內容簡介
《氣象學與氣候學(第三版)》是在《氣象學與氣候學》第二版基礎上修訂而成的。全書共8章,內容包括大氣熱學、大氣水分、大氣運動、天氣係統、氣候形成、氣候帶和氣候類型、氣候變化及人類影響等內容。三版中在氣候係統,大氣環流,海-氣作用及青藏高原對氣候的影響,人類活動對氣候的影響,城市氣候等方麵作瞭不少新的補充。
《氣象學與氣候學(第三版)》可作為高校地理、氣象專業教材,亦可供水文、農林、環境等專業師生、有關科技人員和中學地理教師參考。
內頁插圖
目錄
第一章 引 論
第一節 氣象學、氣候學的研究對象、任務和簡史
一、氣象學與氣候學的研究對象和任務
二、氣象學與氣候學的發展簡史
第二節 氣候係統概述
一、大氣圈概述
二、水圈、陸麵、冰雪圈和生物圈概述
第三節 有關大氣的物理性狀
一、主要氣象要素
二、空氣狀態方程
第二章 大氣的熱能和溫度
第一節 太陽輻射
一、輻射的基本知識
二、太陽輻射
第二節 地麵和大氣的輻射
一、地麵、大氣的輻射和地麵有效輻射
二、地麵及地一氣係統的輻射差額
第三節 大氣的增溫和冷卻
一、海陸的增溫和冷卻的差異
二、空氣的增溫和冷卻
三、空氣溫度的個彆變化和局地變化
四、大氣靜力穩定度
第四節 大氣溫度隨時間的變化
一、氣溫的周期性變化
二、氣溫的非周期性變化
第五節 大氣溫度的空間分布
一、氣溫的水平分布
二、對流層中氣溫的垂直分布
第三章 大氣中的水分
第一節 蒸發和凝結
一、水相變化
二、飽和水汽壓
三、影響蒸發的因素
四、濕度隨時間的變化
五、大氣中水汽凝結的條件
第二節 地錶麵和大氣中的凝結現象
一、地麵的水汽凝結物
二、近地麵層空氣中的凝結
三、雲
第三節 降水
一、雲滴增長的物理過程
二、雨和雪的形成
三、各類雲的降水
四、人工影響雲雨
五、降水分布
第四章 大氣的運動
第一節 氣壓隨高度和時間的變化
一、氣壓隨高度的變化
二、氣壓隨時間的變化
第二節 氣壓場
……
第五章 天氣係統
第六章 氣候的形成
第七章 氣候帶和氣候型
第八章 氣候變化和人類活動對氣候的影響
主要參考文獻
前言/序言
本書第一版於1979年問世,1985年齣第二版,曾經10餘次印刷,在全國數十餘所高校已使用瞭18年。在此期間曾分彆在上海、廣州、長春、蘭州、昆明和重慶等地進行過多次教材評介和分析會議,並結閤教材內容進行瞭不同地區的氣候調查。廣大師生在教學實踐過程中,對本書作瞭肯定。該教材先後獲得國傢教委的奬勵,近又由颱灣明文書局將第二版改印繁體字本發行,供颱灣有關大學和科研單位應用。
近年來我國教學改革和國內外對氣象學與氣候學的研究均取得顯著的進展,為瞭適應當前教改形勢的需要,反映本門學科的最新成就,有必要在總結過去教學經驗的基礎上,對原書內容進行精簡、修改和更新。
根據1994年11月5日至7日在上海召開的教材會議上的決定:第三版教材的第一章和第六、七、八等章由周淑貞教授編寫,第二、三兩章由張超教授編寫,第四、五兩章由張如一教授編寫,全書仍由周淑貞教授主編。
在修訂過程中,我們力求保持原教材的優點,並針對課程設置的目的要求和在教學計劃中本門課程教學時數減少的現實,進一步精選和更新內容,縮短篇幅,加強基礎,突齣重點。整個教材仍安排瞭氣象、天氣、氣候及實習四個方麵的內容,重點放在氣候上。前五章有關氣象和天氣部分,分彆是氣候學的物理基礎和天氣基礎。第六至第八章則在前麵的基礎上,係統地闡明氣候的形成、氣候帶和氣候型的劃分和分布規律,以及氣候變化和人類活動對氣候的影響,並以大氣環流作為承上啓下的紐帶,從它的形成原理、主要係統、運動規律和它對熱量、水分的輸送等,把整個課程內容貫串起來。為配閤上述內容的教學,有順序地安排實習內容,本書還另配有實習教材,以利於培養學員實際動手和分析問題、解決問題的能力。
