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出版者:科学出版社

作者:梁斌

出品人:

页数:303

译者:

出版时间:2003-11

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787030114822

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 化学反应工程
• 化工原理
• 反应动力学
• 催化
• 传质
• 传热
• 数值模拟
• 工业催化
• 化工过程
• 化学工程

《全球气候变化与生态系统响应》 本书导言：一个迫在眉睫的全球挑战 我们正处于一个前所未有的历史转折点。地球的物理和生物系统正以前所未有的速度和广度经历着深刻的、由人类活动驱动的变革。全球气候变化不再是一个遥远的科学预测，而是我们当下必须直面的严峻现实。它不仅重塑着大气和海洋的物理化学过程，更在对地球上每一个生态系统的结构、功能和生存能力构成根本性的威胁。 本书《全球气候变化与生态系统响应》旨在提供一个全面、深入且跨学科的视角，剖析气候变化的多重驱动因素、其在不同地理和生物尺度上的具体表现，以及对地球生命支持系统所产生的连锁反应。我们聚焦于从分子层面到全球尺度的复杂反馈机制，力求阐明人类活动如何干扰自然界的微妙平衡，并探讨我们如何理解和应对这一宏大挑战。 第一部分：气候系统的物理基础与驱动力 本部分首先奠定理解气候变化科学的基石。我们详细考察了地球能量收支的基本原理，并深入分析了温室效应的物理机制。不同温室气体——二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和氟化气体——的辐射特性、大气寿命及其在气候系统中的具体贡献被一一量化和比较。 随后，我们着重探讨了“人为驱动力”。这包括对化石燃料燃烧、工业生产过程、土地利用变化（特别是森林砍伐和农业扩张）的溯源分析，以精确计算这些活动对大气中温室气体浓度的影响。我们引入了气候模型的核心概念，解释了耦合大气、海洋、冰雪圈和生物圈的复杂模型如何被用于预测未来的气候情景，并强调了IPCC（政府间气候变化专门委员会）报告中不同排放路径（SSPs和RCPs）的科学依据和政策含义。 第二部分：水圈、冰冻圈与极端天气事件 气候变化最直观的表现体现在水循环和冰雪覆盖的变化上。本章详细审视了全球海洋的升温、酸化和脱氧现象。海洋作为巨大的热量和二氧化碳“汇”，其吸收能力的变化如何反作用于大气气候，以及深海环流模式的潜在改变对全球热量再分配的影响。我们阐述了海平面上升的物理机制，区分了热膨胀和冰川融化各自的贡献。 冰冻圈的部分占据了重要篇幅。我们利用遥感数据和实地观测，描绘了极地冰盖（格陵兰和南极）和山地冰川加速消融的现状。重点分析了永久冻土融化的严重后果——不仅释放出被封存的古代碳和甲烷，还威胁到基础设施的稳定性，并可能触发不可逆转的“气候临界点”。此外，我们对极端天气事件的频率和强度变化进行了统计分析，涵盖了热浪、强降水、干旱和热带气旋的演变规律，并探讨了气候变率与长期气候变化之间的复杂关联。 第三部分：生态系统响应：从生物圈到生物地球化学循环 气候变化对生物圈的影响是本书的核心。我们从不同层次展开讨论： 1. 植物生理与群落结构： 详细研究了大气二氧化碳浓度升高（CO2施肥效应）对植物光合作用速率、水分利用效率以及C3与C4植物竞争力的影响。分析了温度升高如何改变植物的物候期（如开花、落叶时间），以及这种“时间错位”（Phenological Mismatch）如何破坏物种间的相互依赖关系（如传粉者与植物）。 2. 陆地生态系统： 考察了气候变化如何驱动植被带的迁移和生物群落的重组。我们特别关注了森林火灾、病虫害爆发频率的增加，以及它们对碳汇功能和生物多样性的冲击。干旱和高温胁迫对关键生态系统（如热带雨林、北方森林）的韧性提出了严峻考验。 3. 水生生态系统： 海洋生物面临着升温、酸化和缺氧的“三重威胁”。本书详细阐述了海洋酸化对钙化生物（如珊瑚、贝类、浮游生物）的结构性影响，以及温度上升如何导致物种分布的纬向迁移和热带珊瑚礁的白化事件。在淡水系统中，我们分析了水温升高对溶解氧的影响以及对鱼类种群的影响。 第四部分：反馈机制与不可逆转的风险 理解气候系统并非简单的线性累加过程，而是充满了复杂的、可能自我强化的反馈机制。本部分深入剖析了关键的反馈回路： 冰雪反照率反馈： 冰雪融化导致地表吸收更多太阳辐射，进一步加速升温。 碳循环反馈： 变暖如何降低海洋吸收CO2的能力，以及土壤微生物活动增强导致有机碳释放的潜力。 水汽反馈： 大气温度升高导致水汽含量增加，水汽本身是强温室气体，从而增强温室效应。 我们引入了“气候临界点”的概念，讨论了如亚马逊雨林“萨瓦纳化”、格陵兰冰盖完全融化等可能导致系统状态发生突变且难以逆转的阈值。对这些风险的量化评估是制定有效减缓和适应策略的前提。 第五部分：综合评估、适应与减缓的路径选择 面对如此复杂的挑战，人类社会必须采取协调一致的行动。本书的最后部分转向政策与实践。我们系统地评估了当前主要的减排技术（如可再生能源、碳捕获与封存）的潜力与局限性，并强调了生态系统为基础的适应策略（EbA）的重要性，例如恢复沿海湿地以抵御风暴潮，或实施气候智能型农业。 我们探讨了跨部门、跨国界的治理框架的必要性，并强调科学研究、技术创新、社会公平与有效的政策制定之间紧密联系。本书总结认为，理解气候变化对生态系统的深刻影响，是驱动我们采取更具雄心、更具紧迫性的全球合作行动的内在动力。唯有基于坚实的科学理解，我们才能有效地管理风险，保护地球的生命支持系统，确保一个可持续的未来。

