對流層大氣波導 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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康士峰，張玉生，王紅光 著

圖書標籤:

• 大氣科學
• 大氣波導
• 對流層
• 電磁波傳播
• 無綫電傳播
• 大氣物理
• 氣象學
• 電離層
• 無綫通信
• 大氣湍流

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030422576

版次：1

商品編碼：11604469

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-11-01

用紙：膠版紙

頁數：231

字數：316000

正文語種：中文

內容簡介

　　對流層大氣波導是對流層低層大氣環境中存在的一種特殊電波傳播超摺射現象。《對流層大氣波導》麵嚮實際應用，全麵介紹瞭國內外大氣波導研究與應用狀況，重點分析瞭對流層大氣波導的形成與變化機理、大氣波導的特徵與探測方法、大氣波導的預測與預報方法，以及大氣波導的超視距傳播效應。基於海洋大氣邊界層海一氣耦閤相似性理論，介紹瞭蒸發波導的預測模型；基於大氣動力學研究方法，分析瞭錶麵波導和懸空波導等低空波導的形成機理；基於MM5或wRF數值預報模式，給齣瞭大氣波導的區域模擬和預報方法；基於射綫跟蹤技術和拋物方程數值算法，分析瞭大氣波導超視距傳播特性，同時還介紹瞭對流層大氣波導在雷達和通信等領域中的應用。
　　《對流層大氣波導》可作為高等院校相關專業本科生、研究生的參考書，也可供相關領域的科研人員和工程技術人員參考。

目錄

序
前言
中英文關鍵詞和縮略語對照錶
符號錶

第1章 引言
1.1 大氣波導現象和影響
1.2 國內外發展狀況
1.3 本書主要內容

第2章 大氣與海洋環境
2.1 大氣環境
2.1.1 大氣層組成
2.1.2 大氣能量過程
2.1.3 大氣邊界層
2.2 海洋環境
2.2.1 海洋特徵
2.2.2 海岸帶
2.2.3 海-氣能量交換
2.3 大氣與海洋探測
2.4 無綫電氣象學

第3章 大氣波導特徵與探測
3.1 大氣波導的特徵
3.1.1 大氣波導的概念
3.1.2 大氣波導的分類
3.1.3 大氣波導的主要特點
3.2 大氣波導的探測
3.2.1 氣象探空測量
3.2.2 氣象梯度儀測量
3.2.3 微波摺射率儀測量
3.2.4 雷達雜波反演探測
3.2.5 激光雷達大氣探測
3.2.6 無人機大氣探測

第4章 大氣波導機理與預測
4.1 蒸發波導機理與預測
4.1.1 蒸發波導機理分析
4.1.2 蒸發波導預測模型
4.1.3 蒸發波導遙感預測
4.2 低空波導機理與特性
4.2.1 大氣逆溫的産生
4.2.2 地錶輻射過程
4.2.3 下沉運動和鋒麵作用
4.2.4 海陸風平流過程
4.3 大氣波導時空分布的數值分析
4.3.1 數值分析方法
4.3.2 大氣波導與海洋要素的相關分析
4.3.3 大氣波導的天氣學分析
4.4 典型大氣波導過程
4.4.1 海陸風與大氣波導
4.4.2 颱風與大氣波導
4.4.3 海霧與大氣波導

第5章 大氣波導數值預報
5.1 氣象預報原理和方法
5.2 大氣數值預報基礎
5.2.1 大氣動力-熱力學方程組
5.2.2 初始條件與邊界條件
5.2.3 區域網格嵌套
5.2.4 大氣物理過程
5.3 數值預報係統
5.3.1 MM5及其組成
5.3.2 網格嵌套和邊界條件
5.3.3 降水物理過程和大氣邊界層方案
5.3.4 大氣輻射和地錶過程
5.3.5 WRF數值預報模式
5.4 區域大氣波導預報
5.4.1 大氣波導數值預報方法
5.4.2 數據同化、垂直分辨率和網格格距的影響
5.4.3 大氣波導數值預報驗證

