大气环流动力学 [Atmospheric General Circulation Dynamics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孙照渤，朱伟军 著

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• 大气科学
• 大气环流
• 动力学
• 气象学
• 气候学
• 数值模拟
• 大气物理
• 边界层大气
• 热力学
• 流体力学

出版社： 气象出版社

ISBN：9787502964238

版次：1

商品编码：12085944

包装：平装

丛书名： “十二五”江苏省高等学校重点教材

外文名称：Atmospheric General Circulation Dynamics

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：401

字数：5200

内容简介

　　《大气环流动力学》是作者长期从事研究生大气环流教学和科学研究实践的总结。书中主要内容是以现代科学观点，讨论了大气环流的观测事实和理论，并用简易动力学模式及数值模拟结果分析了驱动和维持大气环流的机制。其内容包括纬向平均大气环流的观测事实和维持过程、球面大气环流的观测事实和形成机制，还专门讨论了大气低频变化、热带大尺度大气环流、中层大气环流以及大气环流数值模拟。
　　《大气环流动力学》可以作为大气科学类各专业以及相关学科专业的研究生和高年级本科生的教材或者参考书，也可以供气象、海洋、水文、地理、环境、农业、林业、航空、航海和航天等有关专业人员在业务、教学和科学研究工作中参考。

目录

编写说明

第1章 大气环流基础
1．1 大气环流的定义
1．2 控制大气环流的基本因子
1．2．1 大气自身的特殊尺度
1．2．2 太阳辐射能随纬度分布的不均匀
1．2．3 地球自转
1．2．4 地球表面的不均匀性
1．2．5 地面摩擦
1．2．6 大气內部动力学过程
1．3 动力学方程组
1．4 科学问题
1．4．1 历史背景
1．4．2 科学问题与困难
复习思考题

第2章 观测到的大气环流
2．1 资料
2．1．1 站点资料
2．1．2 再分析资料
2．2 大气环流分解
2．2．1 大气环流物理量的分解
2．2．2 物理量通量的分解
2．3 时间平均
2．4 纬圈平均环流
2．4．1 纬圈平均温度场
2．4．2 纬圈平均的纬向风
2．4．3 纬圈平均的涡动动量通量
2．4．4 纬圈平均的经向速度和垂直速度
2．4．5 平均经圈环流
2．4．6 纬圈平均的大气水分含量
2．5 时间平均的水平环流
2．5．1 平均温度的水平分布
2．5．2 平均海平面气压场
2．5．3 对流层中部的平均环流
2．5．4 对流层急流
2．5．5 平流层底部的平均环流
复习思考题

第3章 维持大气环流的基本过程
3．1 大气中的角动量平衡
3．1．l 角动量连续方程
3．1．2 角动量平衡方程
3．1．3 大气中角动量的输送
3．1．4 有利于角动量输送的气压场形式
3．1．5 纬圈环流的维持机制
3．1．6 经圈环流的维持机制
3．2 大气中的热量平衡和水分平衡
3．2．1 热量连续方程和水汽连续方程
3．2．2 大气中感热的经向输送
3．2．3 大气中位能的输送及其与热量输送的关系
3．2．4 热量垂直输送的估计
3．3 大气中的动能平衡
3．3．1 大气中动能的制造和消耗
3．3．2 对流层下半部平均运动场中的动能制造与消耗
3．3．3 动能的输送
3．4 大气中的能量循环
3．4．1 大气中的能量循环
3．4．2 有效位能
3．4．3 Lorcnz能量方框图
复习思考题

第4章 气候平均定常波的观测特征
4．1 气候平均定常波的定义
4．2 北半球气候平均定常波的经向结构
4．3 气候平均定常波的观测特征
4．3．1 北半球冬季定常波
4．3．2 北半球夏季定常波
4．3．3 南半球定常波
4．3．4 热带定常波
4．4 激发定常波的强迫作用
4．4．1 地形强迫作用
4．4．2 非绝热加热作用
4．4．3 大气瞬变波的作用
4．5 定常波的数值模拟
复习思考题

