全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化 [Land Surface Observation,Modeling and Data Assimilation] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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梁顺林，李新，谢先红 等 著

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• 地球系统科学
• 陆面过程
• 遥感观测
• 数值模拟
• 数据同化
• 全球变化
• 生态水文
• 气候变化
• 模型评估
• 陆地生态系统

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040375572

版次：1

商品编码：11280969

包装：平装

丛书名： 全球变化与地球系统科学系列

外文名称：Land Surface Observation,Modeling and Data Assimilation

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：

编辑推荐

　　《全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化》的独特之处在于系统地讲述了新近发展的观测技术、模型参数化方法与同化理论及其非常具有应用前景的领域。围绕陆面数据同化，主要讲述了四大方面的内容：陆面过程观测，尤其是卫星遥感的发展和数据获取途径；陆面模型参数化方法，包括模型的率定方法和不确定性问题；数据同化理论方法，包括模型误差和观测误差估计的新方法以及多尺度问题；数据同化方法的应用，包括在水循环、作物估产方面的应用以及模型参数的同化估计。书中汇聚了20多位作者的研究成果，他们都是国内外相关领域颇为活跃的学者，其中一些学者是目前国际上引领卫星遥感、陆面模型与同化方法领域中某些方向发展的科学家。
　　《全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化》的一个重要目的是促进遥感、水文、气候、生态和农业等学科的交叉与合作。读者可以从书中领略数据同化方法在不同学科的应用，巧妙地解决与优化估计、不确定性等相关的问题。书中的讨论部分提出了目前的观测方法和同化理论所遇到的挑战以及未来的发展方向。

内容简介

　　《全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化》围绕陆面过程的数据同化方法框架，从数据源、模型参数化、同化理论和同化方法的应用四个方面，系统地阐述了水分和能量循环的定量描述手段。第1～3章介绍目前先进的监测手段和可用于数据同化系统中的数据源，包括我同风云卫星和美国NASA卫星的系列数据。第4、5章讲述青藏高原陆面过程模拟存在的问题与改进，并论述水文模型参数化和参数估计的新方法。第6～10章介绍数据同化的桐关理论和方法，并重点探讨了数据同化系统中模型误差和观测误差的估计方法以及多尺度卡尔曼平滑框架。第11～14章讲述数据同化的应用，综述了颇具影响力的北美陆面数据同化系统，并给出了同化方法应用于土壤湿度、作物模拟和水文模型参数估计等研究领域的实例。
　　《全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化》面向遥感、大气、水文、生态、环境及全球变化等领域和农业估产方向的研究人员、研究生和高年级本科生。一定的数学基础和建模方面的知识背景将会有助于对《全球变化与地球系统科学系列：陆面观测、模拟与数据同化》的理解。

内页插图

目录

第1章 陆面数据同化系统中的遥感数据产品
1.1 引言
1.2 大气驱动数据
1.2.1 辐射数据
1.2.2 空气温度
1.2.3 水汽
1.2.4 降水
1.3 陆表遥感数据产品
1.3.1 地表温度
1.3.2 地表反照率
1.3.3 叶面积指数
1.3.4 FPAR
1.3.5 植被指数
1.3.6 土壤湿度
1.4 模型参数化的土地覆盖数据
1.5 小结
参考文献

第2章 中国第二代极轨气象卫星——风云三号及其在全球监测中应用
2.1 中国气象卫星历史回顾
2.2 风云三号系列卫星的任务
2.3 FY-3A和FY-3B星上遥感仪器
2.4 FY-3A和FY-3B地面应用系统设计
2.5 风云三号1级和2级产品
2.6 数据存档和服务
2.7 风云三号资料在多领域的应用示例
2.7.1 全球天气监测
2.7.2 合风监测
2.7.3 卫星资料同化和数值天气预报
2.7.4 全球臭氧监测
2.7.5 空气质量监测
2.8 讨论和总结
参考文献

第3章 NASA卫星与模型的陆面数据服务——数据获取指南
3.1 NASA陆面产品介绍
3.1.1 NASA卫星陆面观测
3.1.2 NASA卫星陆面产品、数据加工级别、数据分辨率及数据格式
3.1.3 NASA陆面数据同化模型产品
3.2 搜索和订购NASA地球科学数据产品
3.2.1 NASA地球科学数据与信息服务中心
3.2.2 从集中式系统查找和获取数据
3.2.3 从数据归档中心查找陆面数据
3.2.4 获取Landsat数据
3.2.5 从GESDISC获取数据
3.3 NASA在线可视化服务
3.4 支持的研究项目与数据和服务使用示例
3.4.1 NASA数据支持的研究项目——NEESPI和MAIRS
3.4.2 利用Giovanni绘制示例地图
3.5 总结
参考文献