第6章 大氣波導超視距傳播
第7章 總結與展望
附錄1高級摺射效應預測係統(AREPS)簡介
附錄2艦載大氣波導監測與應用係統簡介
參考文獻
彩圖

精彩書摘

　　《對流層大氣波導》：
　　2.3大氣與海洋探測
　　海洋氣象與水文要素的探測是大氣和海洋科學研究的基礎，通過對大氣溫度、濕度、氣壓、風速風嚮、輻射和雲雨、海溫、波高等要素進行係統、連續或特定時段與區域的觀測，為建模和預測預報提供數據和積纍資料。
　　大氣波導的産生和變化與氣象水文參數密切相關，大氣與海洋參數的探測主要有直接探測和遙感（間接）探測兩種類型。直接探測是將傳感器放置在測量位置或區域，利用感應元件與環境變化相互作用的物理或化學原理，直接測量環境參數的值；遙感（間接）探測則是依據聲、光、電信號在大氣和海洋環境中傳播所經曆的信號特性的變化，反演與之相關的大氣和海洋要素值，又可分為主動遙感和被動遙感兩種方式。主動遙感設備具有聲、光、電發射源，利用測量環境對信號産生的吸收、散射、反射或摺射等傳播效應進行反演，被動遙感則是直接來自於測量環境或介質輻射的聲、光、電信號，該信號特性與環境要素直接相關。
　　1）溫度測量
　　溫度是錶示物體冷熱程度的物理量、是物體分子熱運動平均動能的標誌。溫度測量可分為接觸式測溫法和非接觸式（遙感）測溫法。接觸式測溫法的特點是利用處於被測環境中的某些材料熱脹冷縮和電阻變化等物理現象，測溫元件直接與被測對象接觸，兩者之間進行充分的熱交換並達到熱平衡，感溫元件某一物理量的值就代錶被測對象的溫度值，目前氣象上常用的探空儀和地麵溫度記錄儀采用雙金屬片測溫元件。接觸式溫度測量需注意的三個主要方麵：①測溫元件的特性與測量誤差；②動態範圍和遲滯現象；③測氣溫時的太陽輻射防護等。非接觸式測溫法則通過輻射測量和信號反演間接獲得溫度參數。超聲溫度儀根據接收聲信號的變化來反演大氣溫度變化，紅外和微波輻射計則利用遙感技術反演被測物體的溫度。
　　研究海洋大氣波導的産生機理和預測模型，需要對大氣和海錶溫度進行較高精度的測量，其中對於大氣溫度的測量宜采用接觸式直接測量，而對於海錶溫度可采用接觸式直接測量，也可采用較為方便實用的非接觸式紅外遙感測量技術。
　　2）濕度測量
　　濕度錶示空氣中水汽的含量，是構成和反映大氣狀態和大氣現象的基本因素之一。大氣中的水分來源於地錶的蒸發和植被的蒸騰。地錶中的海洋、湖泊、河流、濕地和土壤嚮大氣輸送水分，其中占地球錶麵麵積71%的海洋儲藏著全球96.5%的水量，為大氣提供86%的水汽。大氣的濕度一般由海洋嚮內陸遞減，空氣含水汽的能力隨氣溫的降低而減弱，所以空氣濕度一般由地麵嚮高空遞減。氣溫不變時單位體積空氣能容納的水汽量有一定限度，濕度達到該限度時處於飽和狀態。與濕度相關的物理量如下。
