具体描述
《IAP九层大气环流模式》总共分十章，书中全面详细地介绍了该模式的动力框架、各物理过程、该模式源程序的各模块说明、该模式的操作维护等，《IAP九层大气环流模式》还附以丰富的参考文献。对该模式的透彻了解，还便于掌握和运行我们新一代2．5°×2°的21层大气环流模式。
IAP九层大气环流模式是中科院大气物理研究所第二代格点大气环流模式，其水平分辨率为5°×4°。利用该模式可进行气候异常、低频振荡、ENSO、季风和古气候的研究，也可用于研究温室气体对气候的影响和臭氧的变化。因该模式计算量适中，可在微机上运行，故该模式现今仍有很高的应用价值，可广泛应用于科研、教学，也可运用于气候预测业务。为此我们撰写了《IAP九层大气环流模式》，以便用户能更好利用此模式。
《海洋与大气相互作用：从微观到宏观的动态过程》 导言：地球系统的复杂脉动 本书旨在深入剖析地球大气圈与海洋圈之间错综复杂的相互作用机制，从驱动这些巨大系统运行的基本物理原理出发，逐步扩展到观测、模拟和预测全球气候变化的复杂挑战。我们摒弃了将大气与海洋视为独立实体的传统做法，而是聚焦于它们作为单一、连续流体系统的动态耦合。全书内容围绕能量、质量和动量如何在海洋和大气之间持续交换这一核心议题展开，旨在为研究人员、高年级本科生及研究生提供一个全面且深入的参考框架。 第一部分：基础物理与关键过程 第一章：流体力学基础与地球物理流体动力学 本章从经典的流体力学原理切入，重点介绍在地球尺度下必须考虑的科里奥利力、压力梯度力和粘性力。我们将详细阐述静力平衡和流线概念在海洋和大气中的应用。重点讨论边界层理论，包括摩擦层内动量和热量的垂直传递效率。特别关注在海洋表面和大气底层，湍流混合如何塑造气象和海洋要素的垂直结构。对流的局地尺度影响，如积云的发展和海面涡旋的生成，也将被纳入讨论。 第二章：辐射传输与能量平衡 能量是驱动大气和海洋系统的根本动力。本章系统阐述了太阳短波辐射和地球长波辐射在不同介质中的吸收、散射和反射过程。详细分析了大气窗口、温室效应的物理机制及其对地表能量预算的贡献。在海洋部分，重点探讨了太阳辐射在海水中的衰减深度、光合有效辐射（PAR）的分布，以及海洋吸收的能量如何转化为热能并影响海表温度（SST）。通过建立区域及全球尺度的能量平衡方程，揭示气候系统中主要的增热和散热环节。 第三章：水汽、相变与水循环 水在地球系统中的三相变化是联系大气和海洋的关键环节。本章深入研究了蒸发过程的物理化学基础，包括水汽在海洋表面的输送机制，以及大气中水汽的凝结、云的形成和降水的物理过程。详细讨论了潜热释放对大气环流的驱动作用，特别是热带气旋和中纬度锋面系统的能量来源。同时，探讨了海洋对大气水汽的存储能力及其对区域降水模式的反馈作用。 第二部分：大尺度环流的驱动与耦合机制 第四章：大气环流的宏观结构与动力学 本章侧重于大气环流的全球性特征，从地转风、梯度风平衡出发，引入了行星尺度上的惯性稳定性理论。详细分析了哈德里环流、费雷尔环流和极地环流这“三圈环流”的形成机制、季节变化及其与科里奥利力的关系。重点探讨了中纬度气旋和反气旋的演化，以及准定常波（如罗斯贝波）在经向环流中的作用。对平流层动力学与对流层顶的耦合关系也进行了初步介绍。 第五章：海洋环流的动力学与热盐效应 海洋环流被划分为表层环流和深层环流两大部分进行讨论。表层环流主要受风应力驱动，详细解析了地转平衡、斯托克斯漂移、Ekman输运和Sverdrup输运的物理意义。重点阐述了西边界流（如墨西哥湾流）的形成及其对区域气候的调制。深层环流则主要由温盐效应（Thermohaline Circulation, THC）驱动，分析了北大西洋深层水和南极底层水的形成过程，以及全球海洋温盐环流（Meridional Overturning Circulation, MOC）作为全球热量分配器的角色。 第六章：海洋与大气的耦合系统：关键振荡现象 本部分的核心在于研究大尺度、长时间尺度的海洋-大气相互作用产生的气候振荡。详细分析了ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）的东太平洋和中太平洋变体，包括其驱动机制、三维结构以及对全球天气和气候的遥相关效应。此外，还深入探讨了其他重要的耦合模态，如太平洋年代际振荡（PDO）、北大西洋涛动（NAO）和印度洋偶极子（IOD），阐明它们各自的驱动机制、时间尺度特征以及对区域气候变率的贡献。 第三部分：区域相互作用与气候反馈 第七章：海气边界层的动量、热量与水分交换参数化 本章聚焦于海气界面过程的量化描述。深入探讨了动量通量（风速与粗糙度）、感热通量和潜热通量的计算方法，尤其关注低风速和高风速条件下的湍流模式。讨论了海洋表面波浪（风浪）对风场削弱和动量传输的影响。此外，还涉及海气界面上水汽的凝结与蒸发速率的参数化方案，及其在数值模型中的应用。 第八章：海气相互作用在边界海域中的表现 不同于开阔大洋，边缘海域和大陆架海域的海气相互作用具有显著的区域特征。本章分析了季风系统（如东亚季风）中海洋热力强迫的作用，以及陆面过程如何反馈影响近海大气环流。讨论了海冰的形成、融化过程及其对区域辐射收支和大气水汽输送的强烈调制作用，特别是极地放大效应的物理机制。 第九章：气候变化背景下的海洋与大气响应 本章将前述的物理过程置于全球气候变化的大背景下考察。讨论了人为温室气体增加如何通过增强温室效应改变辐射强迫，并导致海洋吸收更多热量和大气水汽含量的增加。分析了海洋热膨胀和冰盖融化对海平面上升的贡献，以及大气变暖对海洋分层和海洋环流（特别是MOC减弱的潜在风险）的影响。最后，展望了未来气候情景下，海洋和大气系统将如何调整以达到新的能量和物质平衡状态。 结论：面向未来的地球系统科学 本书最后总结了当前研究的重点与挑战，强调了高分辨率观测数据（如卫星遥感、浮标阵列）和耦合模式模拟在理解复杂海气系统中的不可替代性。未来的研究方向将聚焦于对亚中尺度过程的精确刻画，以及对极端气候事件（如热浪、强降水）的归因和预测能力提升。
