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页数:44

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出版时间:2008-3

价格:52.00元

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isbn号码:9787802431218

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气象观测与数据分析的综合指南 书名：气象观测与数据分析的综合指南 内容提要： 本书旨在为气象学、环境科学、地理信息系统（GIS）以及相关工程领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面、深入的指南，涵盖现代气象观测技术、数据采集、处理、质量控制以及高级数据分析方法。全书理论与实践紧密结合，重点突出实际操作层面的技术细节与应用案例。 第一章：气象观测的理论基础与历史沿革 本章首先梳理了大气科学的基本原理，包括大气环流、热力学、辐射传输等核心概念，为理解观测数据的物理意义奠定基础。随后，详细回顾了气象观测技术从人工记录到自动化、再到高精度遥感技术的演进历程。重点介绍了气象要素的定义、测量标准（如世界气象组织WMO标准）以及不同观测系统对环境条件的要求。同时，探讨了气候变化背景下，观测精度和长期一致性维护的重要性。 第二章：地基气象观测系统的部署与维护 本章聚焦于地面气象站的建设与运行。内容涵盖： 1. 传统气象要素观测： 详细阐述了温度、湿度、气压、风速风向、降水（雨量、雪深）、蒸发量等要素的自动化传感器选型、安装规范与校准流程。特别对超声波风速仪、辐射计、气压计的误差来源及现场校准技术进行了深入分析。 2. 自动气象站（AWS）系统集成： 探讨了数据采集器（DAQs）、电源管理（太阳能/备用电源）和遥测通信模块（GSM/卫星）的选择与配置。强调了在极端气候条件下保证系统稳定运行的工程设计原则。 3. 专业观测子系统： 详细介绍了能见度仪、云高仪、闪电定位系统以及土壤温湿度剖面观测系统的技术原理和数据输出格式。 第三章：高空大气探测技术 高空观测是理解天气系统垂直结构的关键。本章系统介绍了两种主要的高空探测方法： 1. 探空气球系统（Radiosonde）： 深入讲解了探空气球的释放流程、传感器原理（温湿压）、跟踪定位技术（GPS/雷达），以及数据（探空图绘制与分析）的实时获取与质量评估。探讨了探空资料在数值天气预报初始化中的作用。 2. 多普勒天气雷达与激光雷达（LIDAR）： 阐述了气象雷达的电磁波散射理论、基数据（反射率、径向速度）的反演算法，以及如何利用合成孔径雷达技术（SAR）进行降水估算和风场反演。激光雷达在边界层结构探测中的应用，如气溶胶和湍流廓线测量，也被作为重点内容进行介绍。 第四章：遥感气象信息获取与处理 卫星遥感已成为全球气象信息获取的主导手段。本章侧重于对卫星数据的理解和应用： 1. 气象卫星平台与传感器： 区分静止轨道（GEO）和极地轨道（LEO）卫星的特点，详细介绍可见光、红外、微波等通道的辐射特性与物理量反演原理。例如，如何从红外亮温反演云顶温度和大气水汽含量。 2. 数据获取与预处理： 涵盖了气象卫星数据（如HRV, AVHRR, MODIS, Himawari-8等）的接收、定标（辐射定标与几何定标）、投影转换，以及云检测和大气校正等关键步骤。 3. 遥感产品应用： 介绍如何利用卫星数据生成海表温度、植被指数、大气水汽图等衍生产品，并探讨其在灾害性天气监测中的应用。 第五章：气象数据的质量控制与管理 原始观测数据往往含有噪声和系统误差，本章提供了严格的数据质量保障流程： 1. 误差源分析： 辨识系统误差（传感器漂移、安装偏差）和随机误差（环境噪声、传输错误），并量化其对观测结果的影响。 2. 自动化质量控制（QC）： 介绍基于阈值检查、时间序列平滑、空间一致性检验等方法对海量数据进行实时筛选的算法。重点讨论“3σ原则”和“Buddy Check”（邻近站对比法）的实际应用。 3. 数据质量报告与归档： 建立标准化的数据质量标志（Flagging System）体系，确保数据的可追溯性和长期可用性。探讨气象数据库（如NetCDF, HDF5格式）的构建与维护。 第六章：气象时间序列分析与高级统计方法 本章将理论分析工具应用于气象数据的解释： 1. 时间序列分解与平稳性检验： 使用移动平均、季节性分解模型（STL）分离趋势、周期和随机波动。应用Augmented Dickey-Fuller (ADF) 检验评估序列的平稳性。 2. 谱分析与周期性识别： 介绍傅里叶变换（FFT）和最大熵谱（MEM）方法，用于识别大气振荡（如准两年振荡、厄尔尼诺现象）的周期特征。 3. 多元统计回归与耦合分析： 探讨多元线性回归在预测模型构建中的应用，以及经验正交函数（EOF）分析在识别大气场主要变率模态方面的强大能力。 第七章：气象观测数据的可视化与信息系统集成 高效的可视化是理解复杂气象现象的关键。本章侧重于数据到信息的转化： 1. 二维/三维可视化技术： 介绍使用GIS软件（如ArcGIS, QGIS）和专业气象绘图工具（如GrADS, Python的Matplotlib/Cartopy库）绘制等值线图、填色图、风场矢量图和垂直剖面图的方法。 2. 数据集成与平台构建： 探讨如何将不同来源（地面站、雷达、卫星）的数据通过时空同步技术整合到一个统一的信息展示平台中，以支持实时的态势感知和决策支持。 附录：常用气象公式与单位换算表 本书的附录部分提供了气象学中必需的数学公式集合，以及国际单位（SI）与气象行业常用单位之间的精确换算参考，方便读者快速查阅和应用。 本书特点： 技术深度与广度兼具： 覆盖了从传感器原理到高级数据分析的完整技术链条。 注重实际应用： 包含了大量工程部署和数据处理的实际案例与注意事项。 与前沿接轨： 充分讨论了高分辨率遥感、大规模数据处理等现代气象科学面临的挑战。

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