第5章 大气低频变化及其遥相关
5．1 大气低频变化的基本特征
5．1．1 数字滤波器
5．1．2 低频变化的地理分布
5．2 大气遥相关型
5．2．1 北半球冬季海平面气压遥相关型
5．2．2 北半球冬季500 hPa位势高度场遥相关
5．2．3 北半球夏季500 hPa位势高度场遥相关
5．2．4 大气遥相关型的分析方法
5．2．5 大气遥相关型的理论解释
5．3 大气遥相关型的时间演变
5．4 大气低频变化的可能成因
5．4．1 大气对外源强迫的响应
5．4．2 大气内部过程的作用
复习思考题

第6章 热带外对流层中定常和准定常波动理论
6．1 科学问题
6．2 Rossby波的纬向传播
6．2．1 模式
6．2．2 定常波型与地形的配置
6．2．3 北半球大地形激发的纬向Rossby波列
6．2．4 共振现象
6．3 Rossby波的经向传播
6．3．1 球面大气中的Rossby波
6．3．2 Rossby波和Rossby射线
6．3．3 常角速度气流中Rossby波的经向传播
6．3．4 实际大气中Rossby波的经向传播
6．4 Rossby波的垂直传播
6．4．1 模式
6．4．2 简单条件下Rossby波的垂直传播
6．4．3 比较接近实际条件下Rossby波的垂直传播
6．5 热力作用
6．5．1 一般性讨论
6．5．2 水平平流为主时大气的响应
6．5．3 垂直平流为主时大气的响应
6．5．4 数值结果
6．6 激发定常波的强迫作用比较
6．7 纬向对称气候中的准定常涡动
复习思考题

第7章 中纬度瞬变波
7．1 瞬变波的基本概念
7．1．1 定义
7．1．2 瞬变波的结构
7．l．3 瞬变波作用的一般性讨论
7．2 瞬变波的观测特征
7．2．1 用纬偏值表示瞬变波
7．2．2 根据时空谱结构分离出瞬变波
7．2．3 瞬变波个例分析
7．2．4 中纬度风暴轴和急流
7．3 瞬变波能量学
7．3．1 瞬变波能量循环
7．3．2 谱能量学
7．4 斜压不稳定与斜压波生命史
7．4．1 Eady斜压不稳定理论
7．4．2 斜压波生命史
7．5 纬向平均气流与瞬变波的相互作用
7．5．1 基本方程
7．5．2 EP通量
7．5．3 斜压波生命史中的EP通量
7．6 时间平均三维气流与瞬变波的相互作用
7．6．1 基本方程
7．6．2 丑矢量
7．6．3 北半球冬季垂直平均的高频瞬变波丑矢量分布
复习思考题

第8章 热带大尺度大气环流
8．1 热带大气运动的主要特点
8．2 纬向平均的热带大气环流
8．3 热带大尺度大气环流的观测特征
8．3．1 赤道辐合带
8．3．2 赤道波扰动
8．3．3 非洲波动
8．3．4 季风
8．3．5 Walker环流
8．3．6 越赤道气流
8．3．7 ENSO
8．3．8 季节內振荡
8．4 热带大气环流的动力结构
8．4．1 热带大尺度运动的尺度分析
8．4．2 赤道波动
8．4．3 定常强迫运动
8．5 热带与热带外地区大气环流的相互作用
8．5．1 热带外对热带地区的影响
8．5．2 热带对热带外地区的影响
复习思考题

第9章 中层大气环流
9．1 中层大气的温度结构和环流
9．2 中层大气环流的观测特征
9．2．1 纬向平均大气环流
9．2．2 化学痕量成分输送
9．2．3 臭氧
9．2．4 极涡
9．2．5 热带中层大气环流
9．3 平流层爆发性增温
9．3．1 观测事实
9．3．2 理论
9．4 准两年振荡
9．4．1 观测特征
9．4．2 理论
9．5 平流层与对流层之间的交换
复习思考题

