大气模式、资料同化和可预报性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:气象出版社

作者:[美] Eugenia Kal

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-1

价格:58.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502940072

丛书系列:

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• 资料同化
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• 环境科学

《天气现象的奥秘：一场探索引人入胜的科学之旅》 序言 自古以来，人类便仰望星空，观察云卷云舒，感受风的吹拂，并试图理解这些看似无常的天气现象背后隐藏的规律。从原始的农耕文明对雨季的期盼，到现代社会对精准天气预报的依赖，天气对人类社会的影响无处不在，其复杂性和不可预测性也始终激发着科学家们不断探索的欲望。本书旨在带领读者踏上一段引人入胜的科学之旅，深入剖析天气现象的形成、发展及其内在机制，揭示我们赖以生存的大气层如何成为一个充满活力的动态系统。我们将一同领略天气变化的宏伟画卷，理解不同尺度的天气系统如何相互作用，并探寻人类在理解和预测天气方面所付出的努力和取得的成就。 第一章：大气——我们星球的呼吸 我们将从对大气层本身的认识开始。大气，这个包裹着我们星球的无形外套，并非简单的空气混合物，而是一个由多种气体、水汽、气溶胶粒子以及能量构成的复杂而动态的系统。本章将详细介绍大气的垂直结构，从对流层到平流层、中间层、热层直至外逸层，阐述不同层次的温度、压力和成分特征，以及它们对天气现象的影响。我们将了解臭氧层如何保护我们免受有害紫外线的侵害，以及高层大气中的电离层如何影响无线电通信。 此外，我们还将探讨大气的组成成分，不仅仅是氮气和氧气，更重要的是那些微量但至关重要的气体，如水汽、二氧化碳、甲烷等，它们在大气能量平衡和温室效应中扮演着核心角色。我们将深入了解水汽在大气中的循环过程——蒸发、凝结、降水——这是构成天气变化的基础。水汽的相变释放或吸收大量的能量，驱动着大气的运动，形成我们所见的云、雾、雨、雪、冰雹等各种天气现象。 本章还将简要介绍大气的能量收支，阳光是地球大气系统的主要能量来源，但地球大气并非均匀地吸收太阳辐射。纬度的差异、地表的反射率（反照率）、云层的覆盖以及大气成分的不同，都导致了能量分布的不均。这种能量的不均衡是驱动全球大气环流和天气变化最根本的动力。我们将初步了解行星尺度的热力环流，如信风、西风带，以及它们如何影响不同地区的平均气候和天气模式。 第二章：无处不在的“风”——大气的运动学 本章将聚焦于大气的运动，也就是“风”的形成和变化。我们将从最基本的力学原理入手，解释空气为何会流动。首先，我们将深入探讨气压梯度力，这是驱动空气水平运动的最主要动力。高压区空气向低压区流动的趋势，就像水往低处流一样自然。但空气的运动并非简单的直线流动，它受到地球自转产生的科里氏力的显著影响。 