内容简介
《海岸动力地貌学》系统介绍在海岸动力作用下海岸带各种地貌形成的过程和机制,着重研究海岸地貌形成的现代过程以及地貌与各作用力变量之间的关系,并再现海岸地貌形成和演变的历史。
《海岸动力地貌学》主要分i大部分:第1部分为第1至第5章,介绍海岸动力地貌的基础知识,主要内容为本学科发展历程,以及地质背景、海平面、沉积物和输移以及海岸动力;第二部分为第六至第十章,主要介绍五类海岸动力和地貌过程;第i部分为第十一章,主要介绍海岸的侵蚀保护和综合管理等内容。
《海岸动力地貌学》图文并茂,习题帮助学生r解所学基本知识和重点内容。
《海岸动力地貌学》可作为海洋地质或海洋地理专业本科生或研究生的教材,也可供从事海洋地质学、海洋地理学、河口海岸学、地貌学和海洋工程环境等相关专业同行参考。
内页插图
目录
序一
序二
前言
第一章 绪论
第一节 海岸线、海岸和海岸带
第二节 海岸相关研究回顾
第三节 海岸动力沉积地貌研究的时空尺度
第四节 海岸动力沉积地貌系统
习题
第二章 海岸形成的地质背景
第一节 板块构造
第二节 地质结构
第三节 地壳的相对运动
第四节 研究实例
习题
第三章 海平面
第一节 简介
第二节 海平面变化
第三节 海平面上升对海岸带的影响
第四节 研究实例
习题
第四章 海岸沉积物和输移
第一节 海岸沉积物
第二节 流体特性
第三节 沉积物输移
习题
第五章 海岸动力过程
第一节 潮汐
第二节 波浪
第三节 其他海洋动力
第四节 陆地和地表过程
习题
第六章 基岩海岸
第一节 基岩海岸地貌过程
第二节 海蚀崖地貌
第三节 海蚀平台
第四节 其他基岩海岸的地貌特征
习题
第七章 砂质海岸
第一节 基本概念
第二节 泥沙横向运动和中立线
第j三节泥沙的纵向运动
第四节 海滩地貌和分类
第五节 海岸沙丘
第六节 其他砂质堆积地貌
第七节 海滩实测和研究方法
习题
第八章 粉砂淤泥质海岸
第一节 潮滩
第二节 潮水沟
第三节 潮汐通道
第四节 潮流沙脊
第五节 贝壳堤
第六节 盐沼和红树林
习题
第九章 河口与三角洲
第一节 河口
第二节 三角洲
习题
第十章 珊瑚礁海岸
第一节 珊瑚礁
第二节 珊瑚礁海岸的生物地貌
第三节 珊瑚礁面临的问题与保护管理
习题
第十一章 海岸带侵蚀管理
第一节 海岸侵蚀和判断因子
第二节 海岸带综合管理
第三节 海岸侵蚀防护措施
第四节 海岸体系脆弱性的评估框架
习题
参考文献
附录
附录1 海平面变化研究方法——氧同位素分析
附录2 沉积物特征的现场观测
附录3 沉积物粒径的室内分析
附录4 世界主要河流情况
附录5 世界主要三角洲情况
图版
前言/序言
早在19世纪后半叶,地貌学的奠基人戴维斯就提出地貌是内外营力共同作用的结果。然而,如何实现地貌演化的定量刻画仍然花费了地貌学家数十年的时间。20世纪中期,海岸地貌学的发展给这一领域注入了活力。如今,经过国内外学者们的努力探索,海岸动力地貌学开始走向成熟,其标志是人们已经能够用水动力学和沉积动力学方法处理沉积物输运和堆积的计算,进而与长时间尺度的构造运动、海面变化、气候变化等因素相结合,定量预测地貌演化进程,评价地貌演化的资源环境效应。
王永红老师的这本教材尝试涵盖海岸动力地貌学的基本理论和最新研究进展,并关注海岸带人类活动的影响,以及海岸带开发、可持续利用、保护和综合管理等应用性问题。该教材主要是为高年级的大学本科生编写,但是也可以对研究生对海岸动力地貌系统的研究提供帮助。王永红老师多年承担这门课的教学工作,同时还进行这个领域的科研工作,为教材编写积累了经验。