第4章 旱区及高海拔地区陆面过程分析与模拟
4.1 陆面过程模型简介
4.2 旱区和高海拔地区陆面过程模拟中存在的问题
4.2.1 旱区陆地和大气之间的热耦合
4.2.2 高寒草地的土壤分层现象
4.2.3 土壤蒸发表层阻抗
4.3 旱区和高海拔地区陆面参数化的发展
4.3.1 热力学粗糙度参数化方案及其验证
4.3.2 土壤垂向异质性的逆向分析
4.3.3 土壤蒸发表层阻抗参数化方案
4.4 地表过程模拟的改进
4.4.1 新热力学粗糙度参数化方案对旱区模拟的改进
4.4.2 考虑高寒草地土壤垂向异质性对模拟的改进
4.4.3 新土壤蒸发表层阻抗对模拟的改进
4.5 总结和建议
参考文献

第5章 水文模型参数化和参数估计方法综述
5.1 概述
5.2 水文模型综述
5.2.1 水文模型基本概念
5.2.2 现代水文建模的发展方向
5.3 参数估计方法综述
5.3.1 自动校正的条件
5.3.2 目标函数的选择
5.3.3 流行的水文模型优化算法
5.4 结论
参考文献

第6章 遥感数据和陆面模型的同化——理论与方法
6.1 数据同化理论
6.1.1 模型的不确定性
6.1.2 观测的不确定性
6.1.3 陆面数据同化概述
6.2 数据同化方法
6.2.1 数据同化方法分类
6.2.2 数据同化的贝叶斯理论基础
6.2.3 集合卡尔曼滤波
6.3 陆面数据同化研究实例
6.3.1 同化MODIS地表温度以提高土壤温度廓线估计精度
6.3.2 同化被动微波遥感观测提高冻土活动层土壤温度估计精度
6.4 总结与展望
参考文献

第7章 陆面数据同化系统模型误差和观测误差的协方差估计
7.1 引言
7.2 研究背景
7.3 现代陆面模型中的应用
7.4 存在的挑战
7.4.1 观测误差自相关
……
第8章 集合卡尔曼滤波同化中误差方差矩阵的膨胀调整
第9章 陆面数据同化系统误差估计问题综述
第10章 多尺度卡尔曼平滑框架及其在数据同化中的应用
第11章 北美陆面数据同化系统概述
第12章 土壤湿度数据同化——用于季节性气候预报中的状态初始化
第13章 同化遥感数据与作物模拟模型的农业应用研究——最新进展与发展方向

