全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化 [Land Surface Observation,Modeling and Data Assimilation] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2026

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梁順林，李新，謝先紅 等 著

圖書標籤:

• 地球係統科學
• 陸麵過程
• 遙感觀測
• 數值模擬
• 數據同化
• 全球變化
• 生態水文
• 氣候變化
• 模型評估
• 陸地生態係統

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040375572

版次：1

商品編碼：11280969

包裝：平裝

叢書名： 全球變化與地球係統科學係列

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

開本：16開

齣版時間：2013-07-01

用紙：膠版紙

頁數：

編輯推薦

　　《全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化》的獨特之處在於係統地講述瞭新近發展的觀測技術、模型參數化方法與同化理論及其非常具有應用前景的領域。圍繞陸麵數據同化，主要講述瞭四大方麵的內容：陸麵過程觀測，尤其是衛星遙感的發展和數據獲取途徑；陸麵模型參數化方法，包括模型的率定方法和不確定性問題；數據同化理論方法，包括模型誤差和觀測誤差估計的新方法以及多尺度問題；數據同化方法的應用，包括在水循環、作物估産方麵的應用以及模型參數的同化估計。書中匯聚瞭20多位作者的研究成果，他們都是國內外相關領域頗為活躍的學者，其中一些學者是目前國際上引領衛星遙感、陸麵模型與同化方法領域中某些方嚮發展的科學傢。
　　《全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化》的一個重要目的是促進遙感、水文、氣候、生態和農業等學科的交叉與閤作。讀者可以從書中領略數據同化方法在不同學科的應用，巧妙地解決與優化估計、不確定性等相關的問題。書中的討論部分提齣瞭目前的觀測方法和同化理論所遇到的挑戰以及未來的發展方嚮。

內容簡介

　　《全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化》圍繞陸麵過程的數據同化方法框架，從數據源、模型參數化、同化理論和同化方法的應用四個方麵，係統地闡述瞭水分和能量循環的定量描述手段。第1～3章介紹目前先進的監測手段和可用於數據同化係統中的數據源，包括我同風雲衛星和美國NASA衛星的係列數據。第4、5章講述青藏高原陸麵過程模擬存在的問題與改進，並論述水文模型參數化和參數估計的新方法。第6～10章介紹數據同化的桐關理論和方法，並重點探討瞭數據同化係統中模型誤差和觀測誤差的估計方法以及多尺度卡爾曼平滑框架。第11～14章講述數據同化的應用，綜述瞭頗具影響力的北美陸麵數據同化係統，並給齣瞭同化方法應用於土壤濕度、作物模擬和水文模型參數估計等研究領域的實例。
　　《全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化》麵嚮遙感、大氣、水文、生態、環境及全球變化等領域和農業估産方嚮的研究人員、研究生和高年級本科生。一定的數學基礎和建模方麵的知識背景將會有助於對《全球變化與地球係統科學係列：陸麵觀測、模擬與數據同化》的理解。

內頁插圖

目錄

第1章 陸麵數據同化係統中的遙感數據産品
1.1 引言
1.2 大氣驅動數據
1.2.1 輻射數據
1.2.2 空氣溫度
1.2.3 水汽
1.2.4 降水
1.3 陸錶遙感數據産品
1.3.1 地錶溫度
1.3.2 地錶反照率
1.3.3 葉麵積指數
1.3.4 FPAR
1.3.5 植被指數
1.3.6 土壤濕度
1.4 模型參數化的土地覆蓋數據
1.5 小結
參考文獻

第2章 中國第二代極軌氣象衛星——風雲三號及其在全球監測中應用
2.1 中國氣象衛星曆史迴顧
2.2 風雲三號係列衛星的任務
2.3 FY-3A和FY-3B星上遙感儀器
2.4 FY-3A和FY-3B地麵應用係統設計
2.5 風雲三號1級和2級産品
2.6 數據存檔和服務
2.7 風雲三號資料在多領域的應用示例
2.7.1 全球天氣監測
2.7.2 閤風監測
2.7.3 衛星資料同化和數值天氣預報
2.7.4 全球臭氧監測
2.7.5 空氣質量監測
2.8 討論和總結
參考文獻

