）是如何与大气中的各种成分（如水汽、云滴、冰晶、气溶胶、温室气体等）发生相互作用的。这包括吸收、散射、反射、透射等基本过程。你会了解到，不同的电磁波波段对大气的“敏感度”不同，例如，红外线尤其适合探测大气温度和水汽含量，而微波则能穿透云层，探测降水强度。书中会通过图文并茂的方式，解释这些相互作用背后的物理机制，比如瑞利散射在天空呈现蓝色的原理，以及米氏散射在云雾中产生白色或灰色的原因。 辐射传输理论： 这是理解大气探测数据至关重要的一环。本书会介绍辐射传输方程，并解释它在大气遥感中的应用。简单来说，当我们从地面向上看，或者从卫星向下望，接收到的电磁辐射信号，是经过大气层层层“过滤”和“改造”的结果。辐射传输理论就是要模拟和反演这个过程，从而从观测到的辐射信号中提取出我们想要的大气信息，例如温度、湿度、成分浓度等。书中会通过一些典型的辐射传输模型（如离散纵坐标法、不连续离散纵坐标法等）的原理介绍，让你理解计算机是如何模拟大气对辐射的响应的。 粒子物理与动力学基础： 大气并非均一的介质，其中充满了各种尺度、各种形态的粒子，它们的状态和运动直接影响着大气探测的结果。本书会介绍与大气探测相关的粒子物理概念，如气溶胶的形成、演化、光学特性（散射系数、吸收系数、相函数等），以及云的微物理结构（云滴谱、冰晶形态等）。同时，书中也会触及大气动力学的一些基础知识，例如大气垂直运动、湍流混合等，这些都会影响到我们对大气垂直结构的探测。 声波在大气中的传播： 除了电磁波，声波也是一种重要的探测介质。本书会介绍声波在大气中的传播特性，包括声速受温度、湿度、风等因素的影响，以及声波在不同大气层中的衰减和反射规律。这为后续讲解声学探测方法（如声雷达）打下基础。 第二部分：洞察万象的眼睛——遥感探测技术 在掌握了基本原理之后，本书便会详细展开各种先进的遥感探测技术。这些技术如同人类拥有了“千里眼”和“顺风耳”，能够从远距离捕捉到大气的各类信息。 光学遥感： 可见光和近红外遥感： 这部分会介绍基于可见光和近红外波段的探测器，如多光谱和高光谱成像仪。你会了解到，通过分析不同波长下地物和大气对光的反射和吸收特征，可以反演出地表植被覆盖、土壤湿度、污染物浓度等信息。书中会举例说明，不同叶片的光谱曲线如何反映其健康状况，不同水体的光谱特征如何指示其悬浮物和叶绿素含量。 热红外遥感： 重点会放在热红外波段，介绍如何通过探测大气和地表的红外辐射来推算温度。例如，卫星上的红外传感器如何探测地表温度，进而用于火灾监测、海洋温度分析。同时，也会深入讲解大气窗口（Atmospheric Windows）的概念，以及在这些窗口中探测到的红外辐射如何反映大气温度廓线和水汽分布。 激光遥感（Lidar）： 激光雷达（Lidar）是本书重点介绍的活跃遥感技术之一。本书会详细讲解激光雷达的工作原理，包括激光器的选择、脉冲的发射与接收、回波信号的处理等。不同类型的激光雷达，如弹性后向散射激光雷达、多普勒激光雷达、拉曼激光雷达等，它们分别用于探测气溶胶和云的垂直分布、粒子后向散射强度、大气风场、以及特定气体的浓度。书中会展示激光雷达探测到的云的垂直剖面图，以及气溶胶消光系数的分布图，让你直观感受其强大的探测能力。 微波遥感： 被动微波遥感： 介绍被动微波传感器如何探测大气自身发出的微波辐射，从而推算大气温度、湿度廓线，特别是对于穿透云层进行探测的优势。本书会解释为什么水汽和氧气在微波频段具有特殊的发射和吸收特性，以及如何利用这些特性来构建垂直剖面。 主动微波遥感（雷达）： 这是书中浓墨重彩的一笔。 天气雷达： 重点介绍气象雷达的原理，包括脉冲发射、回波接收、多普勒效应的应用（用于测量雨滴的径向速度，进而推断风场和降水强度）。书中会详细讲解雷达方程，以及如何通过分析雷达回波的强度（Z）、多普勒速度（Vr）和谱宽（σv）来区分不同的降水类型（雨、雪、冰雹），识别风暴结构（如飑线、超级单体），甚至探测龙卷风。 合成孔径雷达（SAR）： 简要介绍SAR在探测地表信息方面的应用，以及其在某些特殊情况下（如穿透云层探测地表积雪、土壤湿度）对大气研究的间接价值。 