科里氏力，这个看似抽象的概念，却是理解地球上一切大尺度运动的关键。我们将详细解析科里氏力如何导致北半球的空气向右偏转，南半球向左偏转，从而形成大规模的旋转气流，比如台风（飓风）和温带气旋。我们将理解为什么我们看不到气流直接从高压流向低压，而是呈现出复杂的螺旋状运动。 除了气压梯度力和科里氏力，摩擦力在大气运动中也扮演着重要角色，尤其是在靠近地表的地方。摩擦力会减缓空气的运动，并改变其偏转的方向。通过综合理解这几种力的作用，我们将能解释各种尺度的风的形成，从清晨的微风到夜晚的夜风，再到白天由陆地和海洋受热不均产生的海陆风和山谷风。 本章还将介绍不同尺度的天气系统，它们是大尺度大气运动的集中体现。我们将探讨高压（反气旋）和低压（气旋）系统的结构和演变。高压系统通常伴随着下沉气流，带来晴朗稳定的天气；而低压系统则伴随着上升气流，容易产生云雨天气，甚至强烈的风暴。我们将了解锋面（冷锋、暖锋、准静止锋）的形成和移动，以及它们如何作为不同性质气团交汇的边界，带来剧烈的温度、湿度和风的变化，是许多天气现象的发源地。 第三章：云与雾——大气中的“水作文” 水，在大气中以多种形态存在，并扮演着至关重要的角色。本章将聚焦于大气中的“水作文”——云和雾。我们将从微观层面开始，了解水汽如何在凝结核（如尘埃、盐粒）的帮助下凝结成微小的水滴或冰晶，这些微小的粒子聚集在一起，便形成了我们所见的云。 我们将详细介绍不同云的分类，如卷云、层云、积云、雨层云等，理解它们的高度、形态以及与天气现象的关联。例如，高耸的积雨云是雷暴的“标志”，而平铺的层云则常常带来阴沉的细雨。我们将探讨云的形成过程中能量的释放，特别是水汽凝结时的潜热释放，它能够增强上升气流，进一步发展云系，是许多强对流天气（如雷暴、冰雹）的能量来源。 雾，作为一种特殊的低空云，我们将探讨其形成的主要条件，如水汽含量充足、温度接近露点，以及夜间的辐射降温或冷空气侵入。我们将区分不同类型的雾，如辐射雾、蒸发雾、锋面雾、平流雾等，并理解它们在不同地理区域和气候条件下的出现规律。 此外，本章还将深入探讨降水过程。我们将了解雨、雪、冰雹、冻雨等不同类型降水的形成机制，它们在云中的生长过程，以及如何克服空气阻力最终落到地面。我们还将触及降水的量化问题，了解如何测量降水量，以及不同地区的降水分布特征。降水不仅是大气的产物，更是水循环的关键环节，它滋养着地球的生命，也深刻影响着人类的生产生活。 第四章：天气系统的“呼吸”与“脉搏”——中尺度现象解析 当我们将目光从行星尺度和全球环流移向更小的尺度，我们将进入中尺度天气系统的研究。本章将重点解析那些影响局部地区、持续时间相对较短但强度可能非常显著的天气现象。 首先，我们将深入剖析雷暴（对流风暴）。我们将理解其形成的三要素：充沛的水汽、不稳定的空气（热力不稳定）以及触发机制（如地面受热、冷锋推进）。我们将详细介绍雷暴的生命史，从初生期、成熟期到消散期，以及其伴随的强降水、闪电、雷鸣、大风甚至冰雹和龙卷风。龙卷风，这个大气中最具破坏力的现象之一，我们将探讨其形成机制，特别是超级单体风暴中可能产生的旋转上升气流如何演变成破坏力惊人的漏斗云。 接着，我们将探讨锋面系统中的中尺度特征。例如，暖锋和冷锋推进过程中会产生范围更广、强度相对较弱的降水，但其锋面边缘常伴有对流活动，可能形成局部的强降水和雷暴。