海洋数值计算方法和数值模式 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:海洋出版社

作者:朱建荣

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-1

价格:42.0

装帧:

isbn号码:9787502759292

丛书系列:

图书标签:

• 自然科学
• 海洋数值计算
• 数值模式
• 海洋模型
• 数值方法
• 计算流体力学
• 海洋科学
• 数值分析
• 有限元
• 有限差分
• 海洋动力学

《海岸带动力学与环境模拟：基于先进观测与计算的综合研究》 本书立足于当代海洋科学研究的前沿，聚焦于海岸带这一复杂且敏感的自然系统。它并非传统意义上的数值方法教科书，而是将目光投向如何运用先进的观测数据和成熟的计算模型框架，去深入理解、准确描述和有效预测海岸带区域的物理、化学与生物地球化学过程。 全书结构围绕“观测—理论—模拟—应用”这一完整的科学研究链条展开，旨在为海洋工程师、环境科学家以及海洋资源管理者提供一个全面而深入的视角，以应对日益严峻的海岸带环境挑战。 第一部分：海岸带过程的观测基础与数据驱动 本部分详尽阐述了获取高质量海岸带环境数据的关键技术与方法。我们首先回顾了遥感技术在海岸带监测中的最新进展，包括高光谱、激光雷达（LiDAR）以及合成孔径雷达（SAR）在监测泥沙输运、水体浑浊度和海岸侵蚀方面的应用案例。重点讨论了如何处理和融合来自不同传感器的数据，以构建多尺度、多参数的观测数据集。 随后，深入探讨了现场观测网络的构建与优化。这包括了潮位站、ADCP（声学多普勒流速剖面仪）阵列、波浪浮标以及无人水下航行器（UUV）的部署策略。书中详细分析了传感器误差的校准技术，特别是针对近岸浅水、高流速环境下的数据质量控制流程。此外，专门开辟章节讨论了生物地球化学参数（如溶解氧、营养盐、有机物）的在线监测系统及其数据传输与管理架构。 第二部分：驱动海岸带演变的物理机制与理论框架 本部分深入剖析了驱动海岸带水动力和物质迁移的核心物理过程。理论基础部分，我们摒弃了纯粹的数学推导，转而侧重于对物理概念的深刻理解及其在实际问题中的表达方式。 重点阐述了波浪与浅水效应的耦合机制，特别是碎波过程、非线性波浪理论在近岸区域的适用性分析。在水动力学方面，详细讨论了浅水动力学的质量守恒与动量守恒方程组的物理意义，强调了边界层理论在模拟近岸摩擦耗散中的关键作用。 物质输运方面，本书关注了复杂的对流、扩散与源汇项过程。我们详细分析了泥沙输运的起动、悬移与沉积机制，区别讨论了非粘性与粘性泥沙的动力学差异。针对污染物和营养盐，探讨了水体混合、团块效应（Plume Dynamics）以及与底质相互作用的化学过程（如吸附/解吸、降解速率）。 第三部分：集成化海岸带模拟模型的构建与验证 本部分是本书的核心，它展示了如何将前述观测数据和理论框架转化为可操作的模拟工具，用于预测海岸带的未来状态。 我们重点分析了当前主流的三维水动力模型（如FVCOM, ROMS等在海岸带的特定应用和参数化方案），强调了网格生成技术对模拟精度特别是近岸复杂地形响应的决定性影响。书中提供了大量的模型设置指南，涉及边界条件的精确处理、初始条件的合理选取，以及如何根据实测数据对模型进行敏感性分析。 环境要素模拟方面，本书详细介绍了如何耦合水动力模型与污染物传输模型、生态模型。特别关注了在模拟洪水、风暴潮等极端事件中，如何有效耦合大气模型和海浪模型，以实现高精度、高时空分辨率的灾害预警。 模型的验证与校准是本部分的重中之重。我们提供了一套严格的、基于统计学原理的模型性能评估流程，包括但不限于纳什-苏特克里夫效率系数（NSE）、均方根误差（RMSE）的计算与解释，并强调了“模型结构不确定性”在海岸带模拟中的固有挑战及其应对策略。 第四部分：面向决策支持的模拟应用与管理实践 本书的最终目标是将先进的模拟技术应用于实际的海岸带管理决策中。本部分探讨了模拟结果如何转化为可操作的工程或环境建议。 具体应用案例包括： 1. 海岸侵蚀风险评估与防护策略优化： 利用长序列模拟结果预测不同气候情景下的岸线变化速率，并评估现有或拟建防护工程（如丁坝、护岸）的长期有效性。 2. 水质改善与入海口管理： 模拟污染物（如富营养化物质）在潮汐、径流和混合作用下的扩散路径和滞留时间，为排污口优化和水体生态修复方案提供定量支持。 3. 海洋工程环境影响评价（EIA）： 模拟疏浚、填海工程对局部水动力、泥沙运动及生物栖息地的潜在扰动，提供减缓措施的科学依据。 本书强调了模拟的不确定性分析在风险评估中的重要性，鼓励管理者将模拟结果视为概率分布而非绝对预测，从而做出更加稳健的长期决策。通过详实的案例分析和对前沿技术的深入介绍，本书旨在为读者构建一个理解、量化和管理复杂海岸带系统的实用工具箱。