作者仔细安排了该教材的内容和框架,使其具有严密的逻辑性。从海岸相关的基本概念开始,到与这一概念有关的详细内容介绍;从海岸的基础知识到各个海岸的具体特征,由浅人深,从一般到具体,力求使学生能够尽快掌握本学科的体系和基本框架。
一些相关研究实例和图片来自新发表的文献。通过阅读,学生不仅可以了解新的研究成果,也给进一步阅读文献以及进行课堂讨论提供了信息。目前由于数据采集和分析能力的极大提高,人们开始有能力进行全球背景下的海岸带的研究和比较,但是从全球的视角探讨海岸动力地貌学的问题仍然是一项艰巨的任务。该教材中的实例和图片包含了世界上各种海岸类型,给学生未来进行全球视野的研究打下基础。该教材增加了大量彩色图片,给学生提供了最为直观的海岸地貌印象,能够帮助学生提高对于本学科的兴趣。
每一章后面的习题,都是对本章内容的梳理。对于高年级的本科生和研究生来说,也许他们并不需要一一具体回答习题中的问题,但是他们可以发现这些习题不仅有助于复习,而且还给课堂讨论提供了线索。该教材给出的实例可以为野外工作提供指导,而书后列出的相关文献可以帮助大家就相关的问题扩展阅读范围。学生和需要了解本学科的读者将会体会到阅读本书的乐趣。
远古星辰的低语:一部关于宇宙起源与演化的宏大叙事 本书旨在探索宇宙从无到有的漫长历程,深入剖析时空结构的本质,并追溯生命在星际尺度上萌芽的可能路径。 本书并非一本关于地球上具体地质现象或局部环境动力学的著作,它将读者的目光从我们脚下的海岸线,提升至宇宙的宏大尺度,探讨那些驱动着数十亿年演化的基本物理定律和跨越星系的结构形成。 第一部分:虚空的诞生——奇点与暴胀 本书的开篇,我们必须直面一个最根本的哲学与物理学难题:一切是如何开始的?我们不会讨论任何特定地理形态的形成机制,而是将焦点置于宇宙学的原初状态。 第一章:时间的起点与空间的膨胀 我们将回顾标准宇宙学模型(Lambda-CDM)的基石。重点分析普朗克时期(Planck Epoch)的物理学限制,探讨引力在极高能量密度下的行为,这是一个我们现有理论(包括广义相对论和量子力学)相互冲突的领域。我们将详细阐述“大爆炸”并非一次发生在空间中的爆炸,而是空间本身的创生与膨胀。 第二章:暴胀理论的数学结构 暴胀(Inflation)理论是现代宇宙学中解决视界问题、平坦性问题和磁单极子问题的关键。本书将详尽剖析暴胀模型中,以“场”(Field,如Inflaton场)驱动的指数性膨胀阶段。我们将数学推导暴胀结束后,宇宙如何“再加热”(Reheating),将场能转化为构成我们今天所见物质的夸克、轻子和光子。这一过程是物质存在的先决条件,与任何地面上的动力学过程无关。 第三章:原初扰动的量子起源 我们宇宙中星系、星系团的形成,其种子来源于宇宙极早期量子涨落的宏观体现。本书将深入讲解量子场论在暴胀背景下的应用,即量子涨落如何被“冻结”为宇宙微波背景(CMB)中的温度和密度差异。我们将分析这些微小扰动(谱指数$n_s$和张量-标量比$r$)的统计特性,这些特性完全由宇宙初期的物理决定,而非任何局部动力学过程所能解释。 第二部分:结构的编织——从粒子到星系团 在宇宙冷却并形成基本粒子之后,引力开始主导宏观结构形成。本书的第二部分将完全聚焦于宇宙网(Cosmic Web)的形成,这是一个跨越数十亿光年的三维结构。 第四章:暗物质的主导作用 暗物质(Dark Matter)构成了宇宙物质总量的约85%,是结构形成的主要骨架。