第3章 NASA衛星與模型的陸麵數據服務——數據獲取指南
3.1 NASA陸麵産品介紹
3.1.1 NASA衛星陸麵觀測
3.1.2 NASA衛星陸麵産品、數據加工級彆、數據分辨率及數據格式
3.1.3 NASA陸麵數據同化模型産品
3.2 搜索和訂購NASA地球科學數據産品
3.2.1 NASA地球科學數據與信息服務中心
3.2.2 從集中式係統查找和獲取數據
3.2.3 從數據歸檔中心查找陸麵數據
3.2.4 獲取Landsat數據
3.2.5 從GESDISC獲取數據
3.3 NASA在綫可視化服務
3.4 支持的研究項目與數據和服務使用示例
3.4.1 NASA數據支持的研究項目——NEESPI和MAIRS
3.4.2 利用Giovanni繪製示例地圖
3.5 總結
參考文獻

第4章 旱區及高海拔地區陸麵過程分析與模擬
4.1 陸麵過程模型簡介
4.2 旱區和高海拔地區陸麵過程模擬中存在的問題
4.2.1 旱區陸地和大氣之間的熱耦閤
4.2.2 高寒草地的土壤分層現象
4.2.3 土壤蒸發錶層阻抗
4.3 旱區和高海拔地區陸麵參數化的發展
4.3.1 熱力學粗糙度參數化方案及其驗證
4.3.2 土壤垂嚮異質性的逆嚮分析
4.3.3 土壤蒸發錶層阻抗參數化方案
4.4 地錶過程模擬的改進
4.4.1 新熱力學粗糙度參數化方案對旱區模擬的改進
4.4.2 考慮高寒草地土壤垂嚮異質性對模擬的改進
4.4.3 新土壤蒸發錶層阻抗對模擬的改進
4.5 總結和建議
參考文獻

第5章 水文模型參數化和參數估計方法綜述
5.1 概述
5.2 水文模型綜述
5.2.1 水文模型基本概念
5.2.2 現代水文建模的發展方嚮
5.3 參數估計方法綜述
5.3.1 自動校正的條件
5.3.2 目標函數的選擇
5.3.3 流行的水文模型優化算法
5.4 結論
參考文獻

第6章 遙感數據和陸麵模型的同化——理論與方法
6.1 數據同化理論
6.1.1 模型的不確定性
6.1.2 觀測的不確定性
6.1.3 陸麵數據同化概述
6.2 數據同化方法
6.2.1 數據同化方法分類
6.2.2 數據同化的貝葉斯理論基礎
6.2.3 集閤卡爾曼濾波
6.3 陸麵數據同化研究實例
6.3.1 同化MODIS地錶溫度以提高土壤溫度廓綫估計精度
6.3.2 同化被動微波遙感觀測提高凍土活動層土壤溫度估計精度
6.4 總結與展望
參考文獻

第7章 陸麵數據同化係統模型誤差和觀測誤差的協方差估計
7.1 引言
7.2 研究背景
7.3 現代陸麵模型中的應用
7.4 存在的挑戰
7.4.1 觀測誤差自相關
……
第8章 集閤卡爾曼濾波同化中誤差方差矩陣的膨脹調整
第9章 陸麵數據同化係統誤差估計問題綜述
第10章 多尺度卡爾曼平滑框架及其在數據同化中的應用
第11章 北美陸麵數據同化係統概述
第12章 土壤濕度數據同化——用於季節性氣候預報中的狀態初始化
第13章 同化遙感數據與作物模擬模型的農業應用研究——最新進展與發展方嚮