声学遥感（Sodar）： 介绍声波探测仪（Sodar）的工作原理，利用声波的散射和多普勒效应来探测低层大气的温度、风速、湍流强度等。书中会展示Sodar探测到的近地层大气温度垂直廓线，以及风的垂直变化。 第三部分：精耕细作——探测数据处理与应用 仅仅获取原始的探测数据是不够的，如何将这些庞杂的数据转化为有价值的信息，是本书的另一大核心内容。 数据预处理与质量控制： 任何探测数据在被使用前，都需要经过严格的预处理。本书会讲解常见的预处理步骤，如去除噪声、校正仪器误差、地理配准、时间同步等。质量控制是确保数据可靠性的关键，书中会介绍各种质量控制方法，例如基于物理约束的检验、交叉比对等。 反演算法： 这是将原始探测数据转化为大气参数（如温度、湿度、风速、气体浓度、气溶胶粒子数浓度等）的关键技术。本书会介绍不同类型探测数据所对应的经典和先进的反演算法，例如： 基于辐射传输的温度和湿度廓线反演： 讲解如何利用多光谱或高光谱的辐射观测数据，结合辐射传输模型，通过迭代或最优估计等方法反演出大气的垂直温度和湿度廓线。 基于多普勒效应的风场反演： 详细介绍如何从多普勒雷达或多普勒激光雷达的回波数据中，利用多普勒方程推导出目标的径向速度，并进一步通过组合不同角度的测量结果来获得三维风场信息。 气溶胶和云参数反演： 介绍如何从激光雷达或卫星遥感数据中，反演出气溶胶的消光系数、后向散射系数、粒子尺度谱，以及云的粒子有效半径、液态水路径、光学厚度等关键参数。 数据融合与同化： 现实世界的大气是复杂而动态的，单一的探测手段往往无法全面掌握所有信息。本书会介绍数据融合技术，如何将来自不同探测平台（地面站、探空气球、飞机、卫星、雷达等）和不同类型（光学、微波、声学）的数据进行有机结合，以获得更全面、更精确的大气图像。数据同化技术则是将观测数据融入数值天气预报模型，不断修正模型的初始状态，提高预报精度。 典型应用场景： 为了让读者更好地理解这些原理和方法，本书会列举一系列典型的应用场景，例如： 天气预报和预警： 如何利用雷达探测降水分布和强度，结合卫星云图，为短时临近天气预报提供数据支持，如何探测台风、强对流等灾害性天气。 气候变化研究： 如何利用长期的卫星遥感数据监测全球温度、湿度、温室气体浓度的变化趋势，分析气候变暖的证据。 环境监测： 如何利用激光雷达监测城市空气污染物的时空分布，分析其来源和传输扩散规律，如何监测森林火灾的发生和发展。 航空和航海安全： 如何利用探测技术监测低空风切变、冰雹区域，为飞行安全提供保障，如何监测海冰分布，为航运提供信息。 总结 《大气探测原理与方法》这本书，旨在为读者构建一个系统、全面、深入的大气探测知识体系。它不仅仅是一本技术手册，更是一本引导读者思考和探索的启蒙之作。通过对本书的学习，读者将能够： 深刻理解大气探测的物理基础： 掌握电磁波、声波与大气相互作用的原理，理解辐射传输的基本概念。 熟悉各种主流的大气探测技术： 了解光学、微波、激光、声学等遥感手段的工作原理、优缺点和适用范围。 掌握数据处理和反演的核心方法： 学会如何从原始探测数据中提取有用的气象和环境信息。 认识大气探测在实际问题中的应用： 了解这些技术如何服务于天气预报、气候研究、环境保护等领域。 这本书适合所有对大气科学、遥感技术、环境保护、地理信息科学等领域感兴趣的读者，包括在校学生、科研人员、工程师以及相关行业的从业者。它将帮助你打开一扇认识我们赖以生存的大气环境的窗口，让你能够以更科学、更深入的视角去理解和研究我们头顶的那片天空。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺别致的，素雅的蓝色调，加上一幅抽象的云图，给人一种宁静而深邃的感觉。我当初选择它，很大程度上是被这个封面所吸引，总觉得里面蕴含着关于天空、关于自然的许多奥秘。翻开书页，我首先注意到的是它的排版，字体清晰，行间距适中，读起来非常舒服，这一点对于一本需要长时间阅读的专业书籍来说，至关重要。