第10章 大气环流的数值模拟
10．1 历史背景
10．2 大气环流模式
10．3 气候系统模式
10．3．1 气候系统模式分量
l0．3．2 耦合器
10．3．3 当代气候状态的数值模拟
10．4 数值试验方法及其应用
10．4．1 数值试验方法
l0．4．2 例l：大气內部动力学过程对冬季中纬度大气环流异常的影响
l0．4．3 例2：应用数值模式制作短期气候预测
10．4．4 例3：耦合模式比较计划申CO2增加试验
l0．4．5 例4：1PCC报告在主要温室气体排放情景下引起全球气温增加的预估
复习思考题

主要参考文献

好的，这是一份关于一本名为《大气环流动力学》的图书的详细简介，内容不涉及该书本身，而是围绕大气科学领域中其他相关主题展开，力求详尽且符合专业书籍的风格。 --- 气候系统中的能量、质量与动量传输：现代地球流体力学视角 ISBN： 978-1-23456-789-0 作者： 张华, 李明, 王晓东 简介 《气候系统中的能量、质量与动量传输：现代地球流体力学视角》是一部深度聚焦于地球流体系统（大气与海洋）能量、物质和角动量交换机制的专著。本书旨在为大气科学、海洋学、地球物理学以及相关环境科学的学者、高级研究生和科研人员提供一个全面而深入的理论框架和现代计算方法论，以理解和量化地球气候系统中的关键传输过程。 本书脱离了传统大气动力学或海洋动力学教材中侧重于特定尺度现象的叙述方式，而是将视野扩展到跨尺度耦合的视角，强调在行星尺度上，热力学驱动力、地球物理效应（如科里奥利力）与复杂地表边界条件如何共同塑造全球尺度的传输路径和强度。 核心内容概述 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论推导到前沿应用模拟的多个层面。 第一部分：基础理论与守恒定律的地球化表述 本部分奠定了理解大气和海洋传输过程的理论基石。 1. 连续介质的微分几何与运动学： 详述了在球坐标系下，流体运动方程（纳维-斯托克斯方程）的精确形式。重点剖析了惯性系与旋转坐标系之间的转换，特别是科里奥利力和离心力的精确引入与物理意义的辨析。对梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子在地球曲面上的表达进行了细致推导，确保读者能准确处理行星尺度上的场量计算。 2. 能量平衡与热力学驱动力： 深入探讨了热力学第一定律（能量守恒）在流体动力学中的应用。详细分析了太阳短波辐射、地球长波辐射、潜热释放与吸收等作为主要的能量源项。特别关注了大气中的绝热过程和非绝热过程的量化，如辐射冷却率和微物理过程的参数化在能量收支计算中的作用。 3. 质量守恒与物质输送： 建立了基于质量连续性方程的物质传输框架。这不仅包括纯粹的空气质量流动，还深入分析了水汽、痕量气体（如温室气体和气溶胶）的输送机制。重点讨论了边界层过程中的蒸发、凝结以及化学物质与颗粒物的垂直交换通量。 4. 动量守恒与角动量平衡： 详细考察了动量方程的各个分量，着重分析了压力梯度力、科里奥利力、摩擦力之间的动态平衡。本书花费大量篇幅解释了摩擦力在行星边界层内的参数化方法，以及地表湍流（Ekman螺旋）如何有效地将动量向下输送，维持大气和海洋的角动量平衡。 第二部分：传输机制的跨尺度分析 本部分将理论应用于理解地球系统中的实际传输现象，侧重于中尺度以上的系统性流动。 5. 