Essentials Of Meteorology With Meteorologynow And Infotrac pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson Learning

作者:Ahrens, C. Donald

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:

价格:$111.95

装帧:Pap

isbn号码:9780534422646

丛书系列:

图书标签:

• Meteorology
• Weather
• Atmosphere
• Climate
• Science
• Textbook
• Infotrac
• Meteorologynow
• Environmental Science
• Geography

《大气科学前沿探索》 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的大气科学知识体系。本书内容涵盖了从基础的物理原理到前沿的气候变化研究，内容翔实，论述严谨，力求构建一个完整且富有洞察力的大气科学图景。 --- 第一部分：大气物理学基础与辐射传输 本书的开篇部分，我们将首先奠定坚实的数理和物理基础，这是理解复杂大气现象的基石。 第一章：大气结构与组成 本章详细剖析了地球大气的垂直分层结构，从对流层、平流层、中间层到热层，并对每一层的温度、压力和密度廓线进行了精确的数学描述。我们深入探讨了大气中主要气体的性质，包括氮气、氧气，并着重分析了水汽、臭氧和气溶胶等微量成分在大气过程中的关键作用。特别地，我们引入了等温线和等压面的概念，并阐述了地转平衡和梯度风的概念，为后续的天气动力学分析做好铺垫。 第二章：热力学基础与水汽过程 本章是理解天气系统的核心。我们系统回顾了热力学第一定律和第二定律在封闭与开放大气系统中的应用。重点讨论了比热容、绝热过程（干绝热和湿绝热）的计算方法，并详细解释了位势温度和混合比等重要热力学参数。水汽是驱动天气变化的关键能量载体，因此本章投入大量篇幅讲解水汽的相变过程，包括蒸发、凝结、升华和凝华，并引入了饱和水汽压、露点温度和不稳定参数（如CAPE、LI）的详细计算与物理意义阐释。对云的形成机制，从抬升凝结到混合凝结，进行了细致的物理建模。 第三章：大气辐射学与能量平衡 辐射是驱动地球气候系统的首要能量来源。本章系统介绍了电磁波谱在与大气相互作用时的基本规律，包括普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律等。我们详细分析了太阳短波辐射在大气中的吸收、散射和透射过程，特别关注了臭氧吸收和瑞利散射。同时，地球自身的长波辐射（红外辐射）在大气中的吸收与再辐射机制是本章的重点，这直接关系到温室效应的物理本质。通过建立地球的辐射平衡模型，我们量化了净辐射收支的概念，并讨论了地表、云层和大气间能量的交换方式。 --- 第二部分：大气动力学与天气系统 在掌握了热力学和辐射学基础后，本部分将转向宏观和中尺度的动力学过程，解析风的形成与天气系统的演化。 第四章：流体的运动方程 本章是理论动力学的核心。我们从牛顿第二定律出发，推导出在地球参考系下描述空气运动的原始方程组，包括连续性方程、运动方程（引入科里奥利力、压强梯度力、摩擦力等）、热力学方程和水汽输送方程。我们详细解析了地转风的原理及其在不同尺度上的适用性，并探讨了惯性风和梯度风在等压面上的平衡态。 第五章：环流、涡度与大气透平 本章聚焦于空气的旋转运动——涡度。我们定义了绝对涡度、相对涡度，并深入探讨了涡度方程的物理意义，阐明了相对涡度在气旋和反气旋发展中的作用，以及无量纲参数如罗斯比数（Rossby Number）在识别大气运动主导力中的角色。此外，我们详细讨论了大气中的“透平”现象，即风暴尺度系统如何通过涡度守恒（如斜压不稳定）来提取和转化环境中的势能，实现自身的加强。 第六章：中尺度天气系统与边界层动力学 本章将视野聚焦于中尺度（几十到几百公里）的天气现象。我们详细分析了锋面系统的结构、生命史及其与气旋发展的关系。重点解析了中纬度气旋的垂直环流结构（如闭合的垂直环流）和锋面上的次级环流。此外，本书对行星边界层（PBL）进行了专门的阐述，包括边界层内的湍流输送、混合过程，以及剪切不稳定和浮力不稳定对地表能量和动量交换的影响。我们还将讨论局地环流，如海陆风、山谷风的形成机制及其对局地天气的塑造作用。 --- 第三部分：云、降水与天气现象的微物理学 本部分深入到云和降水的微观过程，揭示了水滴和冰晶如何通过复杂的微物理过程发展成可见的云和有意义的降水。 第七章：云的形成与发展 本书将云的形成过程视为大气热力学与微物理学的交汇点。我们探讨了凝结核的性质、尺寸分布及其对云滴形成的必要性。详细描述了绝热抬升、混合抬升和辐射冷却等主要凝结机制。本章还区分了层云、积云和卷云等不同云类的形成环境和结构特征。 第八章：降水的微物理过程 降水的形成是一个复杂的多阶段过程。我们详细分析了碰撞-聚合过程（适用于暖雨）和伯杰龙过程（冰晶增长，适用于冷雨）的物理机理和效率。书中引入了云滴谱演化模型，阐述了不同降水类型（如雨、雪、霰、雹）的形成路径和区分标准。此外，本书还涵盖了人工增雨的科学原理及其局限性。 第九章：强对流天气与雷暴研究 强对流是大气中最具破坏性的天气现象之一。本章深入剖析了强对流的触发机制——抬升机制、湿斜压性及热力不稳定条件的叠加。我们详细分析了积雨云的垂直结构、上升气流和下沉气流的强度，并引入了风暴相对螺旋度（SRH）的概念来描述风暴的组织化程度。对龙卷风的形成理论（包括零阶和一阶理论）进行了深入探讨，并分析了冰雹的生长机制。 --- 第四部分：气候学、全球环流与气候变化 本书的最后一部分将视角扩展到全球尺度，探讨地球气候系统的长期行为、驱动机制及其当前面临的挑战。 第十章：全球大气环流与气候带 本章系统考察了驱动全球大气物质和能量输送的宏观环流模式。我们详细分析了哈德里环流、费雷尔环流和极地环流的结构与动力成因。着重介绍了行星尺度的波动——开尔文波、重力波和罗斯比波，以及它们在纬向平均环流中的能量和动量输送作用。我们还讨论了准定常环流系统，如季风系统的热力驱动机制。 第十一章：海洋与大气相互作用（ENSO） 海洋在全球气候系统中扮演着核心角色。本章聚焦于海洋与大气的耦合过程，特别是厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）现象的动力学。我们阐述了沃克环流的变异，以及跨太平洋的耦合反馈机制。书中详细介绍了ENSO事件的指标（如Niño 3.4指数）及其对全球天气和气候的遥相关效应。 第十二章：现代气候变化科学 本章以严谨的科学态度审视当前的气候变化议题。我们回顾了气候系统对外部强迫（如温室气体浓度、太阳辐射变化）的响应。重点分析了碳循环的物理化学过程，并深入解读了IPCC报告中的关键结论。本书详细介绍了气候模型（GCMs）的基本框架、参数化方案以及模型对未来气候情景的预测能力。最后，我们讨论了气候变化对水资源、农业和极端天气频率的影响，强调了气候系统复杂反馈机制的重要性。 --- 本书的编写风格力求精确和系统性，通过引入大量的数学推导、专业的图表和实际案例分析，确保读者不仅能“知道”大气科学的知识点，更能“理解”其背后的物理机制。全书结构层层递进，旨在为大气科学、环境科学以及相关工程领域的专业人士和高年级学生提供一本权威且实用的参考资料。

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