精彩书摘

　　降水是指从云中降落至地球表面的所有固态和液态水分，它是全球水循环的基本组成成分，也是许多数据同化系统模型的重要输入变量。与其他水文气象参数不同，降水的时间和空间变率大，常常表现为非正态分布，所以是目前最难测量的大气变量之一。通常降水数据集可以分为地面雨量计测量数据集、地基雷达数据以及卫星遥感降水数据集三类。
　　1.雨量计和地基雷达降水数据
　　降水数据更多的是通过雨量计以及地基雷达来获取。雨量计是实地测量降雨或降雪的传统仪器，类型繁多，在全世界达40多种。地基雷达的空间分辨率一般为1-2km，重访周期为15～30min（Shelton，2009）。雷达观测虽然也是单点观测，却能提供高频率的降水数据，空间覆盖范围广，这种优越性使它成为一种极其引人注目的观测方式。
　　目前，已有多个国家建立起了雷达观测网络。在美国，新一代雷达（NEXRAD）系统包括159架高分辨率的多普勒天气雷达（Brown and Lewis，2005）。在日本，日本气象厅（JMA）建立了自动气象数据采集系统（AMeDAS），其中包括20架地基雷达，用于收集区域气象数据和检验天气模式的预测性能（Makiharaeta1.，1996）。加拿大建立了由31架天气雷达构成的天气雷达系统，涵盖了加拿大的大部分地区。迄今为止，雨量计和地基雷达已经被广泛地应用于各个领域，包括短期天气预报、洪水预报和水文建模等。
　　2.卫星遥感降水数据集
　　运用雨量计或地基雷达很难获得全球性以及某些区域的降水情况，卫星观测则提供了一个很好的途径。近40年来，降水反演一直以被动遥感数据为基础，搭载在地球静止轨道（GEO）卫星和近地轨道（LEO）卫星之上的传感器提供可见光（VIS）、红外（IR）和微波通道的信息。1997年11月成功发射的热带测雨卫星（TRMM）搭载了第一台星载降水雷达（PR），至今仍然在轨运行（Kummerow and Bames，1998）。许多学者已经研发了60多种基于经验或物理原理的降水反演算法（Ebert and Manton，1998；Kubotaeta1.，2009）。Levizzani等（2007）全面地回顾了与降水反演有关的各类传感器技术和算法的最新研究进展。表1.2显示了可见光和红外辐射计（VIS/IR）、被动微波（PWM）、主动微波（AWM；雷达）和多传感器组合（Multi-sensor）四种类型反演算法。其中，VIS/IR降水反演是建立在云顶红外温度与降雨概率和强度之间关系的基础之上探测降水的；PMW降水反演算法是利用微波辐射方程来进行的；雷达降水反演需要估算经过校正的雷达反射率和降水率的垂直廓线来开展。随后，Huffman等（2007）提出了TRMM多卫星降水
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图书名称：气候系统动力学导论 图书简介 本书旨在为气候学、大气科学及相关地球科学领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的动力学视角，剖析地球气候系统的基本构成、关键过程以及驱动其长期变化和短期波动的物理机制。作为一本系统性的教材和参考书，它侧重于理论框架的构建和关键方程组的推导，辅以必要的观测证据和现代模型方法的介绍，力求在深度和广度上达到平衡。 本书的叙事逻辑遵循从宏观尺度到微观过程的递进顺序，首先确立气候系统的基本定义和研究框架，随后逐步深入到驱动全球气候的关键物理过程。 第一部分：气候系统的基础框架与基本概念 开篇将系统阐述气候与天气的区别，界定气候系统的组成部分——大气圈、水圈、冰雪圈、生物圈和岩石圈（固体地球）之间的相互作用。重点解析了气候系统的能量平衡：太阳短波辐射的接收、地球表面的反射与吸收（反照率）、大气和地表的长波辐射以及温室效应的物理基础。