具体描述
本书收郭怡孮、满维起、张复兴、赵建成、张鸿飞、苗再新、邓远坡、刘选让、蔡葵、韩学中、林若熹、石峰、刘波、陈亚莲、吴勇军、杨飞云、李贵君、朱春林、潘映熹、于志学、张道兴、李宝林、刘国辉、杜滋龄、姜宝林、谢志高、刘大为、何水法、冯远、田黎明、陈平、卢禹舜、陈均德、张祖英、孙为民、何多苓、郭润文、许江、韦尔申、谢东明、石冲、蔡超、龙瑞、王明明、牛克诚、王怀庆、徐芒耀等代表作品，每图附尺寸。
《气象风云》 引言 天空，那无垠的画布，变幻莫测的色彩，以及时而狂暴、时而温柔的力量，自古以来便是人类关注的焦点。从远古时期对风雨雷电的敬畏与膜拜，到如今科学精密地观测与预测，气象的奥秘始终吸引着我们不断探索。本书《气象风云》并非仅仅是枯燥的科学数据堆砌，而是一次沉浸式的旅程，带您领略地球大气层这台庞大而精妙的生命引擎的运作之道，感受其对我们生活的深远影响，并窥探其未来的发展趋势。我们将剥开层层迷雾，揭示隐藏在云层之下的复杂系统，理解天气为何如此变幻，气候又如何塑造着我们的世界。 第一章：大气层的奥秘——地球的保护伞 我们的地球被一层看不见却至关重要的气体外壳所包裹，这便是大气层。它并非铁板一块，而是由多个层次构成，每一层都有其独特的物理性质和化学成分。从我们赖以生存的对流层，到影响无线电通讯的电离层，再到外太空的边缘——外逸层，每一层都在默默地贡献着地球的宜居性。 对流层：生命的摇篮与风雨的温床：这是我们日常活动发生的主要区域，也是几乎所有天气现象的发生地。飞机在对流层顶飞行，雷电、雨雪、台风等都孕育于此。我们在这里呼吸着氧气，感受着温度的四季变化，也承受着空气污染的威胁。本章将详细解析对流层的垂直结构、温度递减率，以及空气的垂直运动如何驱动着天气系统的形成。我们将深入探讨影响我们体感温度的多种因素，并解释为何高山上的空气稀薄而寒冷。 平流层：臭氧的屏障与平稳的飞行区：臭氧层位于平流层，它如同地球的天然防晒霜，吸收了大部分有害的紫外线辐射，保护了地球上的生命。同时，平流层相对稳定，空气流动性小，是许多喷气式飞机理想的飞行高度。本章将阐述臭氧的化学性质，其形成与消耗的机制，以及人类活动对臭氧层的影响，例如氯氟烃（CFCs）的危害，以及国际社会为保护臭氧层所做的努力。 中间层和热层：流星的舞台与极光的故乡：再往上，便是中间层，这里温度随高度增加而急剧下降，是大多数流星燃烧殆尽的地方。而热层则因吸收了大量的太阳辐射而温度极高，尽管如此，由于空气极其稀薄，人却感受不到热。在这里，国际空间站和哈勃望远镜在低地球轨道上运行。本章将揭示极光——那令人惊叹的宇宙之舞——是如何在这层空间中上演的，以及太阳活动对热层的影响。 外逸层：大气层的边界与宇宙的过渡：最外层的外逸层，大气逐渐稀薄，最终与外层空间融为一体。虽然这里几乎没有空气，但它依然是地球磁场和太阳风相互作用的重要区域。 第二章：驱动天气的力量——太阳、地球与大气 是什么让天空如此活跃？太阳是无可争议的总舵手，它源源不断地向地球辐射能量，驱动着大气环流。而地球自身的运动——自转和公转，以及其表面地形的差异，则为这种能量的分布和转化增添了复杂性。 太阳辐射：地球能量的根本来源：太阳光不仅仅是光明和温暖，更是驱动地球一切能量循环的动力。本章将深入探讨太阳辐射的性质，包括不同波长的辐射，以及地球接收到的太阳辐射是如何因纬度、季节、地表性质等因素而变化的。我们将解析“太阳常数”的概念，以及太阳活动周期对地球气候的潜在影响。 