為瞭加強基礎理論,聯係當前氣候方麵的實際問題,反映最新科學成就和便於教學,各章均作瞭不同程度的修改、精簡和更新。例如本書第一章引論,就是將原書緒論和“大氣概述”一章修改閤並而成。在內容上刪去原書緒論中次要部分,隻保留“氣象學與氣候學的對象、任務和簡史”一節。將“大氣概述”一章更新為“氣候係統概述”和“有關大氣的物理性狀”兩節,先簡明扼要地論述氣候係統的組成、結構和能源,後闡明主要氣象要素和空氣狀態方程。這樣使學生在課程開始就有氣候係統的基本知識和有關大氣物理性狀的概念,既便於以後各章的教學,也便於及早進行氣象、氣候的觀測實習,同時又縮短瞭不少教材篇幅。
第二至第五章氣象和天氣部分在內容上作瞭適當地精簡,刪除瞭若乾次要內容,壓縮篇幅.節約課時。同時為瞭使體係更為完整,也更新和增補瞭少量內容,並更換瞭一些插圖。例如在第二章太陽輻射部分刪除瞭一些較繁瑣的描述性內容,在大氣穩定度方麵增加大氣中經常發生的“位勢不穩定”一個項目。又例如第五章原書標題為“天氣係統和天氣過程”,現改為“天氣係統”。因教學時數減少,這一章內容作瞭必要的精簡,原書本章分六節,現壓縮為四節,許多內容如“季風低壓”、“中層氣鏇”、“中小尺度天氣係統的主要天氣特徵”等非重點部分,以及寒潮過程和颱風過程中某些較陳舊或過於瑣細的內容均予以刪除。而對東風波、赤道輻閤帶、颱風形成、經圈環流等方麵都分彆引進一些新理論。
在第六至第八章氣候部分,作瞭較多的精簡、修改和更新。首先為瞭緊縮教材篇幅,在第六章中將原書的七節,精簡歸並為五節,將原書的第二節和第四節閤並為“氣候形成的環流因子”一節。環流因子包括大氣環流和洋流二者,這二者間有密切的相互關係。本節首先闡明海一氣相互作用與環流,再依次論述環流與熱量交換和水分循環中的作用,最後用厄爾尼諾/南方濤動事例說明環流的異常導緻氣候的異常。這樣安排不僅刪除瞭原教材中大量的較次要內容,既能夠突齣重點,又反映瞭當前在世界氣候中頻繁齣現的異常現象和新的科研成果。另外又將原教材中的第五節和第七節閤並為“地形和地麵特徵與氣候”一節,同樣在突齣重點的基礎上,削去瞭原教材中大量次要內容,其中更新瞭不少內容,舉齣西藏高原對東亞環流和降水分布的影響即其一例。
在第七章中對柯本和斯查勒氣候分類法作瞭適當的補充,並根據編者對世界氣候分類原則,將世界各氣候帶和氣候型都用簡明錶解和各類型的典型站氣候圖來予以說明。通過這些圖錶,使各氣候類型的形成、位置和特徵更為清晰,一目瞭然.同時又節約瞭大量教材篇幅。
在第八章中,考慮到教學時數減少,刪去原書中的第一節“研究氣候變化的方法”。因為這一節內容甚多,教學時數少,很難講清,隻能割愛刪除,隻留下原書中的後三節。
《地球的呼吸:大氣科學的奧秘與未來》 內容簡介 本書是一部全麵而深入的地球大氣科學導論,旨在帶領讀者領略地球這顆藍色星球上至關重要的“呼吸係統”——大氣圈的復雜性、精妙運作及其與人類社會的深刻關聯。我們不再局限於傳統氣象學的觀測與預報範疇,而是將視角提升至一個更宏大、更具係統性的高度,探討從微觀的分子運動到宏觀的全球氣候係統演變的全過程。 本書共分為五個主要部分,層層遞進,構建起一個完整的大氣科學知識體係。 第一部分:大氣的物質基礎與基本定律 本部分首先聚焦於我們賴以生存的大氣層的物理化學基礎。我們將詳細闡述大氣的成分結構,從主要的恒定氣體到變化顯著的痕量氣體(如溫室氣體、氣溶膠),深入解析這些成分如何共同塑造大氣的輻射平衡和能量收支。 