具体描述
现代气象学与数值模拟：从基础理论到前沿应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨现代气象学领域的核心理论、观测技术、数据分析方法以及数值天气预报（NWP）的最新发展与实际应用。本书内容不涉及高性能计算在气象学中的具体实施细节，而是着重于气象科学本身的理论框架、物理过程的理解、数据处理的技术范式以及全球气候系统的复杂性。 第一部分：大气科学基础与物理机制 本部分将首先奠定读者对大气科学的坚实基础。我们将从流体力学和热力学的基本原理出发，详细阐述大气运动的驱动力——太阳辐射、地球自转（科里奥利力）以及气压梯度力。 大气热力学： 深入探讨水汽的相变过程，包括凝结、蒸发、霜冻和升华，以及它们如何影响大气稳定性和云的形成。我们将分析湿绝热过程，理解潜在温度和位温的概念，这些是分析大气垂直结构的关键工具。 动力学基础： 重点介绍描述大气运动的守恒方程组，包括动量方程、质量连续性方程、热力学第一定律和水汽连续性方程。我们将详细解析地转平衡、梯度风平衡和惯性平衡等概念，解释风场与气压场的内在联系。同时，对埃克曼（Ekman）螺旋和边界层理论进行详尽的讨论，揭示地表摩擦对风场的影响。 天气现象的物理过程： 探讨中尺度天气系统的形成机制，例如对流的触发机制、锋面的结构与演变，以及积云和层云的微物理过程。我们将分析降水效率、冰晶生长理论，以及大气湍流对能量和动量输送的作用。 第二部分：气象观测系统与数据处理 现代气象学的进步严重依赖于高质量的观测数据。本部分将聚焦于获取和处理全球气象数据的技术和方法论，而不探讨如何加速数据处理的计算架构。 全球观测网络： 全面介绍地基、空基和天基的观测平台。详细描述地面自动气象站（AWS）的配置、探空气球（Radiosondes）的探测原理及其局限性。对雷达气象学进行深入剖析，解释多普勒雷达如何测量风场和降水强度，以及云系演变中的信息提取。 卫星遥感原理： 阐述气象卫星（包括极轨卫星和地球同步卫星）的工作原理。重点讨论被动遥感技术，分析可见光、红外和微波通道的物理辐射定律，以及如何从辐射测量中反演大气温度廓线、水汽含量和云顶高度。 数据同化概述： 介绍气象数据同化（Data Assimilation, DA）的核心概念。DA的目的是将离散的观测数据融入到大气模型的初始状态中。我们将讨论分析场（Analysis Field）的构建过程，包括质量控制、误差协方差的估计，以及不同同化方法（如最优插值、四维变分同化（4D-Var）的基本数学框架）的理论基础。 第三部分：气候系统科学与长期变化 本部分将视角从短期天气预报扩展到地球系统的长期演变，着重于气候学原理和影响评估。 气候系统组成： 详细解析大气圈、海洋圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用。特别是海洋环流（如温盐环流和表层环流）对全球热量再分配的关键作用。 气候变率与可预测性： 探讨自然气候变率的现象，例如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北大西洋振荡（NAO）和太平洋年代际振荡（PDO）。我们将分析这些现象的物理机制，并探讨它们对区域气候模式的影响。 辐射平衡与气候强迫： 深入研究地球的能量收支平衡。解释温室气体在大气中的辐射特性，以及气溶胶对气候系统的冷却或增温效应。对气候敏感性（Climate Sensitivity）的定义、计算方法及其不确定性来源进行详尽的讨论。 第四部分：大气过程的数学表征与模型构建逻辑 本部分将探讨如何将物理定律转化为可计算的数学模型，侧重于模型设计和方法的选择，而非具体的计算效率优化。 偏微分方程的离散化： 阐述将连续的大气动力学和热力学方程组转化为离散形式（有限差分、谱方法或有限元）的基本步骤。讨论在不同空间和时间尺度上选择离散方案时所面临的数值稳定性挑战。 参数化方案的必要性： 详细解释次网格尺度的过程（如积云对流、云微物理、地表通量交换）必须通过参数化方案来近似表示的原因。对不同参数化方案的理论依据、优缺点进行比较分析，例如边界层参数化方案（如K-epsilon模型）和辐射传输参数化（如短波和长波辐射计算）。 模型误差与可预报性极限： 探讨大气模型固有的系统性误差（Bias）和随机误差的来源。基于混沌理论，分析大气运动的内在不可预测性，界定确定性预报的极限，并介绍集合预报（Ensemble Forecasting）的概念，该方法通过运行多次不同初始条件的预报来量化预报的不确定性。 本书结构严谨，内容翔实，旨在培养读者对复杂大气系统的深刻理解和批判性分析能力，为进一步研究气象学、气候学或相关应用领域提供坚实的知识基础。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有