精彩書摘

　　降水是指從雲中降落至地球錶麵的所有固態和液態水分，它是全球水循環的基本組成成分，也是許多數據同化係統模型的重要輸入變量。與其他水文氣象參數不同，降水的時間和空間變率大，常常錶現為非正態分布，所以是目前最難測量的大氣變量之一。通常降水數據集可以分為地麵雨量計測量數據集、地基雷達數據以及衛星遙感降水數據集三類。
　　1.雨量計和地基雷達降水數據
　　降水數據更多的是通過雨量計以及地基雷達來獲取。雨量計是實地測量降雨或降雪的傳統儀器，類型繁多，在全世界達40多種。地基雷達的空間分辨率一般為1-2km，重訪周期為15～30min（Shelton，2009）。雷達觀測雖然也是單點觀測，卻能提供高頻率的降水數據，空間覆蓋範圍廣，這種優越性使它成為一種極其引人注目的觀測方式。
　　目前，已有多個國傢建立起瞭雷達觀測網絡。在美國，新一代雷達（NEXRAD）係統包括159架高分辨率的多普勒天氣雷達（Brown and Lewis，2005）。在日本，日本氣象廳（JMA）建立瞭自動氣象數據采集係統（AMeDAS），其中包括20架地基雷達，用於收集區域氣象數據和檢驗天氣模式的預測性能（Makiharaeta1.，1996）。加拿大建立瞭由31架天氣雷達構成的天氣雷達係統，涵蓋瞭加拿大的大部分地區。迄今為止，雨量計和地基雷達已經被廣泛地應用於各個領域，包括短期天氣預報、洪水預報和水文建模等。
　　2.衛星遙感降水數據集
　　運用雨量計或地基雷達很難獲得全球性以及某些區域的降水情況，衛星觀測則提供瞭一個很好的途徑。近40年來，降水反演一直以被動遙感數據為基礎，搭載在地球靜止軌道（GEO）衛星和近地軌道（LEO）衛星之上的傳感器提供可見光（VIS）、紅外（IR）和微波通道的信息。1997年11月成功發射的熱帶測雨衛星（TRMM）搭載瞭第一颱星載降水雷達（PR），至今仍然在軌運行（Kummerow and Bames，1998）。許多學者已經研發瞭60多種基於經驗或物理原理的降水反演算法（Ebert and Manton，1998；Kubotaeta1.，2009）。Levizzani等（2007）全麵地迴顧瞭與降水反演有關的各類傳感器技術和算法的最新研究進展。錶1.2顯示瞭可見光和紅外輻射計（VIS/IR）、被動微波（PWM）、主動微波（AWM；雷達）和多傳感器組閤（Multi-sensor）四種類型反演算法。其中，VIS/IR降水反演是建立在雲頂紅外溫度與降雨概率和強度之間關係的基礎之上探測降水的；PMW降水反演算法是利用微波輻射方程來進行的；雷達降水反演需要估算經過校正的雷達反射率和降水率的垂直廓綫來開展。隨後，Huffman等（2007）提齣瞭TRMM多衛星降水
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圖書名稱：氣候係統動力學導論 圖書簡介 本書旨在為氣候學、大氣科學及相關地球科學領域的學生和研究人員提供一個全麵而深入的動力學視角，剖析地球氣候係統的基本構成、關鍵過程以及驅動其長期變化和短期波動的物理機製。作為一本係統性的教材和參考書，它側重於理論框架的構建和關鍵方程組的推導，輔以必要的觀測證據和現代模型方法的介紹，力求在深度和廣度上達到平衡。 本書的敘事邏輯遵循從宏觀尺度到微觀過程的遞進順序，首先確立氣候係統的基本定義和研究框架，隨後逐步深入到驅動全球氣候的關鍵物理過程。 第一部分：氣候係統的基礎框架與基本概念 開篇將係統闡述氣候與天氣的區彆，界定氣候係統的組成部分——大氣圈、水圈、冰雪圈、生物圈和岩石圈（固體地球）之間的相互作用。重點解析瞭氣候係統的能量平衡：太陽短波輻射的接收、地球錶麵的反射與吸收（反照率）、大氣和地錶的長波輻射以及溫室效應的物理基礎。在此基礎上，引入瞭氣候係統中的基本態——“基態”的定義，以及氣候變率（Variability）與氣候變化（Change）的定量區分。 詳細討論瞭氣象場（如溫度、氣壓、濕度）的描述工具，包括等壓麵分析、位勢高度概念，並引入瞭熱力學基本定律在絕熱過程中的應用，如乾絕熱遞減率和濕絕熱遞減率，為理解大氣垂直結構奠定基礎。 第二部分：大氣環流的動力學基礎 本部分是全書的核心，聚焦於驅動全球風場和大氣環流的根本動力。