我们还将介绍飑线，这是多个对流单体组成的线状系统，常常带来剧烈的风、短时强降水和温度骤降，是影响范围较大的中尺度天气系统。 此外，我们将触及一些更具地方特色的中尺度天气现象，如海风和陆风（前已在第二章提及，此处可进一步扩展其对局部天气的影响）、山谷风、以及城市热岛效应如何影响局地的天气状况。这些中尺度现象虽然在宏观大气环流中只是“涟漪”，但它们对我们日常生活的具体天气体验有着直接且深刻的影响。 第五章：季节的轮回与气候的变迁 在理解了大气运动和天气系统的基本原理之后，本章将视角进一步拉伸，探讨天气现象在时间和空间上的长期规律——气候。我们将解析季节是如何形成的，这是地球自转轴的倾斜以及公转轨道所造成的太阳辐射在不同纬度的季节性变化的结果。我们将了解不同季节里，大气环流和天气系统的典型特征，如冬季的寒潮、夏季的炎热和季风。 本章还将深入探讨气候的概念。气候并非简单的天气平均值，而是对特定地区长期天气状况的统计描述，包括平均状况、变率和极端事件。我们将了解不同气候类型的划分，如热带、亚热带、温带、寒带，以及它们的形成原因，与大气环流、地理位置、地形和海洋的关系。 此外，我们还将触及气候变化的问题。我们将回顾历史上的气候波动，并探讨当前我们面临的气候变化，特别是与人类活动相关的温室气体排放增加所带来的影响。我们将了解气候变化如何通过改变平均温度、降水模式、极端天气事件的频率和强度，对生态系统、社会经济和人类生活产生深远影响。理解气候的长期变化趋势，对于我们制定适应和减排策略至关重要。 第六章：预见未来——天气预报的科学与艺术 作为本书的总结和展望，本章将聚焦于天气预报这一集科学与艺术于一体的领域。我们将回顾天气预报的发展历程，从早期的经验主义到如今基于复杂数学模型和高性能计算的数值天气预报。 我们将介绍数值天气预报的基本原理：如何利用大量的观测数据（来自气象站、探空气球、卫星、雷达等）来描述当前大气状态，然后通过求解描述大气动力学和热力学规律的方程组，来推演大气未来一段时间内的演变。我们将理解数值模型中的“初始场”的重要性，以及模型“不确定性”的来源，这解释了为什么长期天气预报的准确性会逐渐下降。 本章还将探讨不同类型的气象预报，如短期预报、中期预报、长期预报和气候预测，并说明它们各自的特点和应用。我们还将介绍预报员的角色，他们如何结合数值预报结果、对流层和高层大气观测资料、以及自身经验，来发布最终的预报产品。 最后，我们将展望天气预报的未来发展方向。随着观测技术的进步、数值模型的不断完善以及计算能力的提升，天气预报的准确性和时效性将持续提高，为防灾减害、经济活动和社会发展提供更可靠的支持。我们将强调天气预报不仅仅是预测“晴天”或“雨天”，更是对大气复杂系统演变的深入理解和科学推演。 结语 大气，这个我们赖以生存的家园，是一个永恒而迷人的科学研究对象。从微小的水滴到庞大的环流系统，从瞬息万变的雷暴到漫长变迁的气候，无不展现着自然界的智慧与力量。本书希望能为您打开一扇通往大气科学殿堂的大门，点燃您对天气现象的好奇心，激发您对科学探索的热情。通过理解这些奥秘，我们不仅能更好地应对天气带来的挑战，更能深刻体会到地球这个蓝色星球的独特与珍贵。