在此基础上，引入了气候系统中的基本态——“基态”的定义，以及气候变率（Variability）与气候变化（Change）的定量区分。 详细讨论了气象场（如温度、气压、湿度）的描述工具，包括等压面分析、位势高度概念，并引入了热力学基本定律在绝热过程中的应用，如干绝热递减率和湿绝热递减率，为理解大气垂直结构奠定基础。 第二部分：大气环流的动力学基础 本部分是全书的核心，聚焦于驱动全球风场和大气环流的根本动力。首先，从牛顿第二定律出发，推导出描述空气运动的运动方程组——原始方程。详细解析了科里奥利力（Coriolis Force）的引入及其对水平运动的影响，这是理解大尺度环流的关键。 随后，深入探讨了流体的平衡态： 1. 地转平衡 (Geostrophic Balance): 解释了在宏观尺度上，气压梯度力与科里奥利力平衡的条件，这是描述中尺度以上气流（如急流、高低气压系统）的基础。 2. 梯度风平衡 (Gradient Wind Balance): 扩展地转平衡，纳入了离心力的影响，适用于描述曲率较大气流，如强烈的气旋和反气旋。 3. 静力平衡 (Hydrostatic Balance): 分析了垂直方向上重力与气压梯度力的平衡，揭示了大气垂直尺度远小于水平尺度的原因。 在此基础上，本书构建了全球尺度的环流模型。详细阐述了Hadley、Ferrel和Polar三圈环流的成因，并引入了质量输送和能量输送的概念来解释它们的存在。重点分析了行星尺度的波动——罗斯比波（Rossby Waves）的传播机制，以及中纬度天气系统（如锋面、气旋、反气旋）的生成、发展和衰亡过程，运用Bjerknes的“作用-反作用”原理阐释了中纬度天气系统在驱动热量向极地输送中的作用。 第三部分：海洋环流与气候的耦合 气候系统的另一个关键组成部分是海洋。本部分系统地介绍了海洋环流的物理学原理，特别是其与大气环流的紧密耦合。 1. 大尺度热盐环流 (Thermohaline Circulation): 深入探讨了密度（由温度和盐度决定）驱动的深海环流，强调了其在跨洋热量、碳和营养物质输送中的核心作用。 2. 风驱动的表层环流: 阐述了Ekman输运（Ekman Transport）的机制，以及它如何导致大洋的辐聚和辐散，进而形成大洋环流的五大洋流系统（如西边界流、大洋环流）。 3. 海洋对气候的响应: 讨论了海洋热惯性（Oceanic Thermal Inertia）对气候系统长期变化的影响。 第四部分：气候变化的关键反馈机制与可预测性 最后一部分转向气候系统不稳定的来源和反馈过程，这是理解气候敏感性的关键。 1. 水汽反馈 (Water Vapor Feedback): 解释了水汽作为最强的正反馈机制如何放大初始的温度扰动。 2. 冰雪-反照率反馈 (Ice-Albedo Feedback): 描述了冰雪覆盖减少导致吸收更多太阳辐射，进一步加速融化的过程。 3. 云的辐射效应: 探讨了云层在高空和低空的双重辐射效应，以及其作为气候系统中最大不确定性的来源。 本书还专门开辟章节介绍气候系统中的振荡现象，如ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）的动力学机制，着重于Bjerknes反馈及其在赤道太平洋的周期性变化。最后，讨论了气候模型（GCMs）中动力学方程的求解方法（如时间积分和空间离散化），以及气候预测中固有的混沌特性和可预测性范围的界限。 本书的特点在于其严谨的数学推导和对物理过程的深刻剖析，力求使读者不仅知其然，更能知其所以然，为后续进入更专业的气候模式构建和数据分析领域打下坚实的理论基础。全书配备了丰富的数学附录和概念性插图，以辅助理解复杂的流体力学概念。