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这本书的排版和插图设计简直是一场视觉盛宴，这对于一本技术类书籍来说，是非常难得的优点。很多专业书籍要么是密密麻麻的文字，要么是质量低劣的示意图，让人阅读体验极差。但此书不同，它大量使用了高清的流程图、截面图以及系统动态模拟的截图，将抽象的物理过程具象化。例如，在讲解多孔催化剂内部的扩散与反应耦合效应时，作者提供的三维示意图，清晰地展示了反应物如何在孔隙中传递，以及活性位点如何被有效利用，这比单纯的菲克定律和阿伦尼乌斯方程要直观得多。此外，书中的附录部分整理了大量的常用物性数据和计算工具的介绍，这极大地便利了日常的工程估算和设计工作。我甚至觉得，它不仅仅是一本学习资料，更像是一本精装版的“工程设计手册”，随时可以翻开查找特定类型的反应器设计规范或参数估算方法。这种对细节的关注，体现了出版方和作者对读者群体的高度尊重。

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这本书简直是理论与实践的完美结合，让人读起来欲罢不能。我原本以为这种偏向工程领域的书籍会枯燥乏味，充满了晦涩难懂的公式和抽象的概念，但作者的叙述方式非常引人入胜。他不仅仅停留在介绍基本原理的层面，而是深入探讨了反应器设计中的各种实际挑战，比如如何处理复杂的流体力学效应，如何优化催化剂的选择与再生，以及如何应对工业放大过程中出现的可扩展性问题。书中对不同类型反应器——从简单的填充床到复杂的流化床——的优缺点分析得极为透彻，配以大量真实的工业案例作为佐证，让我这个初学者也能清晰地理解每一步设计决策背后的逻辑。特别是关于过程控制和安全性的章节，讲解得细致入微，简直就像是一位经验丰富的大工程师在手把手地传授经验。读完之后，感觉自己对化工过程的理解提升了一个层次，不再是死记硬背公式，而是真正理解了“为什么”要这样做。对于从事相关领域研究或工作的人来说，这本书绝对是案头必备的宝典，翻阅率极高。

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坦率地说，我购买这本书的初衷是想找一本能系统梳理热力学与动力学基础的书籍，但这本书给我的惊喜远超预期。它没有将重点过多地放在纯粹的数学推导上，而是巧妙地将这些基础知识融入到实际的工艺流程分析中。书中对反应机理的研究深入浅出，即便是涉及量子化学和过渡态理论的部分，作者也用非常形象的比喻和图示进行了阐释，使得复杂的过程变得可视化。我特别欣赏它对非理想反应器行为的探讨，例如返混效应、轴向扩散以及多相反应体系中的传质限制。这些往往是教科书中一带而过的内容，但在实际生产中却能决定整个装置的成败。阅读过程中，我经常会停下来，对照我正在进行的项目，思考书中的方法论是否可以应用。文字风格上，它有一种老派学者的严谨和对知识的敬畏感，措辞精准，逻辑链条清晰得仿佛是一条精密的生产线，每一个环节都承接得恰到好处，让人不得不佩服作者深厚的学术功底和丰富的工程经验。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，尤其是在新兴领域如微反应器技术和反应分离集成方面的论述，更是让我感到耳目一新。对于微通道反应器，它不仅分析了其优异的传热传质特性，更深入地探讨了微尺度效应如何改变反应的选择性和产率，这是一个高水平的分析。同时，它将反应工程与其他单元操作的集成（如反应精馏、反应萃取）进行了系统的整合分析，这正是现代化工追求高效、节能的关键方向。不同于那些只专注于某一特定模块的专著，这本书提供了一个宏观的、将所有单元操作联系起来的全局观。它的语言组织错落有致，既有严谨的学术语言来支撑核心论点，也有流畅的过渡句来确保阅读的连贯性，使得长篇的章节阅读起来也不会感到疲惫。我个人认为，对于想要从“化工操作员”思维跨越到“工艺设计师”思维的专业人士来说，这本书是迈向更高阶专业素养的一块重要的垫脚石。

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我最近正在为一个老旧化工装置的升级改造项目做前期调研，这本书提供的视角非常具有启发性。它没有沉溺于描述最新的、尚未成熟的尖端技术，而是花了大量篇幅讨论如何对现有成熟技术进行“智能”优化。书中关于反应器内物料分布均匀性的讨论，特别是如何通过改进进料口设计和内件布局来消除死区和局部过热现象，对我目前的困境提供了直接的解决方案思路。它的叙述风格非常“接地气”，充满了一种解决实际问题的务实精神，很少出现那种脱离工业现实的“空中楼阁”式的探讨。作者似乎对工业现场的每一个痛点都了如指掌，并提供了经过时间检验的、可靠的工程对策。这本书的价值在于它提供了一种系统性的、基于第一性原理的工程思维框架，而不是简单的配方集合。它教会我如何像一个真正的工程师那样去思考——如何用最少的投入，实现最大的稳定性和效率提升。

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