　　（1）混閤比：濕空氣中水汽質量與乾空氣質量之比。
　　（2）比濕：濕空氣中水汽質量與濕空氣質量之比。
　　（3）水汽壓與飽和水汽壓：濕空氣中水汽的分壓為水汽壓，濕空氣處於飽和狀態時的水汽壓為飽和水汽壓，溫度升高時飽和水汽壓隨之升高。
　　（4）絕對濕度：濕空氣中水汽質量與該濕空氣體積之比（單位體積濕空氣中所含水汽的質量）。
　　（5）相對濕度：濕空氣中的實際水汽壓與同溫度下飽和水汽壓的百分比。相對濕度不僅與空氣中的水汽含量有關，而且與氣溫有關，綜閤反映濕空氣的水汽含量狀態距離飽和狀態的程度。
　　用於大氣濕度測量的儀器多種多樣，包括采用不同測量原理的乾濕球濕度錶、電學濕度錶、光學濕度計等。氣象颱站和野外考察經常采用由乾球和濕球兩支溫度錶組成的乾濕球溫度錶，其在低溫（_10℃）時的相對濕度測量誤差為10%。與其他測濕方法相比，目前在低溫條件下最為有效的方法是采用露點儀，它是一種比較精密的測濕儀器。濕度測量最精確的方法是稱重法（又稱為絕對法），對於空氣樣本可稱齣乾燥前後的質量，經常作為實驗室內測濕的標準方法。
　　3）氣壓測量
　　氣壓是大氣壓力的簡稱，錶示單位麵積上從所在地點往上直至大氣上界整個空氣柱的重量。用於氣壓測量的儀器有水銀氣壓錶、空盒氣壓錶、沸點氣壓錶等，氣壓錶按照精度和功能可以分為幾個等級，不同的氣壓錶測量精度差彆較大，精確的測量需要經過儀器誤差訂正。空盒氣壓錶具有便於攜帶、使用方便和容易維護等優點，普遍使用於無綫電氣象探空儀上。大氣壓力一般較為穩定，其隨高度的關係可以采用壓高公式估算。
　　4）風速風嚮測量
　　空氣的運動産生氣流即風。風速是一個三維矢量，可分解為一個垂直速度和兩個水平速度，常規觀測的風速風嚮一般是大氣的水平運動平均風速和以正北為參考、順時針鏇轉的風嚮。我國氣象颱站測量平均風速風嚮的儀器主要有EL型電接風嚮風速計、達因式風嚮風速計，脈動風測量采用熱綫風速儀，其他還有如多普勒雷達、風廓綫雷達、激光雷達和聲雷達等大型設備。
　　目前較先進的超聲風傳感器基於超聲在大氣中傳播速度與風速相關的特性，即根據聲速傳播時間差（順風和逆風）計算風速，探測水平的風速風嚮。超聲風傳感器有三個探頭，探頭之間保持120。的偏離角，超聲波從一個探頭傳送到另一個探頭所需要的時間與風速和超聲通道有關，測量雙嚮傳輸時間計算通道間的風速，其結果不受高度、溫度和濕度的影響。為防止凍雨或凍雪的形成，可在探頭內配置恒溫控製加熱器。超聲測風方法有脈衝時差法、相位差法和聲環法，因具有較大的測量範圍、較高的靈敏度和響應速度，安裝使用方便，具有較廣泛的用途。
　　……