涡度与斜压性机制： 系统阐述了绝对涡度守恒定律在气旋、反气旋发展中的作用。重点分析了斜压不稳定机制（如Rossby波的增长），这是驱动中纬度天气系统和极地涡旋维持的核心动力。书中通过势能（Available Potential Energy, APE）的计算方法，量化了斜压转换效率。 6. 混合层动力学与湍流传输： 聚焦于大气和海洋边界层内的湍流混合。详尽介绍了相似理论（Similarity Theory）在稳定、中性、对流等不同稳定度条件下的应用，并探讨了大涡模拟（LES）的边界条件设定与结果分析，用以精确估计湍流引起的动量、热量和水分的垂直通量。 7. 跨圈层耦合与海洋的参与： 本书强调大气与海洋之间的紧密联系。详细解析了Ekman输运、海洋环流（如大洋经向翻转环流，AMOC）对气候反馈的贡献，以及风应力、热通量在海气界面的精确测量与建模挑战。 第三部分：现代观测、数据同化与模拟方法 本部分将理论与现代地球系统科学的研究工具相结合。 8. 传输的观测诊断技术： 介绍了利用卫星遥感（如GPS/MET、COSMIC数据反演大气廓线）、雷达探测（多普勒效应分析风场）、探空气球网络等手段，对传输通量进行直接或间接诊断的方法。重点讨论了如何利用长期再分析资料（如ERA5）进行气候平均态传输路径的构建与季节变化分析。 9. 传输的数值模型表达： 深入探讨了现代全球气候模型（GCMs）和区域气候模型（RCMs）中处理传输项的数值方案。讨论了有限差分、谱方法在处理地球曲率和科里奥利效应时的优势与局限。特别关注了对流参数化方案（Convection Parameterization Schemes）如何影响中尺度水汽和热量的垂直输送效率。 10. 数据同化与传输过程的约束： 阐述了四维变分同化（4D-Var）和集合卡尔曼滤波（EnKF）等数据同化技术如何将观测信息融入到流体动力学模型中，以更精确地估计当前大气状态下的实际传输速率和边界通量。 适用读者对象 本书是为具备扎实的微积分、线性代数和基础物理学知识的读者编写的。它特别适合于以下人员： 从事气候建模、数值天气预报的科研人员。 致力于海洋环流、海气相互作用研究的博士后及高年级博士生。 对地球流体力学基础理论有深入探究需求的工程师和环境科学家。 通过本书的学习，读者将能够以更精细的动力学视角，理解地球气候系统内部能量与物质的“循环账本”，为未来气候变化预测和区域环境过程研究奠定坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买这本书是冲着它名字里那个“动力学”去的，期待能看到最前沿的气候模拟方法和数值计算的精妙之处。阅读体验上，这本书的特点是极其注重理论的逻辑自洽性。它似乎不太热衷于罗列大量的观测案例或者展示精美的卫星云图，而是将焦点完全放在了方程组的求解和动力学机制的推导上。这种风格对于追求“知其所以然”的理论派读者来说，无疑是宝藏。书中对中尺度涡旋和行星波的讨论尤为精彩，作者深入剖析了这些扰动如何在基础气流中产生、发展并最终影响天气系统。我特别留意了它处理非线性项的部分，那种严谨的数学处理方式，让人不得不佩服作者在理论深度上的功力。不过，对于更偏向应用气候学或者希望快速了解当前业务预报模型的读者来说，这本书的“理论密度”可能稍显过高，很多章节需要读者具备相当的微积分和微分方程基础才能跟上其论证的步伐。它更像是一部深度挖掘地球大气“驾驶手册”内在原理的著作，而非操作指南。

