中小尺度天气学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:气象出版社

作者:张杰

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2006-2

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502941123

丛书系列:

图书标签:

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• 气象学
• 天气学
• 中小尺度天气
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• 降水

《大气动力学理论与应用》 本书深入探讨大气运动的基本原理，将复杂的动力学概念系统化，并结合实际观测和数值模拟，揭示了天气现象发生的内在机制。全书共分为五大部分： 第一部分：大气运动的基本方程与理论基础 本部分首先梳理了描述大气运动的核心物理定律，包括牛顿第二定律在地球自转参考系下的应用，以及热力学定律在大气过程中的体现。我们将重点介绍流体力学中的关键概念，如散度、涡度、形变等，并深入分析它们的物理意义和在大气运动中的作用。此外，本部分还将阐述科里奥利力、重力、压力梯度力等基本力的来源及其相互作用，为理解大气环流奠定坚实的理论基础。我们将从不同尺度出发，解析这些力如何在不同条件下主导大气的运动模式。 第二部分：大气动力学的核心概念与模型 本部分将聚焦于大气动力学的几个核心理论，包括： 热力学与大气层结： 详细阐述大气温度、湿度、气压等要素的变化规律，深入剖析稳定度、对流、凝结等过程，以及它们如何影响大气的垂直结构和垂直运动。我们将探讨绝热过程、等熵面、位涡等概念，并分析其在诊断和预测天气中的重要性。 流体运动的描述与分析： 介绍连续介质力学中的速度场、加速度场、涡度和散度等概念，并展示如何利用这些工具来描述和分析大气流动的复杂性。我们将深入探讨各种运动模式，如平流、辐合、辐散、涡旋等，并分析它们之间的相互关系。 线性与非线性动力学： 从线性动力学入手，逐步引入非线性效应，如惯性不稳定、对称不稳定等，并分析这些效应如何导致天气系统的发生、发展和演变。我们将探讨简化的线性模型，例如重力波、罗斯贝波等，然后深入研究非线性动力学中的复杂现象，如分岔、混沌等，并分析它们对天气预报的挑战。 斜压性与大气环流： 详细分析斜压性对大气环流的重要性，介绍斜压性如何驱动准地转流，以及斜压波、极涡等大尺度环流系统的形成机制。我们将深入探讨大尺度环流指数，如NAO、ENSO等，并分析它们对全球气候和天气的影响。 第三部分：大气动力学在天气系统中的应用 本部分将动力学理论与实际天气现象紧密结合，深入分析以下几类重要天气系统： 锋面与气旋的动力学： 深入剖析锋面（冷锋、暖锋、锢囚锋）的形成、结构和动力学特征，以及它们与低压系统的相互作用。我们将详细分析锋生、锋消过程，以及锋面如何触发并加强天气系统的发展。 反气旋与高压系统的结构和动力学： 探讨反气旋的形成机制、垂直结构及其对天气的影响，包括晴朗、干燥、稳定等天气特征。我们将分析反气旋的演变过程，以及其与低压系统之间的相互作用。 气旋波理论与中尺度对流系统： 介绍准地转斜压波理论，解释其在大气环流和天气演变中的作用。在此基础上，我们将深入分析中尺度对流系统（MCS）的发生发展机制，包括其触发条件、内部动力学结构以及对强对流天气（如雷暴、冰雹、龙卷风）的影响。我们将探讨MCS的生命史，以及其在影响范围内的天气效应。 热带气旋的形成与结构： 深入研究热带气旋的形成条件，如暖池、低风切变等，并分析其内部的动力学结构，包括眼墙、雨带、回流等。我们将探讨热带气旋的移动规律和强度变化机制。 大气边界层动力学： 关注近地面的大气运动，分析摩擦力、地形等因素对边界层结构和混合过程的影响。我们将介绍湍流理论，并分析其对边界层内热量、动量、水汽输送的作用。 第四部分：数值天气预报与动力学模拟 本部分将介绍数值天气预报（NWP）的基本原理和技术。我们将阐述如何将大气动力学方程组转化为计算机可执行的模型，以及数据同化、模式积分、预报产品生成等关键环节。重点分析不同类型数值模式的特点，以及它们在预报不同尺度天气现象中的优势和局限性。我们将深入讨论误差传播、不确定性分析等概念，并介绍集合预报等先进的预报方法。 第五部分：前沿研究与未来展望 本部分将对大气动力学领域的最新研究进展进行梳理，包括： 地球系统模式与耦合模型： 探讨如何将大气动力学与其他地球系统分量（海洋、陆地、冰冻圈、生物圈）进行耦合，构建更全面的地球系统模型，以及它们在气候变化研究中的应用。 非线性动力学与混沌理论在天气预报中的挑战： 深入讨论非线性动力学所带来的混沌特性，分析其对天气预报精度和时效性的根本性限制，并介绍应对这些挑战的研究方向。 人工智能与机器学习在大气动力学研究中的应用： 探讨人工智能和机器学习技术如何在大气数据分析、模式参数化、预报改进等方面发挥作用，以及它们在揭示大气复杂规律中的潜力。 中小尺度现象的动力学机制研究进展： 关注当前在大气动力学研究中，对中小尺度天气现象（如飑线、地形强迫下的风暴等）的动力学机制探索，以及相关研究的最新成果。 本书力求在理论深度和实践应用之间取得平衡，通过丰富的案例分析和图表展示，帮助读者深入理解大气运动的复杂性，掌握分析和诊断天气系统的基本方法，并为进一步深入研究大气科学奠定坚实的基础。本书适合高等院校大气科学、气象学、地理学及相关专业的学生、研究人员和从业人员阅读。