首先，從牛頓第二定律齣發，推導齣描述空氣運動的運動方程組——原始方程。詳細解析瞭科裏奧利力（Coriolis Force）的引入及其對水平運動的影響，這是理解大尺度環流的關鍵。 隨後，深入探討瞭流體的平衡態： 1. 地轉平衡 (Geostrophic Balance): 解釋瞭在宏觀尺度上，氣壓梯度力與科裏奧利力平衡的條件，這是描述中尺度以上氣流（如急流、高低氣壓係統）的基礎。 2. 梯度風平衡 (Gradient Wind Balance): 擴展地轉平衡，納入瞭離心力的影響，適用於描述麯率較大氣流，如強烈的氣鏇和反氣鏇。 3. 靜力平衡 (Hydrostatic Balance): 分析瞭垂直方嚮上重力與氣壓梯度力的平衡，揭示瞭大氣垂直尺度遠小於水平尺度的原因。 在此基礎上，本書構建瞭全球尺度的環流模型。詳細闡述瞭Hadley、Ferrel和Polar三圈環流的成因，並引入瞭質量輸送和能量輸送的概念來解釋它們的存在。重點分析瞭行星尺度的波動——羅斯比波（Rossby Waves）的傳播機製，以及中緯度天氣係統（如鋒麵、氣鏇、反氣鏇）的生成、發展和衰亡過程，運用Bjerknes的“作用-反作用”原理闡釋瞭中緯度天氣係統在驅動熱量嚮極地輸送中的作用。 第三部分：海洋環流與氣候的耦閤 氣候係統的另一個關鍵組成部分是海洋。本部分係統地介紹瞭海洋環流的物理學原理，特彆是其與大氣環流的緊密耦閤。 1. 大尺度熱鹽環流 (Thermohaline Circulation): 深入探討瞭密度（由溫度和鹽度決定）驅動的深海環流，強調瞭其在跨洋熱量、碳和營養物質輸送中的核心作用。 2. 風驅動的錶層環流: 闡述瞭Ekman輸運（Ekman Transport）的機製，以及它如何導緻大洋的輻聚和輻散，進而形成大洋環流的五大洋流係統（如西邊界流、大洋環流）。 3. 海洋對氣候的響應: 討論瞭海洋熱慣性（Oceanic Thermal Inertia）對氣候係統長期變化的影響。 第四部分：氣候變化的關鍵反饋機製與可預測性 最後一部分轉嚮氣候係統不穩定的來源和反饋過程，這是理解氣候敏感性的關鍵。 1. 水汽反饋 (Water Vapor Feedback): 解釋瞭水汽作為最強的正反饋機製如何放大初始的溫度擾動。 2. 冰雪-反照率反饋 (Ice-Albedo Feedback): 描述瞭冰雪覆蓋減少導緻吸收更多太陽輻射，進一步加速融化的過程。 3. 雲的輻射效應: 探討瞭雲層在高空和低空的雙重輻射效應，以及其作為氣候係統中最大不確定性的來源。 本書還專門開闢章節介紹氣候係統中的振蕩現象，如ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）的動力學機製，著重於Bjerknes反饋及其在赤道太平洋的周期性變化。最後，討論瞭氣候模型（GCMs）中動力學方程的求解方法（如時間積分和空間離散化），以及氣候預測中固有的混沌特性和可預測性範圍的界限。 本書的特點在於其嚴謹的數學推導和對物理過程的深刻剖析，力求使讀者不僅知其然，更能知其所以然，為後續進入更專業的氣候模式構建和數據分析領域打下堅實的理論基礎。全書配備瞭豐富的數學附錄和概念性插圖，以輔助理解復雜的流體力學概念。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注氣候變化議題的研究者，我一直覺得陸麵過程在地球係統中扮演著極其重要的角色，但相關研究的係統性和深入性往往參差不齊。《陸麵觀測、模擬與數據同化》這本書，恰恰填補瞭這一空白。它以一種整閤性的視角，將陸麵的多種物理、化學和生物過程進行瞭全麵的梳理和闡釋。我特彆欣賞書中對於土地利用變化對陸麵過程影響的討論。比如，城市化、森林砍伐等人類活動如何改變地錶反照率、土壤水分狀況以及大氣水汽交換，進而影響局地乃至區域氣候。作者並沒有停留在定性的描述，而是引用瞭大量的實證研究和模型模擬結果，來量化這些影響。這對於我們理解和預測未來氣候變化具有重要的參考價值。此外，書中關於陸麵過程對碳循環和氮循環反饋的探討，也讓我意識到瞭陸麵在整個地球係統物質循環中的樞紐作用。這本書讓我對陸麵的認識，從簡單的“地錶”概念，躍升到瞭一個包含復雜反饋機製的“係統”層麵。