文字的表达也相当流畅，作者似乎很擅长将复杂的概念用相对易懂的语言呈现出来，虽然我才刚开始读，但已经能感受到一种循序渐进的学习过程，不会因为突然冒出的专业术语而感到茫然。而且，书中穿插的一些插图和图表，也起到了很好的辅助作用，它们让那些抽象的原理变得更加形象化，帮助我更好地理解书中介绍的各种探测设备的构造和工作原理。总的来说，尽管内容我还在探索中，但从装帧设计、排版印刷到初步的阅读体验，这本书都给我留下了非常好的第一印象，充满了期待，希望接下来的内容能够同样精彩，满足我对大气科学的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在行业内摸爬滚打多年的从业者，我深知理论与实践的结合有多么重要。这本书在这方面做得非常到位。它没有仅仅停留在理论层面，而是深入浅出地介绍了各种探测设备在实际应用中的配置、操作和维护要点。书中大量的案例分析，让我看到了这些先进的探测技术是如何被应用到实际大气监测工作中的，比如如何部署探空气球、如何架设雷达站，以及如何解读采集到的数据。更让我惊喜的是，书中还涉及到了数据融合和模型耦合的概念，这对于提升大气探测的整体效能至关重要。作者在这些方面展现出的专业深度和丰富的实践经验，让我感觉这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位资深前辈在传授宝贵的经验。读完这本书，我感觉自己对大气探测的实际操作层面有了更清晰的认识，也更加理解了理论知识在实践中的应用价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度让我感到耳目一新，作者在阐述每一个原理时，都力求追根溯源，从最基础的物理定律出发，一步步推导出复杂的模型。我尤其喜欢其中关于电磁波在大气中传播的部分，它不仅介绍了不同波段的特性，还详细分析了大气成分对信号衰减和散射的影响，这对于我理解遥感数据的质量有着极大的帮助。书中对多种探测仪器的分类和介绍也相当系统，比如光学遥感、微波遥感、声学探测等等，每一种都有其独特的优势和适用场景，作者通过大量的实例，生动地展示了这些技术在实际大气监测中的应用，从天气预报到气候变化研究，无处不在。我发现，这本书不仅仅是理论的堆砌，更注重实践的结合，它引导读者思考如何将这些理论知识转化为解决实际问题的能力，这一点对于我这样一个希望将所学应用于工作的人来说，价值非凡。

评分☆☆☆☆☆

这本书在研究方法论的探讨上，做得相当出色。作者不仅介绍了各种探测技术的原理，更着重于分析它们在实际应用中的局限性和优势，以及如何结合多种方法来弥补单一技术的不足。我特别欣赏其中关于数据处理和误差分析的部分，这部分内容对于科研工作者来说至关重要，它教会我们如何客观地评估观测数据的可靠性，如何从海量数据中提取有用的信息，避免被噪声干扰。书中对不同探测方法的比较分析，也让我受益匪浅，我能更清晰地认识到，没有一种探测方法是万能的，选择合适的方法需要根据具体的研究目标和实际条件来决定。这种严谨的科学态度，以及对细节的关注，都体现在书中字里行间，让我对大气探测领域的科学研究有了更深的敬畏感。

评分☆☆☆☆☆

我一直对天气现象背后的科学原理感到着迷，这本书恰好满足了我这份好奇心。它不仅仅是冷冰冰的公式和理论，更多的是对自然现象的细致观察和深入剖析。比如，书中对云的形成和分类的解释，就非常生动，让我对头顶变幻莫测的云朵有了更深的认识。作者用通俗易懂的语言，解释了水汽凝结、云滴生长等过程，并且还结合了不同高度、不同气温下的具体情况，使得这些原本抽象的科学概念变得鲜活起来。另外，书中关于大气湍流的部分，也给我留下了深刻的印象。它解释了为什么风会变得不稳定，为什么飞机在某些区域会颠簸，这些都是日常生活中经常遇到的现象，而这本书则为我揭示了其背后的科学原因，这种将科学知识与生活体验相结合的方式，让阅读过程充满乐趣，也让知识更容易被吸收和理解。