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这部名为《中小尺度天气学》的著作，无疑为我们打开了一扇深入理解大气中那些瞬息万变、精妙绝伦的现象之窗。初读之下，就被其严谨的逻辑和详实的案例所吸引。书中对于非绝热加热过程的细致剖析，尤其是在描述地形对局部环流影响的章节，简直是教科书级别的范本。作者并未止步于理论公式的堆砌，而是巧妙地将复杂的物理机制融入到实际观测数据的解读之中，让读者能清晰地感知到，为什么在特定的地理环境下，会出现我们日常生活中观察到的突发性暴雨或是晴空湍流。特别是对边界层结构演变，从日变化到季节性变化的描述，层次分明，辅以大量的数学模型简化后的图示，即便是初涉此领域的研究生，也能迅速抓住核心概念。唯一略感遗憾的是，在提及数值模拟方法时，对于最新一代的非静力模式在数据同化上的突破性进展着墨稍显不足，或许是受限于截稿时间，但总体而言，这是一本构建扎实理论框架的优秀参考书。

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这是一本结构松散但内容饱满的书。它不像传统教材那样线性推进，而是采取了一种“主题式”的编排，允许读者根据自己的兴趣点跳跃阅读。对于那些对天气学有一定基础，但想在中小尺度领域深耕的专业人士来说，它更像一本“知识点检索手册”。书中对中小尺度扰动波理论的介绍，虽然没有深入到复杂的群速度计算层面，但清晰地界定了各种波的适用条件和基本特征，使得理解科里奥利力在不同尺度下的相对重要性变得直观。最让我印象深刻的是对“云物理参数化方案”的讨论，作者将不同参数化方法对区域降水预报的影响进行了对比，直指当前数值模拟的痛点。这种批判性思维的引入，使得全书的学术价值远超一般教科书的范畴，它鼓励读者去质疑和思考现有的模型框架，而非盲目接受。

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这本书的叙事风格非常接地气，与其说它是一本纯粹的学术专著，不如说它更像是一位经验丰富的老气象学家，耐心地在向他的学徒传授“看天吃饭”的真谛。其中关于局地热力过程如何放大或抑制区域性天气系统的章节，对我个人的现场工作帮助极大。比如，作者对于城市热岛效应对低空急流影响的案例分析，直接关联到了城市上空空气质量扩散的难题。他没有用过于高深的术语来搪塞，而是用清晰的物理图像来勾勒出能量是如何在不同尺度间进行传递和耗散的。我个人尤其喜欢其中对“天气学直觉”的培养方法的探讨，虽然这种直觉难以量化，但作者通过对统计气候学数据的解读，展示了如何将冰冷的数字转化为对未来几小时内天气变化的敏感度。唯一的缺点或许在于插图的印刷质量，一些高分辨率的卫星云图在黑白打印下细节有所丢失，如果能提供高清彩色电子版作为补充，体验会更佳。

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读完这本书，我的第一感受是，作者对待“尺度”这个概念有着近乎偏执的精确性。不同于宏观大气动力学那种处理大范围、长时间尺度的粗犷叙事，《中小尺度天气学》将焦点聚焦在了那些驱动着短时临近预报成败的关键环节上。我特别欣赏它在阐述地形驱动的上升运动与水汽凝结效率之间的非线性关系时所采用的类比和图像说明。例如，书中对于山谷风和斜坡风的耦合效应的分析，简直可以作为野外考察的随身指南。它不仅告诉你“会发生什么”，更深刻地解释了“为什么会以这种方式发生”。书中对中尺度辐合线（MC）的形成机制的梳理，囊括了从地面前兆到云系发展的完整链条，极大地提升了我对夏季午后强对流天气发生点的识别能力。虽然部分章节对湍流扩散方程的讨论略显晦涩，但整体上，其对复杂非线性系统的简化处理，展现了高超的教学艺术。

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我花了很长时间才读完这本书，主要是因为它包含了太多值得停下来深思的细节。它对“次网格过程”的讨论，是理解当前数值天气预报瓶颈的关键所在。作者没有回避这一难题，反而通过详尽的统计分析，展示了如何通过经验修正来弥补分辨率不足带来的系统误差。特别是在风暴的生命史研究部分，书中对卷对流（Bookling Cells）的形成与消散动力机制的阐述，让我对那些快速发展的积雨云有了全新的认识，它不再是单一的对流柱，而是复杂环境场相互作用的产物。语言风格上，作者保持了一种严谨的克制，很少使用夸张的描述，但每一个结论都建立在扎实的观测或理论基础之上。读完后，我感觉自己对“尺度瀑布”效应有了更深刻的理解，仿佛能更清晰地分辨出，今天早晨的微风和下午突至的雷暴，它们在能量来源上究竟有多少关联与区别。这本书，是通往精细化天气预报世界的必备阶梯。

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