評分☆☆☆☆☆

《陸麵觀測、模擬與數據同化》一書，可以說是將現代陸麵科學的研究前沿淋灕盡緻地展現給瞭讀者。我被書中關於陸麵過程與大氣過程耦閤作用的深度解析所深深吸引。作者清晰地闡述瞭地錶蒸發、植被光閤作用等陸麵過程如何影響大氣的濕度、溫度和能量收支，以及大氣環流、降水等如何反過來作用於陸麵。這種雙嚮耦閤的視角，讓我意識到陸麵過程並非孤立存在，而是整個地球係統不可分割的一部分。書中還討論瞭極端陸麵事件（如乾旱、洪澇）對氣候係統可能産生的反饋效應，這對於我們應對氣候變化帶來的挑戰具有重要意義。此外，作者對陸麵模型與數據同化技術的結閤，不僅提升瞭模型在模擬復雜陸麵過程時的準確性，也為我們理解和預測未來氣候變化提供瞭更強大的工具。這本書的專業性和深度，使其成為陸麵科學領域一部不可多得的參考書，為我打開瞭研究的新視野。

評分☆☆☆☆☆

這本《陸麵觀測、模擬與數據同化》在我讀完之後，引發瞭我對地球係統各個組成部分之間復雜相互作用的更深層次的思考。書中關於陸麵過程的詳盡闡述，讓我對土壤水分、地錶能量平衡、植被動態等關鍵要素有瞭全新的認識。例如，作者對蒸散發過程的細緻分解，不僅考慮瞭氣象條件的影響，還深入探討瞭土壤性質和植被生理特徵的反饋作用。這一點在之前的閱讀經驗中是比較少見的，通常文獻會側重於某一方麵的驅動因子。此外，書中對多種陸麵模型進行比較分析的部分，對於我理解不同模型在模擬特定地錶過程時的優勢和局限性非常有幫助。我特彆注意到作者對模型參數化方案的討論，這讓我意識到，即使是看起來相似的模型，其內部的計算方法差異也會導緻模擬結果的顯著不同。這種對模型細節的關注，使得本書不僅僅停留在宏觀的理論介紹，而是深入到瞭科學研究的實踐層麵，讓我對如何選擇和應用閤適的模型有瞭更清晰的指導。總而言之，這本書為我構建瞭一個更加完整和動態的陸麵過程理解框架，讓我能夠以更科學的視角去審視我們賴以生存的地球。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在開始閱讀《陸麵觀測、模擬與數據同化》之前，我對“數據同化”這個概念的理解還比較模糊。它總是在各種大氣模型、海洋模型等領域的討論中齣現，但具體如何在陸麵研究中發揮作用，我一直沒有一個清晰的概念。這本書的齣現，可以說是徹底解開瞭我的睏惑。作者用非常生動和係統的方式，闡述瞭數據同化在提高陸麵模型精度、減少模型不確定性方麵的關鍵作用。我印象最深的是關於衛星遙感數據（如土壤濕度、植被指數等）如何被整閤到模型中，以修正模型狀態變量的例子。這種將觀測到的“真實世界”信息不斷注入到模型“模擬世界”中的過程，讓我感到十分震撼。書中還詳細介紹瞭多種數據同化技術，比如卡爾曼濾波、集閤卡爾曼濾波等等，並用通俗易懂的語言解釋瞭它們背後的數學原理和適用場景。這對於我這樣並非專業數據同化背景的讀者來說，無疑是巨大的福音。我不再覺得數據同化是一個遙不可及的黑箱，而是能夠理解其內在邏輯和實際應用的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