隨後,我們將進入大氣動力學的核心。重點講解描述大氣運動的基本物理定律,包括流體的連續性方程、動量方程(引入科裏奧利力和地轉風概念)、熱力學第一和第二定律在氣象學中的應用。特彆地,本書將用大量的圖示和實例來闡釋勢能和熵在垂直運動中的作用,幫助讀者理解雲的形成機製,以及大氣層結的穩定性(如絕熱遞減率、對流有效位能CAPE的計算與意義)。我們還會探討水汽的相變過程,細緻分析潛熱釋放如何成為驅動天氣係統的主要能源。 第二部分:天氣係統的發生與演變 這一部分將從宏觀尺度上解構我們日常所見的天氣現象。本書將詳細剖析中尺度(如對流係統、颮綫、下擊暴流)和天氣尺度(如溫帶氣鏇的生消、鋒麵結構、急流的形態)係統的動力學特徵。 針對颱風、颶風等熱帶氣鏇,我們將深入探討其觸發機製、眼牆置換周期、結構演化及其對沿海地區的巨大影響。在解釋天氣係統的生成與移動時,我們將引入渦度理論,解釋氣鏇和反氣鏇的形成機理,並利用位渦守恒的概念來追蹤中上層大氣擾動的傳播。此外,本書還將介紹大氣邊界層(ABL)的特性,包括日變化過程、湍流混閤的機製,以及地錶特徵(如植被、水體、城市化)如何影響近地層天氣。 第三部分:全球氣候係統的宏大敘事 氣候學不再僅僅是“長期的天氣”。本部分將構建全球氣候係統的框架,強調大氣圈、海洋、冰凍圈、生物圈和岩石圈之間的復雜相互作用。 我們將詳細探討地球的能量平衡和氣候因子。書中會用大量數據來解析太陽輻射在不同緯度和季節的分布特徵,以及地球錶麵的反射率(反照率)對氣候係統的反饋效應。全球環流的動力學是本章節的重點,我們將解釋Hadley環流、Ferrel環流和極地環流如何在全球範圍內重新分配熱量,並介紹主要的環流指數(如ENSO、PDO、NAO)及其對區域氣候的遙相關影響。海洋環流,特彆是大洋經嚮翻轉環流(AMOC)的作用,將被置於一個突齣的位置,分析其在地球長期熱量輸送中的關鍵角色。 第四部分:現代觀測、模擬與氣候變化 本書緊跟時代步伐,介紹瞭現代大氣科學研究的工具和方法。我們將探討地基觀測(如探空氣球、多普勒雷達)、遙感技術(如氣象衛星的原理與數據應用)以及再分析資料的構建過程。 在數值天氣預報(NWP)方麵,我們將解析數值模型的架構,從網格的設置到物理參數化的必要性(如雲微物理過程、地錶通量計算)。重點闡釋集閤預報的概念,以及如何通過概率預測來量化不確定性。 針對當前最緊迫的議題——氣候變化,本書將係統迴顧和分析溫室效應的物理機製,並基於IPCC的最新評估報告,詳細闡述人為活動對氣候係統産生的各種反饋機製(如水汽反饋、冰雪反照率反饋、碳循環反饋)。書中將客觀呈現不同排放情景下未來氣候變化的預測結果,並探討極端天氣事件頻率和強度的變化趨勢。 第五部分:大氣科學的前沿與交叉領域 最後,本書將目光投嚮學科的前沿。我們將探討大氣化學與空氣質量問題,解析臭氧層的損耗與恢復過程,以及城市汙染物(如PM2.5、O3)的生成和傳輸機理。此外,大氣輻射傳輸理論將被更細緻地展開,解釋大氣透明度、輻射強迫的概念。 在交叉學科方麵,本書將涉及行星大氣科學的初步對比,以及地球係統科學中,大氣過程如何與生物地球化學循環緊密耦閤,為讀者提供一個多學科融閤的廣闊視野。 本書文字力求精確而生動,理論推導嚴謹,同時結閤瞭豐富的全球案例和曆史性事件分析,適閤高等院校大氣科學、地理學、環境科學等專業的本科生、研究生,以及所有對地球運行機製抱有濃厚興趣的專業人士和公眾閱讀。通過閱讀此書,讀者將能夠建立起對大氣現象的科學認知框架,理解我們所處環境的脆弱性與復雜性。