大气环流：全球的风系图景：太阳辐射的不均匀加热导致了地球上不同区域的温度差异，进而产生了气压差。空气总是从高压区域流向低压区域，这就是风。受地球自转产生的科里奥利力影响，全球尺度的空气流动形成了复杂的环流模式，如信风、西风、极地东风等。本章将详细介绍这些全球性风带的形成原因、运行规律，以及它们如何将热量和水分在全球范围内输送。我们将探讨厄尔尼诺现象等大型气候事件如何与海洋和大气环流相互作用。 地球的自转与公转：塑造季节与昼夜：地球的自转产生了昼夜交替，而倾斜的自转轴和公转运动则导致了四季的变化。本章将从天体物理学角度解释这一过程，并分析不同纬度地区在不同季节接收到的太阳辐射差异，从而理解为何会出现夏季炎热、冬季寒冷。 地形与海洋的影响：局部气候的塑造者：高山、平原、海洋、湖泊等地理特征，以及洋流的运动，都在局部尺度上深刻地影响着天气和气候。例如，山脉能阻挡气流，形成迎风坡的降雨和背风坡的干旱（焚风效应）；海洋因其巨大的比热容，能够调节沿海地区的气温，减缓昼夜温差，并成为水汽的重要来源。本章将剖析这些地理因素是如何与大气环流相互作用，创造出丰富多样的区域性气候。 第三章：千变万化的天气现象——从微风到飓风 天气，是我们日常生活中最直接、最能感受到的大气现象。从拂面而来的微风，到震撼人心的雷暴，再到摧毁一切的飓风，这些都源于大气内部能量和水分的不断转化与运动。 云的形成与分类：天空的表情：云是大气中水汽凝结的产物，它们形态各异，预示着不同的天气。从高远的卷云，到低垂的层云，再到垂直发展的积云和积雨云，每一种云都有其独特的形成机制和天气指示意义。本章将带领读者认识各种云的形态，理解它们是如何在不同的大气条件下形成的，并学会通过观察云来初步判断天气变化。 降水：生命的甘露与自然的馈赠：雨、雪、冰雹，这些都是大气中水汽凝结并达到一定大小后，因重力作用而落下的现象。它们的形成与大气中的温度、湿度、以及云滴或冰晶的增长过程密切相关。本章将详述不同类型降水的形成过程，以及降水分布的不均匀性是如何影响全球的生态环境和人类社会。 风暴的诞生：大气的不稳定与能量释放：当大气层的不稳定能量积聚到一定程度时，就会爆发成各种形式的风暴。雷暴是剧烈对流的产物，伴随着闪电、雷鸣、强降水，有时还会有冰雹和龙卷风。温带气旋和热带气旋（如飓风、台风）则是更大尺度的天气系统，它们能够带来持续的强风和倾盆大雨，对沿海地区构成严重威胁。本章将深入剖析这些风暴的形成机制、结构特征、以及它们带来的破坏性影响。 闪电与雷电：宇宙的壮观表演：雷电是大自然中最具视觉冲击力的现象之一。本章将解释闪电是如何在积雨云中产生的，电流的流动是如何瞬间产生巨大的能量和光热，以及雷声的成因。同时，也将介绍闪电的危险性，以及如何预防雷击。 天气预报的科学：洞察未来的艺术：理解了天气形成的原理，我们便能更好地理解天气预报是如何进行的。本章将简要介绍现代天气预报的科学基础，包括气象观测、数值模式、以及预报员的经验，并讨论天气预报的局限性。 第四章：气候变迁的脉络——地球的长期记忆 如果说天气是大气在一时一刻的表情，那么气候则是大气在长时期内的平均状态。气候变化，是地球系统正在发生的深刻而复杂的变化，它不仅影响着自然的生态平衡，也直接关系到人类文明的未来。 气候的定义与分类：理解区域差异：气候并非简单的温度和降水，而是这些因素在一段时间内（通常是30年）的统计平均及其变化范围。本章将介绍常用的气候分类方法，如柯本气候分类法，以及不同气候类型（如热带雨林气候、地带性沙漠气候、地中海气候等）的成因和特征。 