本书将详细讨论冷暗物质(Cold Dark Matter, $Lambda$CDM)的性质,以及它如何通过引力坍缩形成“晕”(Halos)。我们将讨论模拟(如Millennium Run, Illustris TNG)中,暗物质如何通过自引力作用,形成从微小亚恒星尺度到超星系团尺度的层级结构。这与描述地球表面物质传输的动力学模型截然不同。 第五章:重子物质的吸积与反馈 重子物质(普通物质)在暗物质晕的引力势阱中冷却、塌缩,并最终形成恒星和星系。我们将探讨冷却机制(如辐射冷却、霍尔效应)以及星系形成的关键反馈过程,特别是超大质量黑洞(SMBH)喷流和超新星爆发如何将气体加热并驱逐出星系,从而调节恒星形成率。这些“反馈”机制是宏观宇宙学尺度的物理,而非海岸地貌学中的能量平衡。 第六章:宇宙网的拓扑与演化 我们将分析宇宙网的拓扑结构——包括巨大的空洞(Voids)、纤维(Filaments)和星系团(Clusters)。我们将使用拓扑数据分析工具来量化这种三维结构的连通性和分支性。重点讨论引力对这种大规模结构演化的决定性作用,以及它如何解释观测到的各向异性(Anisotropy)。 第三部分:恒星的生命与元素的炼金术 本书的第三部分将把焦点从最大的尺度收缩到恒星的尺度,探讨恒星的诞生、生命周期及其对宇宙化学的贡献。 第七章:分子云的引力不稳定与恒星诞生 恒星诞生于低温、高密度的分子云。我们将分析金斯不稳定性(Jeans Instability),这是触发气体云坍缩的关键条件。计算气体云在何种质量和温度下会克服内部热压力,开始不可逆转的引力塌缩。这完全是流体力学和热力学在极端条件下的应用。 第八章:恒星内部的核聚变与能量产生 恒星的能量来源是核心区域的核聚变反应。本书将详述质子-质子链反应和碳氮氧循环(CNO Cycle),解释恒星如何通过将氢转化为氦,释放出巨大的能量,维持其流体静力平衡。我们将追踪不同质量恒星在其主序星阶段的寿命预测。 第九章:超新星爆发与化学富集 恒星的死亡是宇宙化学演化的关键。我们将分析不同质量恒星死亡的方式——白矮星的热核爆炸(Ia型)和巨星的核心塌缩(II型)。重点阐述重元素(如铁、金、铀)是如何在超新星爆发的极端环境下,通过快速中子捕获过程(r-过程)合成,并被抛射回星际介质,为下一代恒星和行星的形成奠定基础。 第四部分:时间的终局——宇宙的命运 最后,本书将展望宇宙的遥远未来,探讨驱动宇宙膨胀的暗能量,以及它对时空终极形态的影响。 第十章:暗能量与加速膨胀 自1998年以来,我们发现宇宙的膨胀正在加速,这是由一种神秘的斥力——暗能量(Dark Energy)——驱动的。我们将研究宇宙学常数(Cosmological Constant, $Lambda$)模型,并探讨其他替代理论,如托斯(Quintessence)场。暗能量将决定宇宙的最终几何形态和物质的稀释速度。 第十一章:时空的宏观热力学 本书的收尾将回到热力学的视角。我们将讨论宇宙在极长时间尺度下的命运:如果暗能量是常数,宇宙将趋向于“热寂”(Heat Death),即所有恒星燃尽,黑洞蒸发,宇宙达到最大熵值。我们将计算霍金辐射的速率,以及信息如何在黑洞中最终消散的理论极限。 结论: 本书提供了一个从普朗克尺度到可见宇宙尺度的连贯理论框架,专注于描述支配物质、能量、时空和结构演化的基本物理机制,内容完全围绕宇宙学、天体物理学和粒子物理学的核心议题展开,与任何关于地表、海岸、水体或沉积物动力学的研究领域均无直接关联。