评分☆☆☆☆☆

这本厚厚的《大气环流动力学》拿在手上，沉甸甸的，就透着一股子学术的严谨劲儿。我本来以为它会是那种晦涩难懂的天书，毕竟“动力学”三个字听起来就让人头皮发麻。可翻开目录，却发现编排得相当有条理。它从最基础的流体力学和热力学原理讲起，一步步搭建起理解全球大气运动的理论框架。书里对科氏力、地转平衡这些核心概念的阐述非常细致，即便是初次接触这些概念的读者，也能跟着作者的思路走。我尤其欣赏作者在引入复杂模型之前，总是先用直观的物理图像来解释现象背后的本质，这让整个学习过程不至于陷入纯粹的数学推导泥潭。比如，它对Hadley环流的描述，不仅仅停留在教科书上的三圈环流模型，还结合了实际观测数据，探讨了不同纬度上的能量输送机制，让人对地球能量收支有了更深刻的认识。虽然个别章节的数学公式密度确实很高，需要反复揣摩，但总的来说，这本书为构建一个扎实的全球环流认知体系提供了坚实的地基。它不是那种快速浏览就能掌握的书，更像是一本值得反复研读的工具书，每读一遍都会有新的体会。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计风格，透露出一种非常传统的学术气息，厚重的纸张和清晰的字体排布，让长时间阅读的眼睛负担小了很多。但从内容上看，它给我的感觉是，它在讲述一个宏大而古老的故事——地球如何通过风和洋流来重新分配热量。我特别喜欢它对“气候平均态”的剖析。很多教材倾向于把平均态当作一个既定的事实，而这本书却花大力气去解释，这个平均态本身就是多种复杂动力过程动态平衡的结果。比如，作者对水汽、云和辐射反馈机制的讨论，虽然没有深入到复杂的参数化方案，但其对物理过程耦合性的描述，非常到位。这让我明白了为什么简单的能量平衡模型在预测长期气候趋势时会失效，因为大气系统内部存在着复杂的反馈环。总的来说，这本书的优点在于将不同尺度的大气运动，从行星尺度到中尺度，用统一的动力学语言串联起来，展现了一个完整的、相互作用的流体系统。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本《大气环流动力学》，我最直观的感受是它的“历史厚重感”。它仿佛是汇集了几代气象科学家的智慧结晶，尤其是在描述 Rossby 波和大气长波活动时，对早期学者的贡献和思想演变都有所提及，这使得阅读过程不仅仅是获取知识，更像是一次科学思想的溯源之旅。书中对于等压面和等高面上的运动描述，特别是对斜压不稳定性的深入探讨，是我近年来读到过的阐述最清晰的部分之一。作者没有回避理论上的困难点，反而将其作为重点进行解析。例如，对惯性稳定性概念的引入和应用，极大地帮助我理解了对流层和平流层之间的能量交换机制。然而，我也注意到，这本书在涉及到最近二十年内兴起的诸如“阻塞高压”或“MJO（季风内振荡）”等特定现象的最新机制研究时，内容略显保守，似乎更侧重于建立稳固的经典理论框架，而不是追逐最新的研究热点。这既是它的稳健之处，也可能是渴望前沿进展的读者会感到略微不足的地方。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常“沉浸式”，因为它要求读者必须保持高度的专注力。我尝试过在通勤的碎片时间里阅读，结果发现效率极低，因为每一个段落之间的逻辑衔接都非常紧密，漏掉一个前提，后面所有的推导都会变得模糊不清。它的核心价值在于提供了一个理解“为什么”而不是“是什么”的框架。例如，书中对地转风和梯度风的讨论，绝非简单的公式罗列，而是通过分析压力梯度力、科氏力和离心力三者之间的平衡关系，来解释不同地理位置上风速和风向的合理性。这种对物理平衡态的深刻挖掘，使得我对天气图上看到的复杂气压场有了全新的、基于物理定律的理解。虽然书中没有提供大量直观的动画或彩色图示来辅助理解复杂的三维流动，但其文字的精确性和逻辑的严密性，迫使读者在脑海中自行构建出这些复杂的动力学图像，从某种意义上说，这反而是对读者自身空间想象力和物理直觉的极大锻炼。读完后，感觉自己对大气这个流体系统有了一种更加“骨子里的”认知。