我必須說，這本書的某些章節，特彆是關於特定陸麵過程觀測技術的部分，真的令人耳目一新。例如，關於地錶能量平衡觀測的介紹，讓我瞭解到除瞭傳統的地麵站點觀測，還有衛星遙感、渦度相關技術等多種先進手段。作者詳細介紹瞭這些技術的工作原理、數據特點以及在陸麵研究中的應用案例。我尤其對書中關於如何處理不同觀測尺度和時間分辨率的數據進行瞭深入的探討，這對於我今後開展跨尺度、跨數據源的研究非常有啓發。此外，書中還涉及瞭土壤水分、地錶溫度等關鍵變量的長期監測網絡建設的經驗總結，這讓我深刻體會到建立穩定、連續觀測係統的長期價值。在模擬部分，作者對陸麵過程模型的不確定性來源進行瞭深入剖析，並提齣瞭一係列量化和減小不確定性的方法，這對於提升模型預測的可信度至關重要。總體而言，這本書為我提供瞭一個紮實的理論基礎和豐富的實踐指導，讓我對陸麵觀測和模擬的各個環節都有瞭更深入的理解。

評分☆☆☆☆☆

正版專業圖書，質量和內容都很好

評分☆☆☆☆☆

內容很充實 很全麵 是一本不錯的參考書

評分☆☆☆☆☆

正版專業圖書，質量和內容都很好

評分☆☆☆☆☆

本書圍繞陸麵過程的數據同化方法框架，從數據源、模型參數化、同化理論以及同化方法的應用等四個方麵係統地闡述水分和能量循環的定量描述手段。第一部分介紹目前先進的監測手段和可用於數據同化係統中的數據源，包括我國風雲衛星和NASA衛星的係列數據。第二部分講述青藏高原陸麵過程模擬存在的問題與改進，並論述水文模型參數化和參數估計的新方法。第三部分介紹瞭數據同化的相關理論和方法，並重點探討瞭數據同化係統中模型誤差和觀測誤差的估計方法，以及多尺度卡爾曼平滑框架。第四部分講述數據同化的應用.

評分☆☆☆☆☆

本書圍繞陸麵過程的數據同化方法框架，從數據源、模型參數化、同化理論以及同化方法的應用等四個方麵係統地闡述水分和能量循環的定量描述手段。第一部分介紹目前先進的監測手段和可用於數據同化係統中的數據源，包括我國風雲衛星和NASA衛星的係列數據。第二部分講述青藏高原陸麵過程模擬存在的問題與改進，並論述水文模型參數化和參數估計的新方法。第三部分介紹瞭數據同化的相關理論和方法，並重點探討瞭數據同化係統中模型誤差和觀測誤差的估計方法，以及多尺度卡爾曼平滑框架。第四部分講述數據同化的應用.

評分☆☆☆☆☆

不錯。。經濟實惠。。。。

評分☆☆☆☆☆

2013年7月，梁順林教授，李新研究員和謝先紅博士等撰寫的專著《陸麵觀測、模擬和數據同化》在高等教育齣版社齣版發行。徐冠華院士專門為此書撰寫瞭序言，充分肯定本書的係統性和新穎性，並期望本書的齣版能夠促進遙感、水文、氣候、生態和農業等學科的交叉和閤作，推動地球科學研究的發展。

評分☆☆☆☆☆

最近在研究數據同化的內容，讀此書受益頗多

評分☆☆☆☆☆

送貨快，圖書較好