评分☆☆☆☆☆

《陆面观测、模拟与数据同化》一书，可以说是将现代陆面科学的研究前沿淋漓尽致地展现给了读者。我被书中关于陆面过程与大气过程耦合作用的深度解析所深深吸引。作者清晰地阐述了地表蒸发、植被光合作用等陆面过程如何影响大气的湿度、温度和能量收支，以及大气环流、降水等如何反过来作用于陆面。这种双向耦合的视角，让我意识到陆面过程并非孤立存在，而是整个地球系统不可分割的一部分。书中还讨论了极端陆面事件（如干旱、洪涝）对气候系统可能产生的反馈效应，这对于我们应对气候变化带来的挑战具有重要意义。此外，作者对陆面模型与数据同化技术的结合，不仅提升了模型在模拟复杂陆面过程时的准确性，也为我们理解和预测未来气候变化提供了更强大的工具。这本书的专业性和深度，使其成为陆面科学领域一部不可多得的参考书，为我打开了研究的新视野。

评分☆☆☆☆☆

这本《陆面观测、模拟与数据同化》在我读完之后，引发了我对地球系统各个组成部分之间复杂相互作用的更深层次的思考。书中关于陆面过程的详尽阐述，让我对土壤水分、地表能量平衡、植被动态等关键要素有了全新的认识。例如，作者对蒸散发过程的细致分解，不仅考虑了气象条件的影响，还深入探讨了土壤性质和植被生理特征的反馈作用。这一点在之前的阅读经验中是比较少见的，通常文献会侧重于某一方面的驱动因子。此外，书中对多种陆面模型进行比较分析的部分，对于我理解不同模型在模拟特定地表过程时的优势和局限性非常有帮助。我特别注意到作者对模型参数化方案的讨论，这让我意识到，即使是看起来相似的模型，其内部的计算方法差异也会导致模拟结果的显著不同。这种对模型细节的关注，使得本书不仅仅停留在宏观的理论介绍，而是深入到了科学研究的实践层面，让我对如何选择和应用合适的模型有了更清晰的指导。总而言之，这本书为我构建了一个更加完整和动态的陆面过程理解框架，让我能够以更科学的视角去审视我们赖以生存的地球。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注气候变化议题的研究者，我一直觉得陆面过程在地球系统中扮演着极其重要的角色，但相关研究的系统性和深入性往往参差不齐。《陆面观测、模拟与数据同化》这本书，恰恰填补了这一空白。它以一种整合性的视角，将陆面的多种物理、化学和生物过程进行了全面的梳理和阐释。我特别欣赏书中对于土地利用变化对陆面过程影响的讨论。比如，城市化、森林砍伐等人类活动如何改变地表反照率、土壤水分状况以及大气水汽交换，进而影响局地乃至区域气候。作者并没有停留在定性的描述，而是引用了大量的实证研究和模型模拟结果，来量化这些影响。这对于我们理解和预测未来气候变化具有重要的参考价值。此外，书中关于陆面过程对碳循环和氮循环反馈的探讨，也让我意识到了陆面在整个地球系统物质循环中的枢纽作用。这本书让我对陆面的认识，从简单的“地表”概念，跃升到了一个包含复杂反馈机制的“系统”层面。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的某些章节，特别是关于特定陆面过程观测技术的部分，真的令人耳目一新。例如，关于地表能量平衡观测的介绍，让我了解到除了传统的地面站点观测，还有卫星遥感、涡度相关技术等多种先进手段。作者详细介绍了这些技术的工作原理、数据特点以及在陆面研究中的应用案例。我尤其对书中关于如何处理不同观测尺度和时间分辨率的数据进行了深入的探讨，这对于我今后开展跨尺度、跨数据源的研究非常有启发。此外，书中还涉及了土壤水分、地表温度等关键变量的长期监测网络建设的经验总结，这让我深刻体会到建立稳定、连续观测系统的长期价值。在模拟部分，作者对陆面过程模型的不确定性来源进行了深入剖析，并提出了一系列量化和减小不确定性的方法，这对于提升模型预测的可信度至关重要。总体而言，这本书为我提供了一个扎实的理论基础和丰富的实践指导，让我对陆面观测和模拟的各个环节都有了更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在开始阅读《陆面观测、模拟与数据同化》之前，我对“数据同化”这个概念的理解还比较模糊。它总是在各种大气模型、海洋模型等领域的讨论中出现，但具体如何在陆面研究中发挥作用，我一直没有一个清晰的概念。这本书的出现，可以说是彻底解开了我的困惑。作者用非常生动和系统的方式，阐述了数据同化在提高陆面模型精度、减少模型不确定性方面的关键作用。我印象最深的是关于卫星遥感数据（如土壤湿度、植被指数等）如何被整合到模型中，以修正模型状态变量的例子。这种将观测到的“真实世界”信息不断注入到模型“模拟世界”中的过程，让我感到十分震撼。书中还详细介绍了多种数据同化技术，比如卡尔曼滤波、集合卡尔曼滤波等等，并用通俗易懂的语言解释了它们背后的数学原理和适用场景。这对于我这样并非专业数据同化背景的读者来说，无疑是巨大的福音。我不再觉得数据同化是一个遥不可及的黑箱，而是能够理解其内在逻辑和实际应用的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

书页都卷起来了，下次打包注意点儿

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很喜欢，不错，方法很全面

评分☆☆☆☆☆

本书围绕陆面过程的数据同化方法框架，从数据源、模型参数化、同化理论以及同化方法的应用等四个方面系统地阐述水分和能量循环的定量描述手段。第一部分介绍目前先进的监测手段和可用于数据同化系统中的数据源，包括我国风云卫星和NASA卫星的系列数据。第二部分讲述青藏高原陆面过程模拟存在的问题与改进，并论述水文模型参数化和参数估计的新方法。第三部分介绍了数据同化的相关理论和方法，并重点探讨了数据同化系统中模型误差和观测误差的估计方法，以及多尺度卡尔曼平滑框架。第四部分讲述数据同化的应用.

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这是一本不错的在大尺度层面上研究气候变化的参考书，建议有一定遥感基础的科研人员阅读。

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拿到书后，翻了翻，是正版，送货速度快。

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送货快，图书较好

评分☆☆☆☆☆

书页都卷起来了，下次打包注意点儿

评分☆☆☆☆☆

2013年7月，梁顺林教授，李新研究员和谢先红博士等撰写的专著《陆面观测、模拟和数据同化》在高等教育出版社出版发行。徐冠华院士专门为此书撰写了序言，充分肯定本书的系统性和新颖性，并期望本书的出版能够促进遥感、水文、气候、生态和农业等学科的交叉和合作，推动地球科学研究的发展。

评分☆☆☆☆☆

本书围绕陆面过程的数据同化方法框架，从数据源、模型参数化、同化理论以及同化方法的应用等四个方面系统地阐述水分和能量循环的定量描述手段。第一部分介绍目前先进的监测手段和可用于数据同化系统中的数据源，包括我国风云卫星和NASA卫星的系列数据。第二部分讲述青藏高原陆面过程模拟存在的问题与改进，并论述水文模型参数化和参数估计的新方法。第三部分介绍了数据同化的相关理论和方法，并重点探讨了数据同化系统中模型误差和观测误差的估计方法，以及多尺度卡尔曼平滑框架。第四部分讲述数据同化的应用.