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这本书的阅读体验，我相信会是一种充满挑战但极其充实的旅程。我预感其中一定会有一些章节，需要我反复研读、停下来在草稿纸上演算一番才能勉强跟上作者的思路。那种略带晦涩但一旦豁然开朗的瞬间，正是驱动我不断阅读下去的最大动力。我设想作者在阐述某个复杂的非线性动力学原理时，可能会引用一些跨学科的知识，比如从流体力学或混沌理论中借来的比喻，这能极大地拓宽读者的思维边界。我希望这本书不仅仅是传递已有的知识，更重要的是，它应该能激发读者去思考那些尚未解决的问题，甚至是去质疑现有的范式。如果读完之后，我能产生出一些全新的、尚未被清晰表达出来的疑问，或者能够用书中的工具去审视日常生活中遇到的天气现象，那么这本书的价值就不仅仅停留在理论层面，而是真正融入了我的认知体系之中。

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从内容结构上看，我猜想这本书的编排一定是非常有逻辑的，从基础的物理定律出发，逐步搭建起复杂的系统模型，最后才探讨实际应用和预测的局限性。我特别期待其中关于“误差传递”的章节，这是理解任何预测系统的关键所在。我希望作者能深入剖析不同输入数据质量对最终结果影响的敏感性分析，那种对不确定性边界的诚实探讨，比任何信誓旦旦的保证都来得可靠。我想象书中会用大量的篇幅去讨论如何量化和减轻模式中的系统性偏差，这才是真正体现专业深度的部分。如果作者能适当地穿插一些关于计算资源和算法效率的历史变迁，比如早期超级计算机如何一步步推动模式分辨率的提升，那将为这本书增添一层厚重的技术史的色彩。总而言之，我期待的，是一部能够让专业人士感到信服，同时也能让有志于此的初学者感到被引导的、结构宏大且细节扎实的巨著。

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我个人对知识的获取方式非常看重，所以我非常期待这本书的索引和参考文献部分。一本优秀的学术书籍，其深度往往藏在这些“幕后”的工作之中。我希望看到一个详尽到令人发指的索引，能够帮助读者快速定位到每一个关键术语的出现位置。更重要的是，那份参考文献列表，我期待能从中挖掘出一些冷门但重要的研究论文，那些被主流教科书忽略但对某一细分领域有开创性贡献的文献。如果作者能够针对一些有争议的理论观点，在脚注中列出正反双方的关键论据和出处，那就体现了作者极高的学术良知和公正性。读完主体内容后，我通常会花大量时间沉浸在这些引文之中，它们就像是通往更深知识海洋的隐藏路径。我甚至希望看到一些作者的亲笔批注或者手写修订的痕迹被巧妙地融入到特定章节的版面设计中，哪怕只是象征性的处理，也能营造出一种与作者面对面交流的错觉。

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这本书的书名听起来就让人感到深邃而引人入胜，我仿佛已经能闻到油墨和纸张混合在一起的独特气味。从封面设计来看，它似乎蕴含着对未知世界的探索精神，或许里面收录了许多早期气象学家的手稿复印件，那些泛黄的纸页上密密麻麻的公式和手写注解，光是想象一下，就足以让人热血沸腾。我期待在这本书里找到那种对科学抱有纯粹热情的笔触，而不是冷冰冰的理论堆砌。我很想看看作者是如何构建一个宏大的叙事框架，将那些看似枯燥的数理模型与人类对天气变幻的好奇心连接起来的。也许开篇会是一段关于古代观星者如何试图解读天空信号的轶事，那种将科学史与哲学思考融为一体的写作手法，总是能深深地抓住我的心。我猜想，它不仅会是一本工具书，更像是一部关于人类如何试图驯服自然力量的史诗。我尤其好奇作者是否会探讨那些被时间冲刷掉的、已经被现代科学淘汰但曾经极具影响力的早期模型，那种对历史脉络的梳理和尊重，才是一本真正有分量的著作所应具备的品质。

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这本书的装帧和排版质量想必是极高的，我能想象它采用了厚实的铜版纸印刷，内页的图表清晰锐利，每一个等值线和箭头都精确得无可挑剔。我特别关注那些图示部分，如果作者能够将复杂的物理过程用优雅而直观的插图展现出来，那将是极大的加分项。我设想其中可能包含一些极其罕见的、可能只有在特定研究机构内部流传的观测数据图表，或许是某个已经退役的卫星拍摄的早期云层结构照片，那种带着时代印记的影像资料，其历史价值和学术价值是无法用金钱衡量的。如果书中有大量的案例分析，比如对某次著名历史性风暴路径的详细回溯，并且能将理论推导与实际观测结果进行精妙的对比，那这本书的价值立刻就提升到了一个全新的高度。我希望作者能够保持一种严谨但又不失文采的叙事风格，避免那种教科书式的干瘪，而是让数据和公式在讲述故事的过程中自然而然地浮现出来。

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翻译总体来说是不错的。可是是我一贯的思路和老外不太一致，我总觉得这本书讲的一点都不清晰，特别是可预报性部分。

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翻译总体来说是不错的。可是是我一贯的思路和老外不太一致，我总觉得这本书讲的一点都不清晰，特别是可预报性部分。