前言/序言

《近地錶氣象學與微氣象》 內容簡介 本書係統性地探討瞭與地錶層大氣活動密切相關的氣象學原理和微觀尺度的天氣現象。全書內容涵蓋瞭輻射傳輸、能量平衡、水汽循環、邊界層動力學以及地錶微氣候的形成與演變過程，旨在為讀者構建一個全麵、深入的近地錶大氣環境認知框架。 第一部分：地錶能量收支與輻射平衡 本部分著重分析瞭地球錶麵與大氣係統之間的能量交換機製。首先，我們詳細闡述瞭太陽短波輻射在大氣中的吸收、散射與透射過程，並探討瞭地錶對不同波長輻射的吸收特性，特彆是植被、土壤和水體對能量的響應差異。 隨後，章節深入剖析瞭地錶長波輻射的機製。這包括地錶自身的熱量釋放、大氣逆輻射的物理模型，以及雲層對長波輻射收支的調製作用。通過建立嚴謹的能量平衡方程，我們量化瞭地錶感熱通量、潛熱通量與淨輻射之間的關係，為理解地錶溫度的日變化和季節變化提供瞭堅實的理論基礎。特彆關注瞭城市熱島效應中，人為熱源和建築材料對局部能量收支的顯著影響。 第二部分：水汽、凝結與地錶水循環 本章聚焦於大氣中水汽的輸送、轉化和相態變化。從基本的大氣濕度參數（如露點、相對濕度、比濕）齣發，係統介紹瞭水汽的擴散、平流和湍流輸送過程。重點闡述瞭空氣冷卻導緻水汽凝結的物理條件，詳細分析瞭雲的形成機製、雲滴的增長過程，以及不同類型雲的輻射特性。 地錶水循環在本書中占據重要地位。我們討論瞭蒸發（包括潛蒸發和植被蒸騰）過程的驅動力，並介紹瞭常用的蒸散量估算模型，如Penman-Monteith方程的原理和應用。此外，還對近地錶水汽的垂直廓綫特徵進行瞭深入研究，解釋瞭霧和露的形成與消散機製，以及它們對能見度和地錶濕度的短期影響。 第三部分：行星邊界層動力學與湍流傳輸 本部分是本書的核心內容之一，係統性地介紹瞭行星邊界層（PBL）的結構、演化及其內部的動量、熱量和水汽輸送機製。邊界層被劃分為摩擦層、過渡層，並重點分析瞭中性、穩定和不穩定條件下邊界層的差異。 湍流是邊界層內混閤和輸送的主要驅動力。我們詳細闡述瞭湍流的統計特性，包括脈動速度和標量的頻譜分析。動量通量的傳輸被解析為風速廓綫的變化，特彆是地錶粗糙度對風速梯度（即摩擦速度）的決定性影響。熱量輸送則通過浮力效應（如對流）進行研究，引入瞭Businger穩定度參數來描述邊界層內的垂直混閤強度。 此外，本書對高架湍流和逆溫層下的湍流抑製現象進行瞭詳細建模。通過分析摩擦力對風場的影響，我們解釋瞭地轉風與地錶風之間的風廓綫差異，為理解風能資源的潛力提供瞭動力學基礎。 第四部分：地錶過程與微氣象現象 本部分將理論應用於實際的近地錶環境分析。我們探討瞭不同下墊麵（如森林、農田、城市、水體）的特徵參數，如反照率、粗糙度長度和空氣動力學粗度，以及這些參數如何塑造局部的微氣候。 城市微氣候研究被單獨列為重點。分析瞭城市幾何形態（建築密度、街道峽榖效應）對風場和輻射傳輸的“陷阱”效應。城市下墊麵材料的熱物理特性，特彆是高熱容和低反照率對城市熱島強度的貢獻被量化分析。 在極端天氣現象方麵，本書深入探討瞭地錶逆溫對汙染物擴散的限製作用，以及強地麵輻射冷卻導緻的霜凍天氣機製。同時，也涉及瞭局地環流（如海陸風、山榖風）的形成動力學，解釋瞭這些尺度較小、影響局地的天氣係統的生成條件和時間尺度特徵。 第五部分：觀測技術與數據分析基礎 最後一部分介紹瞭獲取近地錶氣象信息的常用技術與方法。包括地基遙感（如輻射計、激光雷達）和常規氣象觀測（如百葉箱、風廓綫儀）的原理和局限性。重點介紹瞭利用超聲風速儀、渦動相關係統等先進設備進行湍流通量測量的方法，以及如何處理和分析時間序列氣象數據，包括頻譜分析和相關性檢驗等基本的數據處理流程。 本書力求理論與實際相結閤，內容嚴謹，邏輯清晰，是氣象學、大氣科學、環境工程、農業科學以及城市規劃等領域研究人員和高年級學生的重要參考讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名似乎帶著一種非常專業且深入的科學氣息，讓人立刻聯想到大氣物理學中那些復雜而精妙的現象。我印象中，這類專業書籍通常會非常詳盡地梳理一個特定領域的基礎理論和前沿進展。首先，我期待它能構建一個紮實的基礎框架，也許會從流體力學和熱力學的基本原理講起，逐步過渡到大氣運動的宏觀描述。畢竟，要理解任何波動的傳播機製，對波動的載體——即大氣環境——的深刻認識是不可或缺的。我猜想作者必然會花費大量篇幅來描述大氣中溫度、濕度、氣壓等關鍵參數的垂直分布特徵，因為這些垂直梯度是形成各種波導結構（比如溫度逆增層）的物質基礎。好的專業書，不僅要告訴你“是什麼”，更要解釋“為什麼會這樣”，所以，書中對太陽輻射、地錶加熱、水汽凝結等驅動大氣結構變化的物理過程的論述，想必是極其細緻和富有洞察力的。如果能配上大量的實測數據麯綫和理論模型圖例，那無疑會大大增強其作為案頭參考書的價值。總之，我對它在構建一個全麵、嚴謹的大氣物理背景知識體係方麵的能力抱有極高的期望。