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阅读体验上，这本书的行文节奏把握得非常奇特。有时候，它会突然插入一些极具洞察力的论述，比如对某一特定数值方案在处理边界条件时的物理意义进行深刻剖析，让人拍案叫绝。然而，在另一些章节，内容推进的速度又显得异常缓慢，仿佛作者在故意放慢脚步，确保每一个概念都被咀嚼得非常透彻。这种时快时慢的节奏感，使得阅读过程充满了探索的乐趣，但也要求读者必须保持高度的专注力。我特别留意了它在描述迭代法收敛加速策略时的论述，它没有简单罗列现有的加速技巧，而是深入剖析了这些技巧背后的误差结构是如何被目标性地修正的，这种由内而外的解释方式，极大地提升了我对这些经典算法的理解层次，远非市面上那些偏重代码实现的参考书可比拟。

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这本书的语言风格极其典雅且精确，透露出一种老派学者的风范。它很少使用口语化的表达，每一个术语的引入都伴随着严密的定义和历史背景的简述。在我看来，这更像是一部学术史诗，而不是一本现代的参考指南。例如，在探讨有限元方法的变分原理时，作者几乎是重述了早期奠基人的思想脉络，力求追本溯源。这种对学术传统的尊重，使得全书的论述体系极为严谨，几乎找不到任何可以被轻易挑剔的逻辑漏洞。但是，对于那些习惯了现代化、图形化学习模式的年轻读者而言，这种纯粹的文字堆砌和抽象概念的长时间聚焦，可能会构成一道不小的阅读壁垒。它要求读者必须沉下心来，与作者一同在纯粹的数学符号和逻辑推演的迷宫中穿行。

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从整体的视野来看，这本书的格局似乎聚焦于那些经过时间检验的、已被广泛接受的经典数值框架。我没有在其中找到太多关于新兴计算范式，例如基于机器学习的模拟优化或者大规模并行计算在特定问题上的最新应用。它更像是对一个特定领域黄金时代成果的权威性总结和深化。阅读这本书，你能感受到作者对传统数值分析领域深厚的敬意和娴熟的驾驭能力，他将那些复杂的数学工具，如傅里叶分析、谱方法基础等，用一种既不失严谨又不至于过于晦涩的方式呈现出来。它提供了一个坚实的底层平台，让读者能够自信地面对任何基于传统方法的挑战，但对于那些热衷于探索前沿、追逐“热词”的读者来说，可能会觉得这本书在时效性和新颖性上略显保守，更像是一部经久不衰的“定海神针”。

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这本厚重的著作，初上手时便给人一种沉甸甸的学术气息。从目录的排布来看，它似乎并未过多地涉猎那些光怪陆离的现代计算技术，反而将重心放在了扎实的基础理论构建上。我记得翻阅其中关于离散化误差分析的部分，作者花费了大量的篇幅去探讨不同差分格式的稳定性和收敛性，这种近乎严苛的数学推导过程，对于那些期望快速上手编写复杂模型的读者来说，可能会显得有些枯燥乏味。它更像是为那些立志于成为数值方法研究者的学生准备的“武功秘籍”，而非面向工程应用人员的“工具手册”。书中对算例的展示也相当节制，更多的是通过理论证明来支撑其方法的优越性，使得整本书的风格偏向于理论的深度挖掘，而非广度的覆盖。它似乎假定读者已经具备了相当的数学基础，可以直接进入到复杂方程组求解的殿堂，对于初学者可能需要极大的毅力和时间去消化其深厚的理论内涵。

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书中章节之间的逻辑衔接做得堪称教科书级别，但这种“教科书级别”也带来了一定的限制性。它似乎是按照一个完美、线性的知识体系来构建的，每一个前置章节都是后置章节理解的必要基石。一旦读者在某一处因为基础薄弱而停滞不前，后续的内容便会如同多米诺骨牌般接连受阻。我尝试跳读其中关于高阶精度格式的部分，却发现对前面对稳定性条件的论述理解得并不透彻，不得不折返回去重新啃读。这种高度耦合的结构，虽然保证了体系的完整性，却牺牲了部分作为工具书的灵活性。它更适合作为系统学习课程的指定教材，而不是作为遇到问题时可以快速查阅的“速查手册”。其设计理念显然是培养体系化的思维能力，而非解决即时问题的实用性。

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