冰期与间冰期：地球的自然节律：地球的气候并非一成不变，历史上经历过多次剧烈的寒冷时期（冰期）和温暖时期（间冰期）。本章将探讨这些自然气候波动的原因，如米兰科维奇循环（地球轨道参数的变化）、火山活动、以及太阳活动等。 温室效应与全球变暖：人类活动的影响：自工业革命以来，人类活动，特别是化石燃料的燃烧，向大气中排放了大量的温室气体（如二氧化碳、甲烷），导致地球的平均温度不断升高。本章将详细解释温室效应的原理，分析导致全球变暖的主要原因，以及目前观测到的气候变化趋势。 气候变化的后果：从海平面上升到极端天气：全球变暖并非仅仅是温度升高，它将引发一系列连锁反应，包括海平面上升（融化冰川和热膨胀）、极端天气事件（如更频繁和更强烈的热浪、干旱、洪水、风暴）的增加、生态系统的破坏、生物多样性的丧失，以及对农业、水资源、人类健康和社会经济的巨大影响。本章将深入探讨这些具体的后果，并提供相关的科学证据。 减缓与适应：应对气候挑战：面对日益严峻的气候变化挑战，人类社会需要采取行动。本章将介绍国际社会在减缓气候变化方面的努力，如减少温室气体排放、发展可再生能源，以及适应气候变化影响的策略，如调整农业生产方式、加强基础设施建设、保护生态系统等。 第五章：气象学的未来——科技的飞跃与人类的智慧 气象学作为一门不断发展的科学，正以前所未有的速度进步，科技的进步为我们理解和预测天气气候提供了强大的工具。 先进的观测技术：全方位监测地球：卫星遥感、多普勒雷达、自动气象站、探空气球等先进技术，使得我们能够以前所未有的精度和广度监测大气层的各个方面。本章将介绍这些观测设备的原理和应用，以及它们如何为气象研究提供海量数据。 数值天气预报：计算的魔力：超级计算机强大的计算能力，使得科学家能够构建复杂的数值模型，模拟大气的运动和演变，从而进行精确的天气预报。本章将揭示数值预报的原理，以及模型的不断改进如何提升预报的时效性和准确性。 人工智能与大数据：解锁气象奥秘的新途径：近年来，人工智能和大数据技术在气象领域的应用日益广泛。机器学习算法能够从海量数据中发现隐藏的模式，帮助我们更好地理解复杂的物理过程，提高预报精度，甚至预测极端天气。本章将探讨AI在气象领域的前景，例如通过AI识别云图、预测降雨等。 气候建模与地球系统科学：预测长远未来：为了理解和预测未来的气候变化，科学家们构建了复杂的地球系统模型，模拟大气、海洋、陆地、冰雪圈和生物圈之间的相互作用。本章将介绍气候建模的挑战和进展，以及它们为我们提供气候变化长期趋势预测的关键作用。 跨学科的融合：气象学与其他领域的联系：气象学与地理学、物理学、化学、生物学、社会学等众多学科紧密相连。本章将探讨气象学与其他学科的交叉融合，例如在农业气象学、航空气象学、环境气象学等领域的应用，以及如何利用气象学知识更好地服务于社会发展。 结语 《气象风云》是一场探索地球大气层奇妙旅程的邀请。从宏观的大气环流到微观的云滴形成，从瞬息万变的天气现象到漫长演变的气候变迁，我们试图为您呈现一个生动、立体、且充满活力的气象世界。希望本书能帮助您更好地理解我们头顶上的这片天空，感受其无穷的魅力，并更深刻地认识到我们在其中扮演的角色。了解气象，便是了解我们所赖以生存的星球，便是理解我们与自然界密不可分的关系，更是为我们应对未来的挑战积蓄智慧。 ---
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