Atmospheric Aerosol Properties pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Kondratyev, Kirill Ya/ Ivlev, Lev S./ Krapivin, Vladimir F./ Varotsos, Costas A.

出品人:

页数:572

译者:

出版时间:

价格:249

装帧:HRD

isbn号码:9783540262633

丛书系列:

图书标签:

• 大气气溶胶
• 气溶胶特性
• 大气科学
• 环境科学
• 大气物理
• 气象学
• 环境监测
• 空气质量
• 遥感
• 光学特性

好的，以下是一本名为《地球科学前沿：复杂系统建模与模拟》的图书简介，该书内容不涉及大气气溶胶性质（Atmospheric Aerosol Properties）。 --- 图书名称：《地球科学前沿：复杂系统建模与模拟》 作者： 约翰·D. 史密斯 (John D. Smith)，玛丽亚·L. 冈萨雷斯 (Maria L. Gonzalez) 出版社： 全球学术出版社 (Global Academic Press) 出版日期： 2024年秋季 --- 简介：地球科学前沿：复杂系统建模与模拟 在全球环境变化日益加速的背景下，理解地球系统的复杂动态行为已成为现代地球科学的核心挑战。《地球科学前沿：复杂系统建模与模拟》一书正是为了应对这一挑战而精心编写的。本书汇集了跨学科研究的最新成果，深入探讨了如何运用先进的数学模型、计算算法和高性能计算技术，来解析和预测地球系统中那些高度非线性、多尺度和相互依赖的现象。 本书的重点在于构建和应用框架，以模拟地圈、水圈、生物圈和人类活动相互作用下的关键过程。它并非简单罗列现有模型，而是侧重于方法论的创新和跨领域集成，为研究人员和高级学生提供一个强有力的工具箱，用以驾驭地球科学中无处不在的复杂性。 第一部分：复杂系统理论基础与计算范式 本部分为全书奠定了理论和方法论的基石。我们首先回顾了复杂系统科学的核心概念，包括非线性动力学、突变理论、相变以及自组织现象在地球科学中的体现。 第1章：地球系统的非线性动力学 本章详细阐述了为什么传统的线性方法在描述气候反馈回路、生态系统恢复力或地下水流动时显得力不从心。重点分析了洛伦兹吸引子在天气和气候系统中的启发意义，并介绍了如何利用分岔分析来识别系统潜在的稳定性边界。我们探讨了延迟微分方程在描述地质时间尺度过程中的应用，例如冰盖动力学和构造运动。 第2章：多尺度建模的挑战与策略 地球现象的尺度差异巨大，从微观的矿物反应速率到宏观的全球环流模式。本章聚焦于如何有效桥接这些尺度鸿沟。我们介绍了多尺度建模（Multiscale Modeling）的几种主要范式，包括尺度分离方法（如平均场理论）、嵌入式模型（Nested Models）的构建，以及如何利用代理模型（Surrogate Models）来加速高分辨率模型的运算，同时保持关键物理过程的准确性。 第3章：高性能计算与地球系统模拟 现代地球科学模拟严重依赖于计算能力。本章深入讨论了用于大规模地球系统模型（ESM）的计算架构，包括大规模并行处理（MPP）、GPU加速技术以及云计算环境下的模型部署。我们分析了数值积分方案（如隐式与显式方法）对稳定性和计算效率的影响，并介绍了“模型即服务”（Model-as-a-Service, MaaS）的理念，以便于更广泛的研究群体获取和使用复杂的模拟工具。 第二部分：关键地球系统的集成建模 第二部分将理论框架应用于具体的地球系统组件，重点展示如何将不同的物理、化学和生物过程整合到一个统一的模拟框架中。 第4章：全球水循环与水文地质过程模拟 本章关注地表水、地下水与大气水汽输送的耦合。我们详细介绍了三维地表水动力学模型的构建，结合随机游走方法模拟地下水污染物迁移。重点讨论了“灌溉-蒸散发-区域气候”反馈回路的建模，这是评估水资源管理决策长期影响的关键。书中提供了用于模拟极端降水事件和干旱蔓延的集成框架案例。 第5章：生物地球化学循环的动态模拟：碳与氮 碳循环和氮循环是驱动地球气候和生态健康的核心驱动力。本章侧重于生态系统尺度上生物地球化学反应的建模。内容涵盖了土壤有机质周转的动力学模型、海洋碳汇的生物泵效率模拟，以及陆地植被生长与养分限制的反馈机制。我们特别分析了如何将同位素示踪数据纳入模型校准，以提高对循环速率的约束能力。 第6章：构造地质过程与岩石圈动力学 本部分从深部地球过程切入。我们探讨了利用有限元方法（FEM）和有限差分方法（FDM）来模拟地幔对流、板块构造运动以及地壳形变。本书提供了关于如何将岩石流变学（Rheology）参数化并嵌入到大规模地质模型中的详细指南，并探讨了模型如何解释地震活动和火山喷发的空间-时间分布规律。 第三部分：面向决策的系统集成与不确定性量化 地球科学模型不仅仅是为了理解过去，更是为了预测未来和指导政策。第三部分聚焦于如何处理模型中的固有不确定性，并提供面向实际应用和决策支持的集成方法。 第7章：地球系统中的不确定性量化与传播 所有地球模型都包含参数不确定性、结构不确定性和情景不确定性。本章详尽介绍了不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）的方法。我们详细阐述了蒙特卡洛方法（MC）、近邻采样（Ensemble Sampling）以及贝叶斯方法在地球系统模型中的应用，旨在为模型的预测结果提供可靠的概率区间，而非单一的确定性预测。 第8章：数据同化技术在地球系统集成中的作用 模型性能的关键在于能否有效地吸收观测数据。本章深入讨论了数据同化（Data Assimilation, DA）的最新进展，特别是卡尔曼滤波家族（如扩展卡尔曼滤波 EKF 和无迹卡尔曼滤波 UKF）以及集合模拟方法（Ensemble-based methods）如何实时地将卫星遥感、地面站和探险数据融入到动态模型的状态估计中。我们提供了大气水汽和地表能量平衡数据同化的具体案例研究。 第9章：跨学科集成：社会经济因素的耦合模拟 现代地球科学不能孤立于人类活动之外。本章探讨了如何将社会经济系统（如人口增长、能源消费模式、土地利用政策）的驱动因素，通过集成评估模型（Integrated Assessment Models, IAMs）的框架，与自然系统的物理模型进行耦合。重点分析了如何模拟政策干预（如碳税或水资源配额）在不同时间尺度上对环境系统的反馈效应，从而为可持续发展战略提供科学支持。 --- 目标读者 本书是为地球科学、环境工程、计算物理、应用数学及相关领域的博士研究生、博士后研究人员以及专业科学家量身定制的进阶读物。它要求读者具备扎实的微积分、微分方程基础以及一定的编程经验。它不仅是理论的综述，更是实践的指南，旨在推动下一代地球系统模拟方法的创新与应用。本书的深度和广度，使其成为构建复杂地球系统认知框架的必备参考书。

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