評分☆☆☆☆☆

最後，我非常關注這類深度研究書籍的“新穎性”和“局限性”的探討。科學研究是永無止境的，一本成熟的專著在總結現有成果的同時，也應該誠實地指齣當前理論的不足之處和未來可能的研究方嚮。例如，對於高分辨率三維大氣結構的實時監測難題，目前的理論模型在處理快速變化的湍流效應時是否還存在盲區？或者，在處理非綫性波相互作用，比如波的破碎和能量耗散機製時，是否已經形成瞭共識性的解釋？一個嚴謹的作者不會將現有知識體係描繪得完美無缺，而是會留齣思考的空間。如果這本書的結尾部分能以一種啓發性的口吻，引導讀者思考尚未解決的難題，並指齣未來可能需要哪些觀測手段或計算能力的突破纔能攻剋它們，那麼這本書就不隻是一份知識的總結，更像是一張指引未來研究者前行的路綫圖，這對於激勵年輕學者投身這一領域將具有不可估量的意義。

評分☆☆☆☆☆

我真正感興趣的是，作者是如何將宏觀的大氣動力學與微觀的波導現象聯係起來的。大氣波導的形成，本質上是聲波或電磁波在特定大氣層結構中被“捕獲”或“引導”傳播的效應。因此，這本書如果足夠精彩，它絕不僅僅是一本氣象學的書，更應該是一本深入淺齣的波動物理應用教材。我希望能看到對波導理論的數學描述，比如波動方程的求解、模態分析，以及如何將這些理論應用於實際的無綫電傳播預測或聲學探測中。那種從麥剋斯韋方程組或亥姆霍茲方程齣發，逐步推導齣波在非均勻介質中傳播特性的邏輯推演過程，是最令人著迷的部分。如果書中能對不同類型的波導——比如地波導、對流層中部的超摺射層——的形成機理和傳播特性進行對比分析，並輔以曆史上的經典案例研究，那就太棒瞭。這種深入剖析機製，並展現其在工程實踐中影響力的敘事方式，纔能真正體現齣一部研究專著的深度和廣度。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，一本優秀的專業書籍應當是兼具學術嚴謹性和可讀性的，尤其對於跨學科的讀者來說。我非常好奇這本書的行文風格是否過於晦澀難懂。好的作者，即便處理的是最復雜的數學物理問題，也總能找到恰當的比喻和直觀的解釋來引導讀者。比如，在解釋波導中的“捕獲效應”時，是否能用一個形象的類比來幫助我們理解能量是如何被限製在一個狹窄通道內的？此外，我對書中對技術發展的曆史脈絡的梳理很感興趣。大氣波導的研究成果並非一蹴而就，它必然經曆瞭從早期的雷達探測試驗，到數值模擬的飛速發展這一過程。如果作者能在關鍵的理論突破點上，介紹那些奠定基礎的先驅學者和他們的裏程碑式工作，這本書的“人文關懷”和曆史厚重感就會大大增加，讓讀者在學習知識的同時，也能感受到科學探索的艱辛與魅力。

評分☆☆☆☆☆

我個人認為，任何關於環境物理的專著，其價值的最終體現，必然在於其對現實世界問題的解釋能力。這本書，如果聚焦於“對流層”，那麼它必然要觸及到與天氣係統密切相關的波動現象。例如，在強對流天氣（如雷暴、颮綫）發生時，大氣結構會發生劇烈且快速的變化，這對電磁波和聲波的傳播會造成怎樣的瞬時影響？我希望書中能夠提供一些關於“非常規傳播”（Ducting）的案例分析，展示在特定氣象條件下，信號傳播距離如何遠超經典視距傳播的預測範圍，以及這種現象在軍事偵察或民用通信中的潛在應用和挑戰。如果書中能涵蓋一些現代遙感技術，比如利用大氣波導原理反演大氣參數的手段，那就更具前瞻性瞭。這樣的內容，能夠讓讀者清晰地看到，書中的理論是如何轉化為解決實際工程難題的有力工具的。